自动换刀装置的换刀过程由选刀和换刀两部分所组成。 当执行到Txx指令，即选刀指令后，刀库自动将要用的刀 具移动到换刀位置，完成选刀过程，为下面换刀准备好。 当执行到M06指令时，即开始自动换刀，把主轴上用 过的刀具取下，将选好的刀具安装在主轴上。

  4.2 机床控制面板及其操作 4.3 加工中心的工艺准备 4.4 加工中心编程与上机调试 4.5 钻、镗固定循环及程序调试 4.6 综合加工技术 思考与练习题

  的刀座中；换刀时，根据刀座编码选刀，使用过的刀具也 必须放回原来的刀座中。

  存储器或可编程控制器内。 不论刀具存放在哪个地址，都始终记忆着它的踪迹。 在刀库上装有位置检测装置。这样刀具能随意取出，任

  第4章 加工中心的操作与编程 (3) 刀库机械手主轴换刀加工中心。这种加工中心 结构多种多样，由于机械手卡爪可同时分别抓住刀库上 所选的刀和主轴上的刀，换刀时间短。并且选刀时间与 切削加工时间重合，因此得到普遍应用。如图4-2所示的 立式加工中心多用此类机械手式换刀装置。 (4) 刀库机械手双主轴转塔头加工中心。这种加工 中心在主轴上的刀具进行切削时，通过机械手将下一步所

  《 所示。 数 ⑤ 刀库退回，同时将新刀插入主轴锥孔，主轴内刀具 控 加 夹紧装置将刀杆拉紧，如图4-7(e)所示。 工 与 ⑥ 主轴下降到加工位置并启动，开始下一步的加工， 编 程 》 如图4-7(f)所示。 讲 稿

  使用的全部刀具分别安装在标准刀柄上，在机外进行尺 寸预调后，按一定的方式放入刀库。

  第4章 加工中心的操作与编程 换刀时，先在刀库中进行选刀，并由机械手从刀库

  和主轴上取出刀具，或直接通过主轴以及刀库的配合运 动来取刀；然后，进行刀具交换，再将新刀具装入主轴， 把旧刀具放回刀库。 存放刀具的刀库具有较大的容量，它既能安装在 主轴箱的侧面或上方，也可当作独立部件安装在机床

  纵向工作台(X) 纵向工作台（ X） 横向工作台(Z) 横向工作台（Z）

  (1) 转塔头加工中心。转塔头加工中心有立式和卧式两 种。主轴数一般为6～12个，换刀时间短、数量少、主轴 转塔头定位精度要求比较高。 (2) 刀库主轴换刀加工中心。这种加工中心特点是无 机械手式主轴换刀，利用工作台运动及刀库转动，并由主 轴箱上下运动进行选刀和换刀。如图4-1所示的卧式加工中 心便属此类。

  第4章 加工中心的操作与编程 采用这样的形式编码的刀具可以放在刀库的任意刀座中； 刀库中的刀具不仅可在不同的工序中多次重复使用，而且

  卧式镗铣加工中心机床的结构组成如图4-1所示。立 式镗铣加工中心机床的结构组成如图4-2和图4-3所示。 和数控铣床相比，加工中心主要是增加了刀库及换刀

  形式为主。适用于中小零件的钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及 连续轮廓铣削等多工序加工。

  回转主轴头，进行立卧加工。在主轴自动回转后，在水平 和垂直面实现刀具自动交换。

  第4章 加工中心的操作与编程 ② 机械手抓住主轴上和刀库上的刀具，如图4-6(a)所 示。

  《 ③ 活塞杆推动机械手下行，从主轴和刀库上取出刀具， 数 控 加 如图4-6(b)所示。 工 与 ④ 机械手回转180°，交换刀具位置，如图4-6(c)所示。 编 程 ⑤ 将更换后的刀具装入主轴和刀库，如图4-6(d)所示。 》 讲 稿 ⑥ 机械手放开主轴和刀库上的刀具后复位。限位开关

  刀库的形式很多，结构各异。加工中心常用的刀库 有鼓轮式刀库和链式刀库两种。 鼓轮式刀库结构相对比较简单，紧凑，应用较多。一般存放

  制也十分简单，计算机控制的机床几乎全都用这种选刀方 式。在刀库上设有机械原点，每次选刀运动正反向都不会 超过180°的范围。 当选刀动作完成后，即处于等待状态，一旦执行到自

  4.1.1 加工中心的类型及其组成 加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数字控制机床， 又称为自动换刀数字控制机床或多工序数控机床。其特点是 数控系统能控制机床自动地更换刀具，连续地对工件各 加工表面自动进行钻削、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝和铣 削等多种工序的加工，工序高度集中。这种机床一般具

  选刀方式常有顺序选刀方式和任选方式两种。 ● 顺序选刀方式是将加工所需要的刀具，按照预先 确定的加工顺序依次安装在刀座中；换刀时，刀库按顺序 转位。这种方式的控制及刀库运动简单，但刀库中刀具排 列的顺序不能错。

  带刀库的自动换刀装置是镗铣加工中心上应用最广 的换刀装置，主要有机械手换刀和刀库换刀两种方式。

  刀具编码方式是利用安装在刀柄上的编码元件(如编 码环、编码螺钉等)预先对刀具编码后，再将刀具放在刀 座中；换刀时，通过编码识别装置根据刀具编码选刀。

  图4-4 鼓轮式刀库 (a) 径向取刀形式；(b) 轴向取刀形式；(c) 径向布置形式；(d) 角度布置形式

  有通过机械手换刀和通过刀库-主轴运动换刀两种方式 对通过机械手换刀的立式加工中心(如XHK716)，其换 刀动作可分解如下： ① 主轴箱回到最高处(Z坐标零点)，同时实现“主轴 准停”。即主轴停止回转并准确停止在一个固定不变的角

  第4章 加工中心的操作与编程 此外，还可按所用工作台结构特征分为单、双工作台 和多工作台式加工中心。按主轴种类分为单轴、双轴、三

  《 数 在主轴上的刀具。自动换刀装置是一套独立、完整的部件。 控 1．自动换刀装置的形式 加 工 自动换刀装置的结构取决于机床的类型、工艺、范围 与 编 及刀具的种类和数量等。自动换刀装置主要有回转刀架和 程 》 带刀库的自动换刀装置两种形式。 讲 稿 回转刀架换刀装置的刀具数量有限，但结构相对比较简单，维

  龙门式加工中心等种类。以镗铣为主，适用于加工箱体、 壳体以及各种复杂零件的特殊曲线和曲面轮廓的多工序加 工。适用于多品种小批量的生产方式。

  第4章 加工中心的操作与编程 对如XH754型的卧式加工中心，换刀采用的是主轴移 动式，其换刀动作可分解为：

  空挡正对着交换位置，装卡刀具的卡爪打开。如图4-7(a)所 示。 ② 主轴箱上升到极限位置，被更换的刀具刀杆进入刀 库空刀位，即被刀具定位卡爪钳住，与此同时，主轴内刀 杆自动夹紧装置放松刀具，如图4-7(b)所示。