各類(lèi)數控機床的自動(dòng)換刀裝置的結構取決于機床的形式、工藝范圍以及刀具的種類(lèi)和數量等,主要可以分為以下幾種形式
①回轉刀架換刀
數控機床上使用的回轉刀架是一種最簡(jiǎn)單的自動(dòng)換刀裝置,根據加工對象的不同,可以設計成四方刀架和六角刀架等多種形式,分別安裝著(zhù)四把、六把或更多的刀具,并按數控裝置的指令換刀;剞D刀架的結構上必須具有良好的強度和剛性,以承受粗加工時(shí)的切削抗力,由于車(chē)削加工精度在很大程度上取決于刀尖位置,而加工工程中對刀尖位置一般不進(jìn)行人工調整,因此更有必要選擇可靠地定位方案和合理的定位結構,以保證回轉刀架在每次轉位之后,具有盡可能高的重復定位精度
回轉刀架的全部動(dòng)作由液壓系統通過(guò)電磁換向閥和順序閥進(jìn)行控制,他的動(dòng)作分為四個(gè)步驟:刀架抬起。刀架轉位。刀架壓緊。轉位油缸復位
回轉刀架除了采用液壓缸驅動(dòng)轉位和定位銷(xiāo)定位以外,還可以采用電機/馬氏機構轉位和鼠齒定位,以及其他轉位和定位機構。
②更換主軸頭換刀
在帶有旋轉刀具的數控機床中,更換主軸頭是一種比較簡(jiǎn)單的換刀方式,主軸頭通常有臥式和立式兩種,而且常用磚塔的轉位來(lái)更換主軸頭,以實(shí)現自動(dòng)換刀,在磚塔的各個(gè)主軸頭上,預先安裝有各工序所需要的旋轉刀具,當發(fā)出換刀指令時(shí),各主軸頭依次的轉到加工位置,并接通主運動(dòng),使相應的主軸帶動(dòng)刀具旋轉,而其他處于不加工位置上的主軸都與主運動(dòng)脫開(kāi)。
由于空間位置的限制,主軸部件的結構不可能設計的十分堅實(shí),因為影響了主軸系統的剛度,為了保證主軸的剛度,主軸的數目必須加以限制,否則將會(huì )使結構尺寸大為增加。磚塔主軸頭換刀方式的主要優(yōu)點(diǎn)在于省去了自動(dòng)松夾、卸刀、裝刀、夾緊以及刀具搬運等一系列復雜的操作,從而提高了換刀的可能性,并顯著(zhù)的縮短了換刀時(shí)間,但由于結構上的原因,磚塔主軸頭通常只適用于工序較少,精度要求不太敢的數控機床,如數控鉆床等。
③帶刀庫的自動(dòng)換刀系統
帶刀庫的自動(dòng)換刀系統由刀庫和刀具交換裝置如機械手等組成,目前他是多工序數控機床上應用最為廣泛的換刀方法
整個(gè)換刀過(guò)程較為復雜,首先把加工過(guò)程中需要使用的全部刀具分別安裝在標準的刀柄上,在機外進(jìn)行尺寸育調整之后,按一定的方式放入刀庫,換刀時(shí)先在到庫中進(jìn)行選刀,并由刀具交換裝置分別動(dòng)刀庫和主軸上取出刀具,在進(jìn)行刀具交換之后,將新道具裝入主軸,把就刀具放回刀庫。存放刀具的刀庫具有較大的容量,它既可安裝在主軸箱的側面或上方,也可作為單獨部件安裝的機床以外,并有搬運裝置運動(dòng)刀具。
帶刀庫的自動(dòng)換到數控機床主軸箱與磚塔主軸頭相比較,由于主軸箱內只有一個(gè)主軸,設計主軸部件時(shí)就有可能充分增強它的剛度,因而能夠滿(mǎn)足精密加工的要求,另外刀庫可以存放數量很大的刀具,因為能夠進(jìn)行復雜零件的多工序加工,這樣就明顯的提高了機床的適應性和加工效率。所以帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置特別適用于數控鉆、銑、鏜床。但這種換刀方式的整個(gè)過(guò)程動(dòng)作較多,換刀時(shí)間長(cháng),系統較為復雜,降低了工作可靠性。