三种自动换刀装置常见于型材加工中心

型材加工中心的自动刀具更换系统由刀库和自动刀具更换装置组成。自动刀具更换系统有两个优点：一是主轴箱内只保留一个主轴，有利于简化主轴结构，提高主轴刚度；二是存放大量不同类型和功能的刀具，便于完成各种复杂多步的加工程序。因此，自动刀具更换系统是区分数控机床和数控加工中心的重要标志。

型材加工中心自动换刀系统中的自动换刀装置主要分为三种类型：直接换刀、机械手换刀和转塔头。我们一一介绍

直接换刀

所谓直接换刀，是指换刀过程由刀库与主轴箱配合完成，顾名思义，这是直接的换刀方式。

根据换刀过程中刀库是否有位移，直接换刀可分为刀库位移和刀库固定两种方式。在刀库位移方式中，刀库可以移动。换刀前，刀库进入换刀工作区，换刀后退出该区域。由于刀库运动较多，布局精致，灵活性和适应性差。

在刀库的固定模式下，刀主要通过主轴箱的移动进行选择。刀库可以保持静止，也可以只旋转位置。前者只能有序选择刀具，适用于刀具数量较少的数控加工中心，后者可以实现转位选择刀具。这种刀具选择减少了刀库的移动，可以大大简化刀库的设计结构，控制刀具更换过程简单可靠。

机械手换刀

所谓机械手换刀方式，是指机械手在换刀时操作，负责在刀库和主轴之间传输刀具，将所需的刀具推到主轴上，然后将更换的刀具送回刀库。虽然这种换刀方式不像以前那么直接，但它避免了刀库和主轴移动换刀，而是由机械手取代。这降低了机械元件的运动范围，更快地完成换刀，设计布局更灵活，因此广泛应用于大多数型材加工中心。

如果每个刀具都用自己独立的机械手切换，则称为专用换刀机械手；相反，更多的刀具使用公共机械手切换，称为公共换刀机械手方式。后者有三种类型：换刀机械手、双手换刀机械手和刀具传输机械手。

转塔头方式

转动塔头的方法是通过砖塔的旋转将所需的刀具移动到相应的位置。一般是顺序换刀，结构紧凑，换刀时间短，一般用于加工曲轴等细工件，需要完成多个工序。

塔式自动换刀装置分为塔式刀架换刀和砖塔主轴头换刀两种方式。塔式刀架的换刀方式是在塔式主轴上安装环式刀架。不同的工具依次排列在刀架上。通过塔头的旋转，可以实现自动换刀动作。刀具的位置取决于刀架的旋转分度。这是简单的自动换刀装置，具有良好的结构刚度，能承受粗加工的切削强度。该装置对刀架旋转的定位精度要求较高。如果旋转定位精度有误差，刀具不能送到准确位置。

转塔主轴头的换刀方式也需要配备转塔，但转塔主轴不是刀架，而是章鱼触手分布在多个不同方向的主轴头上。每个主轴头都提前安装了每个过程中需要使用的工具。在工作中，通过旋转塔，每个主轴头按照程序指令旋转到加工位置，实现自动换刀动作。这种换刀方式，由于主轴集中在转塔上，对转塔主轴的刚度要求较高，工具主轴的数量也有限。转塔主轴头的换刀方式主要用于型材加工中心。

由于型材加工中心配备了刀库和自动更换系统，可以实现经销商一次完成多道工序，减少专用夹具数量，缩短生产准备时间，减少多次安装造成的定位误差，提高加工进度，实现高效加工。因此，自动换刀系统的性能直接影响型材加工中心的加工效率和效果。