自動換刀系統

自動換刀系統簡稱ATC，是加工中心的重要部件，由它實現零件工序之間連續加工的換刀要求，即在每一工序完成後自動將下一工序所用的新刀具更到主軸上，從而保證了加工中心工藝集中的工藝特點，刀具的交換一般通過機械手、刀庫及機床主軸的協調動作共同完成。

帶刀庫和自動換刀裝置的數控機床，其主軸箱和轉塔主軸頭相比較，由於主軸箱內只有一個主軸，主軸部件具有足夠剛度，因而能夠滿足各種精密加工的要求。另外，刀庫可以存放數量很多的刀具，以進行複雜零件的多工步加工，可明顯提高數控機床的適應性和加工效率。自動換刀系統特別適用於加工中心。

自動換刀系統應當滿足的基本要求包括：

(1)換刀時間短；

(2)刀具重複定位精度高；

(3)足夠的刀具儲存量；

(4)刀庫佔用空間少。

自動換刀系統一般由刀庫和機械手組成。不同機床的自動換刀系統可能不同，這正是體現機床獨具特色的部分。

1.刀庫

顧名思義是存放刀具的倉庫，就是把加工零件所用的刀具都存放在這裡，在加工過程中由機械手抓取。刀庫形式主要有盤式刀庫和鏈式刀庫兩種。

(1)盤式刀庫刀庫容量為30把左右。如果刀庫容量太大，就會造成刀庫的轉動慣量過大。一般中小型加工中心使用盤式刀庫的較多。

(2)鏈式刀庫刀庫容量較大，可以裝載100把刀具，甚至更多。鏈式刀庫容量較大，主要是因為箱體類零件加工內容多，使用刀具的數量也就相應增加。

2.機械手

形式有單臂、雙臂等多種，有的加工中心甚至沒有機械手，而通過刀庫和主軸的相對運動實現換刀。

根據實現原理的不同，自動換刀有迴轉刀架換刀、更換主軸頭換刀、帶刀庫自動換刀等方式。

迴轉刀架換刀工作原理類似分度工作台，通過刀架定角度迴轉實現新舊刀具的交換。

更換主軸頭換刀方式時首先將刀具放置於各個主軸頭上。通過轉塔的轉動更換主軸頭從而達到更換刀具的目的。這兩種方式設計簡單，換刀時間短，可靠性高。其缺點是儲備刀具數量有限，尤其是更換主軸頭換刀方式的主軸系統的剛度較差，所以僅僅適應於工序較少、精度要求不太高的機床。

帶刀庫自動換刀方式由刀庫，選刀系統，刀具交換機構等部分構成，結構較複雜。該方法雖然有著換刀過程動作多，設計製造複雜等缺點，但由於其自動化程度高，因此在加工工序比較多的複雜零件時，被廣泛採用。

1．刀庫常見故障

(1)刀庫不能轉動或轉動不到位

原因有：①連接電動機軸與蝸桿軸的聯軸器鬆動；②變頻器故障，應查變頻器的輸入、輸出電壓正常與否；③PLC無控制輸出，可能是介面板中的繼電器失效；④機械連接過緊，或黃油黏澀；⑤電網電壓過低（不應低於370V）；⑥電機轉動故障；⑦傳動機構誤差。

(2)刀套不能夾緊刀具

原因有：刀套上的調整螺母鬆動或彈簧太松，造成卡緊力不足；刀具超重。

(3)刀套上下不到位

原因有：裝置調整不當或加工誤差過大而造成撥叉位置不正確；因限位開關安裝不準或調整不當而造成反饋信號錯誤。

(4)刀套不能拆卸或停留一段時間才能拆卸

原因有：刀套90°拆卸氣閥鬆動，氣壓不足；刀套轉動軸鏽蝕。

2．換刀機械手常見故障

(1)刀具夾不緊

原因有：①空氣泵氣壓不足，增壓漏氣，刀具卡緊氣壓漏氣，刀具鬆開彈簧上的螺帽鬆動；②拉刀碟簧變形或損壞；③拉力液壓缸動作不到位；④拉釘與刀柄夾頭間的螺紋連接鬆動；⑤刀柄夾頭與刀柄間的偏心摩擦。

(2)刀具夾緊后松不開

原因有：①碟形彈簧壓合過緊；②鬆緊刀液壓缸松刀行程不足；③刀柄夾頭不能打開；④刀柄夾頭內松刀壓柱偏移或壓柱偏短。

(3)刀具從機械手中脫落

原因有：①刀具是否超重；②機械手卡緊鎖損壞或沒有彈出來。

(4)刀具交換時掉刀

原因有：①主軸箱沒到換刀點或換刀點漂移；②機械手沒到位就開始拔刀，都會導致換刀時掉刀。

(5)機械手換刀速度過快或過慢

原因有：①換刀氣閥節流開口太大或太小；②氣壓不穩定。