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自動(dòng)換刀裝置的形式

自動(dòng)換刀裝置是加工中心的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的形式多種多樣，目前常見(jiàn)的有以下幾種。

1．回轉(zhuǎn)刀架換刀

數(shù)控機(jī)床使用的回轉(zhuǎn)刀架是最簡(jiǎn)單的自動(dòng)換刀裝置，有四方刀架、六角刀架，即在其上裝有四把、六把或更多的刀具。
回轉(zhuǎn)刀架必須具有良好的強(qiáng)度和剛度，以承受粗加工的切削力：同時(shí)要保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位的重復(fù)定位精度。

圖1為數(shù)控車(chē)床六角回轉(zhuǎn)刀架，它適用于盤(pán)類(lèi)零件的加工。在加工軸類(lèi)零件時(shí)，可以用四方回轉(zhuǎn)刀架。由于兩者底部安裝尺寸相同，更換刀架十分方便。

圖1 數(shù)控車(chē)床六角回轉(zhuǎn)刀架
1－活塞 2－刀架體 3、7－齒輪 4－齒圈 5－空套齒輪
6－活塞 8－齒條 9－固定插銷(xiāo) 10、11－推桿 12－觸頭

回轉(zhuǎn)刀架的全部動(dòng)作由液壓系統(tǒng)通過(guò)電磁換向閥和順序閥進(jìn)行控制，它的動(dòng)作分為4個(gè)步驟：

(1)刀架抬起 當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令后，壓力油由a孔進(jìn)入壓緊液壓缸的下腔，活塞1上升，刀架體2抬起，使定位用的活動(dòng)插銷(xiāo)10與固定插銷(xiāo)9脫開(kāi)。同時(shí)，活塞桿下端的端齒離合器與空套齒輪5結(jié)合。

(2)刀架轉(zhuǎn)位 當(dāng)?shù)都芴鸷?，壓力油從c孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位液壓缸左腔，活塞6向右移動(dòng)，通過(guò)聯(lián)接板帶動(dòng)齒條8移動(dòng)，使空套齒輪5作逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)端齒離合器使刀架轉(zhuǎn)過(guò)60º?；钊男谐虘?yīng)等于齒輪5分度圓周長(zhǎng)的1/6，并由限位開(kāi)關(guān)控制。

(3)刀架壓緊 刀架轉(zhuǎn)位之后，壓力油從b孔進(jìn)入壓緊液壓缸上腔，活塞1帶動(dòng)刀架體2下降。齒輪3的底盤(pán)上精確地安裝有6個(gè)帶斜楔的圓柱固定插銷(xiāo)9，利用活動(dòng)插銷(xiāo)10消除定位銷(xiāo)與孔之間的間隙，實(shí)現(xiàn)反靠定位。刀架體2下降時(shí)，定位活動(dòng)插銷(xiāo)10與另一個(gè)固定插銷(xiāo)9卡緊，同時(shí)齒輪3與齒圈4的錐面接觸，刀架在新的位置定位并夾緊。這時(shí)，端齒離合器與空套齒輪5脫開(kāi)。

(4)轉(zhuǎn)位液壓缸復(fù)位 刀架壓緊之后，壓力油從d孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位液壓缸的右腔，活塞6帶動(dòng)齒條復(fù)位，由于此時(shí)端齒離合器已脫開(kāi)，齒條帶動(dòng)齒輪3在軸上空轉(zhuǎn)。

如果定位和夾緊動(dòng)作正常，推桿11與相應(yīng)的觸頭12接觸，發(fā)出信號(hào)表示換刀過(guò)程已經(jīng)結(jié)束，可以繼續(xù)進(jìn)行切削加工。
回轉(zhuǎn)刀架除了采用液壓缸轉(zhuǎn)位和定位銷(xiāo)定位之外，還可以采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)離合器定位，以及其他轉(zhuǎn)位和定位機(jī)構(gòu)。

2．更換主軸頭換刀

在帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機(jī)床中，更換主軸頭是一種簡(jiǎn)單換刀方式。主軸頭通常有臥式和立式兩種，而且常用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位來(lái)更換主軸頭，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。在轉(zhuǎn)塔的各個(gè)主軸頭上，預(yù)先安裝有各工序所需的旋轉(zhuǎn)刀具。當(dāng)發(fā)出換刀指令時(shí)，各主軸頭依次地轉(zhuǎn)到加工位置，并接通主軸運(yùn)動(dòng)，使相應(yīng)的主軸帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，而其他處于不加工位置上的主軸都與主運(yùn)動(dòng)脫開(kāi)。

圖2為臥式八軸轉(zhuǎn)塔頭。轉(zhuǎn)塔頭上徑向分布著八根結(jié)構(gòu)完全相同的主軸7，主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由齒輪12輸入。當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令時(shí)，先通過(guò)液壓撥叉將移動(dòng)齒輪3與齒輪12脫離嚙合，同時(shí)在中心液壓缸14的上腔通壓力油。由于活塞桿和活塞15固定在底座上，因此中心液壓缸14帶著由兩個(gè)推力軸承17和16支承的轉(zhuǎn)塔刀架體18抬起，離合器2和1脫離嚙合。然后壓力油進(jìn)入轉(zhuǎn)位液壓缸，推動(dòng)活塞齒條，再經(jīng)過(guò)中間齒輪使大齒輪4與轉(zhuǎn)塔刀架體18一起回轉(zhuǎn)45º，將下一工序的主軸轉(zhuǎn)到工作位置。轉(zhuǎn)位結(jié)束后，壓力油進(jìn)入中心液壓缸14的下腔，使轉(zhuǎn)塔頭下降，離合器2和1重新嚙合，實(shí)現(xiàn)了精確的定位。在壓力油的作用下，轉(zhuǎn)塔頭被壓緊，轉(zhuǎn)位液壓缸退回原位。最后，通過(guò)液壓撥叉移動(dòng)齒輪3，使它與新?lián)Q上的主軸齒輪12相嚙合。為了改善主軸結(jié)構(gòu)的裝配工藝性，整個(gè)主軸部件裝在套筒5內(nèi)，只要卸去螺釘10，就可以將整個(gè)部件抽出。主軸前軸承9采用錐孔雙列圓柱滾子軸承，調(diào)整時(shí)，先卸下端蓋6，然后擰緊螺母8，使內(nèi)環(huán)做軸向移動(dòng)，以便消除軸承的徑向間隙。

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