加工中心的自动换刀系统

加工中心的自动换刀系统

自动换刀系统数控加工中心的重要组成部分。刀具夹持元件的结构特性及它与加工中心主轴的联结方式，将直接影响加工中心的加工性能。刀库结构形式及刀具交换装置的工作方式，则会影响加工中心的换刀效率。自动换刀系统本身及相关结构的复杂程度，又会对加工中心的成本造价产生直接影响。

从换刀系统发展的历史来：

1956年日本富士通研究成功数控转塔式冲床，美国IBM公司同期也研制成功了APT。

1958年美国K&T公司研制出带ATC(自动刀具交换装置)的加工中心。

1967年出现了FMS(柔性制造系统)。

1978年以后，加工中心迅速发展，带有ATC装置，可实现多种工序加工的机床。

1983年国际标准化***制定了国际标准，自动换刀系统便形成了统一的结构模式。

目前国内外加工中心自动换刀系统中，刀具、辅具多采用锥柄结构，刀柄与机床主轴的联结、刀具的夹紧放松机构及驱动方式几乎都采用同一种结构模式。

在种模式中，加工中心主轴常采用空心的带有拉杆、碟形弹簧组的结构形式，由液压或气动装置提供动力，实现夹紧放松刀柄的动作。利用这种机构夹持刀具进行数控加工的***大问题是，它不能同时获得高的夹持刚度和刀具振摆精度，而且主轴结构复杂，主轴轴向尺寸过大，加上它的液压驱动装置及刀具辅具锥柄的制造成本，使得自动换刀系统的造价在加工中心整机中占有较大的比重。

据有关资料介绍，在刀具采用锥柄夹头、侧压夹头以及弹簧夹头夹紧性能的对比实验中，采用弹簧夹头夹持刀具是***可同时获得高的夹持刚度和振摆精度的理想元件。采用这种夹持元件，刀具或刀具辅具可作成圆柱柄，其制造成本低，精度易保证，这对大容量刀库降低刀具辅具的制造成本，意义更为显著。

在现代加工中心上亦有采用弹簧夹头作为刀具的夹持元件，但机床的主轴结构、驱动方式仍然采用与上述锥柄刀具完全相同的结构形式。采用这种结构模式，在实际数控加工中，尤其是在需要超高速主轴、主轴的径向、轴向尺寸都很小、没有足够的换刀空间的微细加工场合中实现自动换刀将会是很困难的，如果实施自动换刀那将使加工中心成本大幅度提高。