刀库和刀具的选择方式

1.刀库类型 

刀库的作用是储备一定数量的刀具，通过机械手实现与主轴上刀具的互换。刀库的类型有盘式刀库、链式刀库等多种形式，刀库的形式和容量要根据机床的工艺范围来确定。图7-16所示的盘式刀库，刀具的方向与主轴同向，换刀时主轴箱上升到一定的位置，使主轴上的刀具正好对准刀库最下面的那个位置，刀具被夹住，主轴在CNC的控制下，松开刀柄，盘式刀库向前运动，拔出主轴上的刀具，然后刀库将下一个工序所用的刀具旋转至与主轴对准的位置，刀库后退将新刀具插入主轴孔中，主轴夹紧刀柄，主轴箱下降到工作位置，完成换刀任务，进行下道工序的加工。此换刀装置的优点是结构简单，成本较低，换刀可靠性较好；缺点是换刀时间长，适用于刀库容量较小的加工中心。

对于刀库容量需要较大的加工中心可采用链式刀库，链式刀库的结构紧凑，刀库容量较大，链环的形状可根据机床的布局制成各种形状，也可将换刀位突出以便于换刀。当需要增加刀具数量时，只需增加链条的长度即可，给刀库设计与制造带来了方便。

2. 刀具的选择方式

一般的刀库内存放有多把刀具，每次换刀前要进行选刀，常用的选刀方法有顺序选刀和任意 选刀两种，顺序选刀是在加工之前，将加工零件所需刀具按照工艺要求依次插入刀库的刀套中，加工是按顺序调刀，加工不同的工件时必须重新调整刀库中的刀具顺序。其优点是刀库的驱动和控制都比较简单。因此，这种方式适合加工批量较大、工件品种数量较少的中、小型数控机床的自动换刀。

随着数控系统的发展，目前大多数的数控系统都采用任意选刀的方式，其分为刀套编码、刀具编码和记忆式等三种。

3. 刀具编码方式

刀具编码或刀套编码需要在刀具或刀套上安装用于识别的编码条，一般都是根据二进制编码的原理进行编码。刀具编码选刀方式采用了一种特殊的刀柄结构，并对每把刀具编码。每把刀具都具有自己的代码，因而刀具可在不同的工序中多次重复使用，换下的刀具不用放回原刀座，刀库的容量也可相应减少。

但每把刀具上都带有专用的编码环，刀具长度加长，制造困难，刀库和机械手的结构变复杂。刀套编码的方式是一把刀具只对应一个刀套，从一个刀套中取出的刀具必须放回同一刀套中，取送刀具十分麻烦，换刀时间长。目前在加工中心上大量使用记忆式的方式。这种方式能将刀具号和刀库中的刀套位置对应地记忆在数控系统的PLC中，无论刀具放在哪个刀套内，刀具信息都始终记存在PLC内。刀库上装有位置检测装置，可获得每个刀套的位置信息。这样刀具就可以任意取出并送回。刀库上还设有机械原点，使每次选刀时就近选取。

刀具交换装置

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。刀具的交换方式有两种：由刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换以及采用机械手交换刀具。利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换的装置在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，两个动作不能同时进行，换刀时间较长。

而采用机械手换刀装置在换刀时能够同时抓取和装卸机床主轴和刀库中的刀具，因此换刀时间进一步缩短。采用机械手进行刀具交换的方式应用最广泛。这是因为机械手换刀灵活，动作快，而且结构简单。机械手能够完成抓刀—拔刀—回转—插刀—返回等一系列动作。为了防止刀具掉落，机械手的活动爪都带有自锁机构。

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