一.概述
　　要完结一次装夹多工序加工，在数控机床上有必要具有主动换刀功用。完结刀库与机床主轴之间刀具的装卸与传递功用的设备称为主动换刀体系。
　　主动换刀已广泛地用于镗铣床、铣床、钻床、车床、组合机床和其它机床。运用主动换刀体系，协作精细的数控转台，不只拓展了数控机床的运用方案，削减了出产面积，还可使机加工时刻前进到70% ～80%，显着前进了出产率。因为零件在一次设备中完结多工序加工，大大削减了零件设备的定位次数，然后进一步前进了加工精度。
　　主动换刀体系应当满意换刀时刻短，刀具重复定位精度高，刀具贮存数量满意，构造紧凑，便于制造、修补、调整，应有防屑、防尘设备，规划应合理等恳求。一同也应具有较好的刚性，冲击、振荡及噪声小，作业安全牢靠等特色。
　　主动换刀体系的办法和详细构造对数控机床的全体规划、出产率和作业牢靠性都有直接的影响。
二.构成及其办法
　　主动换刀体系由刀库、选刀安排、刀具沟通安排(如机械手)、刀具在主轴上的主动装卸安排等有些构成。主动换刀体系的办法是多种多样的，换刀的原理及构造的杂乱程度也不一样，但通常可分为以下两大类：
　由刀库和主轴的相对运动完结刀具沟通。用这种办法沟通刀具时，主轴上用过的刀具送回刀库和从刀库中取出新刀，这两个动作不能一同进行，选刀和换刀由数控定位体系来完结，因此换刀时刻长，换刀动作也较多。
　由机械手进行刀具沟通。因为刀库及刀具沟通办法的不一样，换刀机械手也有多种办法。

　　　　　　　　　　　图1 换刀机械手的办法
　　图1（a），（b），（c）为双臂反转机械手，能一同抓取和装卸刀库和主轴（或基地转移设备）上的刀具，动作简略，换刀时刻短。图（d）尽管不是一同抓取刀库和主轴上的刀具，但换刀预备时刻及将刀具还回刀库的时刻与机加工时刻重复，因此换刀时刻也很短。
　　抓刀运动能够是旋转运动，也能够是直线运动。图1（a）为钩手，抓刀运动为旋转运动;图（b）为抱手，抓刀运动为两个手指旋转；（c）和（d）为叉手，抓刀运动为直线运动。因为抓刀运动的轨道不一样，各种机械手的运用场合也不一样，抓刀运动为直线时，在抓刀进程中能够避免与相邻的刀具相碰，所以当刀库中刀具摆放较密时，常用叉刀手。钩刀手和抱刀手抓刀运动的轨道为圆弧，简略和相邻的刀具相碰，因此要恰当添加刀库中刀具之间的间隔，合理方案机械手的形状及其设备方位。

三.刀具的夹持
　　刀具有必要装在规范的刀柄内，中国TSG刀详细系规矩了刀柄规范，有直柄及7∶24锥度的锥柄两类。别离用于圆柱形主轴孔及圆锥形主轴孔，其构造如下图2所示。图中3为刀柄定位及夹持部位，2为机械手抓取部位，1为键槽 ，用于传递切削扭矩，4为螺孔，用以设备可调理拉杆，供拉紧刀柄用。刀具的轴向规范和径向规范应先在调刀仪上调整好，才可装入刀库中。丝锥、铰刀要先装在起浮夹具内，再装入规范刀柄内。圆柱形刀柄在运用时需在轴向和径向夹紧，因此主轴构造杂乱，柱柄设备精度高，但磨损后不能主动抵偿。而锥柄稍有磨损也不会过火影响刀具的设备精度。在换刀进程中，因为机械手捉住刀柄要作敏捷反转，拔、插刀具的动作，还要确保刀柄键槽的视点方位对准主轴上的驱动键。因此，机械手的夹持有些要非常牢靠，并确保有恰当的夹紧力，其活动爪要有锁紧设备，以避免刀具在换刀进程中翻滚或掉落。
　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　图2 圆锥刀柄和圆柱刀柄
　　机械手夹持刀具的办法有以下两类：
　 柄式夹持（轴向夹持）
　　　刀柄前端有V形槽，供机械手夹持用，现在中国数控机床较多选用这种夹持办法。如图3所示为机械手手掌构造示意图。由固定爪7及活动爪1构成，活动爪1可绕轴2反转，其一端在绷簧柱塞6的效果下，支靠在挡销3上，调整螺栓5以坚持手掌恰当的夹紧力，锁紧销4使活动爪1结实夹持刀柄，避免刀具在沟通进程中松脱。锁紧销4要轴向压进，放松活动爪1，以便抓刀或松刀时手爪从刀柄V形槽中退出。
　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　图3 机械手手掌构造示意图
　 法兰盘式夹持?
　　　法兰盘式夹持，也称径向夹持或碟式夹持，如图4所示。在刀柄的前端有供机械手夹持用的法兰盘，图中所示为选用带洼形肩面的法兰盘供机械手夹持用。
　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　图4 法兰盘式夹持
　
　图（a）上图为松开状况，下图为夹持状况。选用法兰盘式夹持的杰出长处是：中选用基地转移设备时，能够很便本地从一个机械手过渡到另一个辅佐机械手上去，如图（b）所示。法兰盘式夹持办法、换刀动作较多，不如柄式夹持办法运用广泛。

四.作业原理
　　下面以JCS－018A数控立式镗铣床为例，来阐明主动换刀体系的作业原理。该主动换刀体系由盘式刀库和刀具沟通设备构成。刀库设备在机床左边的立柱上，刀库容量为16把刀具，换刀机械手设备在刀库和主轴之间。机械手将刀具从刀库中取出送至机床主轴上，然后将用过的刀具送回刀库。其主动换刀动作进程简述如下：
　刀套下转90°：如图5所示，刀库坐落立柱左边，刀具轴线在刀库中的设备方向与主轴笔直换刀前，刀库将待换刀具5送到换刀方位，刀套4连同刀具5向下翻转90°，使刀具轴线与主轴轴线平行。
　机械手转75°：图5所示K向视图所示为机械手的初始方位，换刀时机械手顺时针转75°，两手爪别离捉住刀库上和主轴3上的刀柄。?
　机械手拔刀：待主轴上主动夹紧安排松开刀具后，机械手降低，一同拔出主轴上和刀库上的刀具。?
　刀具方位沟通：机械手顺时针转180°，使主轴刀具与刀库刀具沟通方位。?
　机械手插刀：机械手上升，别离将刀具刺进主轴锥孔和刀库刀套中。?
　机械手逆时针转75°：待主轴上主动夹紧安排夹紧刀具后，机械手逆时针转75°，回到初始方位。?
　刀套上转90°：刀套带着换回的旧刀具向上翻转90°，预备下一次选刀。?
　　该机床运用反转式单臂双手机械手换刀。在主动换刀进程中，机械手要完结抓刀、拔刀、沟通主轴上和刀库上的刀具、插刀和复位等动作，这些动作由液压体系来操控完结。这种主动换刀体系构造简略，换刀牢靠，换刀动作也少，得到了广泛运用。
　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　图5 主动换刀进程示意图

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