高速加工中心是高速機(jī)床的典型產(chǎn)品尚档，高速功能部件如電主軸、高速絲杠和直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展應(yīng)用極大地提高了切削效率彪性。為了配合機(jī)床的高效率，作為加工中心的重要部件之一的自動(dòng)換刀裝置(ATC)的高速化也相應(yīng)成為高速加工中心的重要技術(shù)內(nèi)容科请。隨著切削速度的提高稍记，切削時(shí)間的不斷縮短，對(duì)換刀時(shí)間的要求也在逐步提高峡竣，換刀的速度已成為高水平加工中心的一項(xiàng)重要指標(biāo)靠抑。 　

由于加工中心的自動(dòng)換刀要求可靠準(zhǔn)確，而且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜适掰，提高換刀速度技術(shù)難度大颂碧。目前國(guó)外機(jī)床先進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)的高速加工中心為了適應(yīng)高速加工，大都配備了快速自動(dòng)換刀裝置类浪。本文將介紹一些提高換刀速度的技術(shù)方法和快速自動(dòng)換刀技術(shù)载城。

1．快速自動(dòng)換刀技術(shù)

快速自動(dòng)換刀技術(shù)是以減少輔助加工時(shí)間為主要目的，綜合考慮機(jī)床各方面因素费就，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成刀具交換的技術(shù)方法诉瓦。該技術(shù)包括刀庫(kù)的設(shè)置、換刀方式力细、換刀執(zhí)行機(jī)構(gòu)和適應(yīng)高速機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等睬澡。

（1）換刀速度指標(biāo)：　

衡量換刀速度的方法主要有三種：

①刀到刀換刀時(shí)間。②切削到切削換刀時(shí)間眠蚂。③切屑到切屑換刀時(shí)間煞聪。

由于切屑到切屑換刀時(shí)間基本上就是加工中心兩次切削之間的時(shí)間，反映了加工中心換刀所占用的輔助時(shí)間逝慧，因此切屑到切屑換刀時(shí)間應(yīng)是衡量加工中心效率高低的最直接指標(biāo)讹荣。而刀到刀換刀時(shí)間則主要反映自動(dòng)換刀裝置本身性能的好壞，更適合作為機(jī)床自動(dòng)換刀裝置的性能指標(biāo)保跨。這兩種方法通常用來(lái)評(píng)價(jià)換刀速度诡亥。至于換刀時(shí)間多少才是高速機(jī)床的快速自動(dòng)換刀裝置并沒(méi)有確定的指標(biāo)，在技術(shù)條件可能的情況下瞪澈，應(yīng)盡可能提高換刀速度卑裹。

（2）提高換刀速度的基本原則：

加工中心自動(dòng)刀具交換的基本出發(fā)點(diǎn): 在多種刀具參與的加工過(guò)程中，通過(guò)自動(dòng)換刀脓额，減少輔助加工時(shí)間蜒媳。在高速加工中心上，由于切削速度的大幅度提高搬混，自動(dòng)換刀裝置和刀庫(kù)的配置要考慮盡可能的縮短換刀時(shí)間古贡，從而和高速切削的機(jī)床相配合那捍。

加工中心的換刀裝置通常由刀庫(kù)和刀具交換機(jī)構(gòu)組成，常用的有機(jī)械手式和無(wú)機(jī)械手式等方式签党。刀庫(kù)的形式和擺放位置也不一樣槐滔。為了適合高速運(yùn)動(dòng)的需要，高速加工中心在結(jié)構(gòu)上已和傳統(tǒng)的加工中心不同谒所，以刀具運(yùn)動(dòng)進(jìn)給為主热康，減小運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量已成為高速加工中心設(shè)計(jì)的主流。因此劣领，設(shè)計(jì)換刀裝置時(shí)姐军，要充分考慮到高速機(jī)床的新結(jié)構(gòu)特征。

（機(jī)械手式）

 （無(wú)機(jī)械手式）

3) 提高換刀速度的主要技術(shù)方法：　

適合于高速加工中心的快速自動(dòng)換刀技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面： 　　

1-在傳統(tǒng)自動(dòng)換刀裝置的基礎(chǔ)上提高動(dòng)作速度尖淘，或采用動(dòng)作速度更快的機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)元件奕锌。例如，機(jī)械凸輪結(jié)構(gòu)的換刀速度要大大高于液壓和氣動(dòng)結(jié)構(gòu)村生。

2-根據(jù)高速機(jī)床新的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)刀庫(kù)和換刀裝置的形式和位置惊暴。　

3-采用新方法進(jìn)行刀具快速交換趁桃。不用刀庫(kù)和機(jī)械手方式缴守，而改用其它方式換刀。例如不用換刀镇辉，用換主軸的方法屡穗。 　　

4-利用新開(kāi)發(fā)的加工中心的主軸部件可作6自由度高速運(yùn)動(dòng)這一特點(diǎn)，讓主軸直接參與換刀過(guò)程娶恕，不僅可使刀庫(kù)配置位置靈活揖漫，而且可減少刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)的自由度，顯著簡(jiǎn)化刀庫(kù)和換刀裝置的結(jié)構(gòu)篓释。 　　

適合于高速加工中心的刀柄垄坡。HSK刀柄質(zhì)量輕，拔插刀行程短采璧，可以使自動(dòng)換刀裝置的速度提高琼葫。快速自動(dòng)換刀裝置采用HSK空心短錐柄刀是發(fā)展的趨勢(shì)馋顶。

2．快速換刀的一些結(jié)構(gòu)方法

1) 多主軸換刀

這種機(jī)床沒(méi)有傳統(tǒng)的刀庫(kù)和換刀裝置蚯巍，而是采用多個(gè)主軸并排固定在主軸架上，一般為3～ 18個(gè)麻彬。每個(gè)主軸由各自的電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)浅涛，并且每個(gè)主軸上安裝了不同的刀具。換刀時(shí)不是主軸上的刀具交換，而是安裝在夾具上的工件快速?gòu)囊粋€(gè)主軸的加工位置移動(dòng)到另一個(gè)裝有不同刀具的主軸恤锣，實(shí)現(xiàn)換刀并立即加工廷蓉。這個(gè)移動(dòng)時(shí)間就是換刀時(shí)間，而且非常短马昙。由夾具快速移動(dòng)完成換刀桃犬，省去了復(fù)雜的換刀機(jī)構(gòu)。

2) 雙主軸換刀

加工中心有兩個(gè)工作主軸行楞，但不是同時(shí)用于切削加工攒暇。一個(gè)主軸用于加工，另一個(gè)主軸在此期間更換刀具敢伸。但需要換刀時(shí)，加工的主軸迅速退出恒削，換好刀具的主軸立即進(jìn)入加工池颈。由于兩個(gè)過(guò)程可以同時(shí)進(jìn)行，換刀時(shí)間實(shí)際就是已經(jīng)裝好刀具的兩個(gè)主軸的換位時(shí)間钓丰，使輔助時(shí)間減到最少躯砰，即機(jī)床切屑到切屑換刀時(shí)間達(dá)到最短。由于有兩個(gè)主軸携丁，這種機(jī)床的刀庫(kù)和換刀機(jī)械手可以是一套琢歇，也可以是兩套。

3) 刀庫(kù)布置在主軸周?chē)霓D(zhuǎn)塔方式

這種方式拿详， 刀庫(kù)本身就相當(dāng)于機(jī)械手拭牌，即通過(guò)刀庫(kù)拔插刀并采用順序換刀，使機(jī)床切屑到切屑換刀時(shí)間較短户克。這種方式如果要實(shí)現(xiàn)任意換刀方占，則就隨所選刀在刀庫(kù)的位置不同而存在時(shí)間長(zhǎng)短不等，最遠(yuǎn)的刀可能切屑到切屑換刀時(shí)間較長(zhǎng)输僻。因此升院，這種方式作為高速自動(dòng)換刀裝置只能采用順序選刀的方式。

4) 多機(jī)械手方式

同樣春庇，刀庫(kù)布置在主軸的周?chē)辰瑁捎妹堪训队幸粋€(gè)機(jī)械手的方式使換刀幾乎沒(méi)有時(shí)間的損失，并可以采用任意選刀的方式猜逮。目前胆快，世界上單主軸機(jī)床切屑到切屑換刀時(shí)間最短的時(shí)間為1.5s。

國(guó)內(nèi)外一些技術(shù)先進(jìn)的機(jī)床制造公司開(kāi)發(fā)出了多種采用不同技術(shù)的具有快速換刀裝置的高速加工中心照菱，一個(gè)很重要的特點(diǎn)是換刀技術(shù)的多樣化汁掠，其目的都是努力縮短刀具交換時(shí)間。金屬切削機(jī)床的高速化已成為機(jī)床發(fā)展的重要方向之一集币，因此考阱，快速換刀技術(shù)已經(jīng)成為高速加工中心技術(shù)的重要組成部分翠忠。新技術(shù)和新方法在不斷地出現(xiàn)和改進(jìn)，其目的只有一個(gè)乞榨，即在準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)上秽之，縮短換刀時(shí)間，全面提高高速加工中心的切削效率吃既。

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