小編這篇文章主要介紹立式加工中心和臥式加工中心斗笠式自動換刀裝置的設計。斗笠式刀庫的自動換刀裝置主要由刀庫橫移裝置和刀庫分度裝置組成。其自動換刀的形式為無機械手換刀，換刀過程中刀盤需要橫向移動到合適的位置使機床主軸便于與刀庫交換刀具，其換刀速度要快于圓盤式刀庫。刀庫的選刀方式為任意選刀，換刀過程中，刀盤需要轉動從而進行選刀，這就需要刀庫分度裝置對裝有刀具的刀盤進行分度，并且利用接觸傳感器對刀具進行計數，并把所得的電信號傳遞給數控系統，從而實現刀具的快速準確選擇。

加工中心的分類

數控立式加工中心

 這類加工中心一般用于加工盤、套、板類零件，工件一次裝夾后，可對其表面上進行銑、鉆、擴、锪、攻螺紋等以及側面的輪廓加工。因此，這類加工中心是數控加工中心中數量最多的一種，應用范圍也最為廣泛。從機床數控系統控制的坐標數量來看，目前三坐標數控立式加工中心仍占大多數。成海數控可按客戶需求為您添加四軸或多軸。一般可進行三坐標聯動加工，但也有部分機床只能進行三坐標中的任意二個坐標聯動加工。此外，還有機床主軸可以繞X、Y、Z坐標軸中其中一個或兩個軸作數控擺角運動的四坐標和五坐標數控立式加工中心。一般來說，機床控制的坐標軸越多，特別是要求聯動的坐標軸越多，機床的功能、加工范圍及可選擇的加工對象也越多。但隨之而來的是機床的結構更復雜，對數控系統的要求更高，編程的難度更大，設備的價格也更高。

數控臥式加工中心

 這類數控加工中心一般都帶有回轉工作臺，工件一次裝夾后可完成除安裝面和頂面以外的其余四個面的各種工序加工，適宜于箱體類零件加工。與通用臥式加工中心相同，其主軸平行于水平面。為了擴大加工范圍和擴大功能，臥式數控加工中心通常采用增加數控轉盤或萬能數控轉盤來實現4、5坐標加工，這樣，不但工件側面上的連續回轉輪廓可以加工出來，而且可以實現在一次安裝中，通過轉盤改變工位，進行“四面加工”，可以省去許多專用夾具或專用角度成型銑刀。

自動換刀裝置

 在零件制造過程中，大量的時間用于更換刀具，切削加工時間僅占整個工時中較小的比例。為了縮短非切削時間，提高機床的自動化程度，機床正朝著一臺機床在一次裝夾中完成多工序的方向發展。在這類多工序的數控機床中，必須帶有自動換刀裝置。自動換刀裝置的功能就是儲備一定數量的刀具并完成刀具的自動交換。它應當滿足換刀時間短、刀具重復定位精度高、刀具儲存量足夠、結構緊湊及安全可靠等要求。

刀庫類型

根據刀庫的容量和存取刀具的方式，刀庫可設計成多種形式。目前常見的刀庫類型如下：

（1）盤式刀庫

 此刀庫結構簡單，應用較多。如上圖所示，由于刀庫呈環形排列，空間利用率低，因此出現了刀具在盤中進行雙環和多環排列，以增加空間的利用率的設計。但這樣一來，刀庫的外徑較大，轉動慣量也很大，選刀時間也較長。因此，盤式刀庫一般適用于刀具容量較小的刀庫。

（2）鏈式刀庫

如圖所示，此鐘刀庫結構緊湊，刀庫容量較大，鏈環的形狀可根據機床的布局制成各種形狀，也可將換刀位突出以便于換刀，能充分利用機床的占地空間，通常為軸向取刀，位置精度較低，造價也較高。

（3）格子箱式刀庫

 該種刀庫結構緊湊，刀庫空間利用率高，換刀時間較長。布局不靈活，通常刀庫安裝在工作臺上，應用者較少。

 大家可以看到以上三種刀庫多多少少都有不理想的方面，而斗笠式刀庫的誕生使加工中心刀庫技術得到了質的飛躍。

 笠式自動換刀裝置的設計，其主要由刀庫橫移裝置和刀庫分度裝置組成。因此，本設計基本上就是對這兩個裝置的設計。

 刀庫的橫移裝置，是在進行換刀的整個過程中，刀庫從遠離主軸的位置直線移動到主軸軸線位置，以實現換刀。斗笠式刀庫橫移裝置，由兩根圓柱導軌（滑桿）支撐，每根圓柱導軌由兩個支架固定在連接板上，連接板固定在機床立柱上，實現刀庫與機床立柱的連接。整個刀庫可以在兩根圓柱導軌上滑動，實現刀庫前后運動，以完成抓刀和返回動作。

斗笠式自動換刀裝置其刀庫橫移裝置采用氣壓傳動，而刀庫分度裝置則采用槽輪機構來實現。

最終設計最優方案如下效果圖：

斗笠式刀庫結構組成及工作原理

刀庫橫移裝置的設計：

 刀庫刀盤的橫向移動是使用氣壓傳動機構來實現的。如圖2.2所示，機床箱體上安裝有兩個平行的導桿9。刀庫刀盤安裝在刀盤基座10上，刀盤基座10安裝在這兩個導桿9上并可以沿著導桿9作橫向移動。同時，氣缸7固定安裝在機床箱體上，刀盤基座10與氣缸7中的柱塞8固定連接。通過柱塞8的橫向移動來實現刀盤基座10的橫向移動，從而帶動刀盤在初始位置和換刀位置之間的切換運動。氣缸7上裝有兩個磁環開關，當左端磁環開關亮時，氣缸處于原始狀態；當右端磁環開關亮時，氣缸處于推出信號狀態，這時柱塞會右移，刀盤會移動到換刀位置。

刀庫分度裝置的設計：

 本文設計的斗笠式刀庫的分度裝置，如圖2.2所示，由電機6、連接軸5、法蘭盤3，刀庫鼓輪1、分度盤4、圓柱滾子2等零部件組成，分度裝置的電機連接軸5的軸線與分度盤4、刀庫鼓輪1的回轉軸線平行。刀庫選刀時，首先由刀庫回轉電機得到旋轉指令，連接軸5通過軸套帶動法蘭盤3旋轉，從而使在法蘭盤3上的圓柱滾子2繞法蘭中心轉動；當圓柱滾子2轉動一定角度，進入分度盤4的分度槽中，撥動分度盤4開始作轉位運動；當分度盤4轉過一定的角度后，圓柱滾子2從分度槽中脫出，刀庫鼓輪1（分度盤通過螺釘與刀庫鼓輪連在一起轉動）即靜止不動。

 法蘭盤3每回轉一圈，就驅動分度盤4轉過一個槽。電機是連續勻速運動的，從而帶動法蘭盤3與圓柱滾子2連續勻速轉動。但圓柱滾子2是間斷性的轉入分度槽的，從而使刀庫輪轂得到周期性間歇運動，起到了刀庫的分度作用。分度盤4與刀庫鼓輪1同軸，分度盤4的分度槽數與刀庫鼓輪1上的刀數一致。法蘭盤3不斷回轉，分度盤4就不停地進行分度，刀庫鼓輪1就不斷重復上述的運動循環，從而將下一個工序所需刀具的刀位轉到換刀位置上，以便讓主軸進行換刀，實現刀庫的自動換刀。