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刀具交换方式

数控机床的自动换刀装置中,实现刀库与机床主轴之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。刀具的交换方式和它们的具体结构对机床的生产率和工作可靠性有着直接的影响。
刀具的交换方式很多,一般可分为以下两大类。
(一)无机械手换刀
无机械手换刀,是由刀库和机床主轴的相对运动实现的刀具交换。换刀时,必须首先将用过的刀具送回刀库,然后再从刀库中取出新刀具,这两个动作不可能同时进行,因此,换刀时间长。图6-5所示的数控立式镗铣床就是采用这种换刀方式的实例。它的选刀和换刀由三个坐标轴的数控定位系统来完成,因此每交换一次刀具,工作台和主轴箱就必须沿着三个坐标轴作两次来回运动,因而增加了换刀时间。另外,由于刀库置于工作台上,减少了工作台的有效使用面积。
(二)机械手换刀
由于刀库及刀具交换方式的不同,换刀机械手也有多种形式。因为机械手换刀有很大的灵活性,而且还可以减少换刀时间,应用最为广泛。
在各种类型的机械手中,双臂机械手全面地体现了以上优点,图6-17所示为双臂机械手中最常见的几种结构形式,分别是钩手,如图6-17a)所示;抱手,如图6-17b)所示;伸缩手,如图6-17c)所示;杈手,如图6-17d)所示。这几种机械手能够完成抓刀、拔刀、回转、插刀以及返回等全部动作。为了防止刀具掉落,各机械手的活动爪都必须带有自锁结构。双臂回转机械手(图6-17a)、b)、c))的动作比较简单,而且能够同时抓取和装卸机床主轴和刀库中的刀具,因此换刀时间可以进一步缩短。图6-17d)所示的双臂回转机械手,虽不是同时抓取主轴和刀库中的刀具,但是换刀准备时间及将刀具送回刀库的时间(图中实线所示位置)与机械加工时间重合,因而换刀(图中双点划线所示位置)时间较短。

 
 
图6-17   双臂机械手常见的结构形式
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