加工中心刀库控制与管理
加工中心刀库捷径方向选择控制
电气控制课程设计专业：自动化班级：动1502姓名：陶军辉学号：201509421指导教师：姜香菊兰州交通大学自动化与电气工程学院2018 年7月6日加工中心刀库捷径方向选择控制1 设计目的本次PLC课程设计，强调实际应用技能训练，要求我们能够自主地设计一个综合系统，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。
其主要目的是将所学的基础知识运用到实际中，让我们能够灵活运用所学的知识。
在本次课程设计中，用到的软件有step7 (Simatic Manager)和它的仿真软件（S7-300PLCSIM），通过仿真来验证程序的正确性，可行性和可靠性。
2 课程设计的基本内容2.1 设计内容数控加工中心的刀库由步进电机或直流电机控制，回转式刀库加工中心刀库工作台上面设有8把刀具，分别在1，2，……，8个刀位，每个刀位设有霍尔开关一个。
刀库由小型直流减速电机带动低速旋转，转动时，刀盘上的磁钢检测刀位信号，反映当前刀号的位置，同时换刀指示灯亮，反映当前的旋转方向。
2.2 设计要求开机时，刀盘置于1号检测刀位，到位指示灯亮，此时操作者可以任意选择刀号。
比如，现在选择3号刀位，程序判别最短路径，是正转还是反转，那这时，刀盘应该正转到3号刀位，到位后，到位信号灯亮，此时，表明已完成选刀。
同理，如选择6、7、8号刀，情况相反。
3设计基本步骤3.1 问题分析及解决方案刀库捷径方向选择的原则是采用最近的方向选择，即选择时都要向距离换刀位置<180°的方向旋转，以减少换刀时间，提高加工中心的工作效率和经济效益。
按照设计要求，初始状态下PLC记录1号检测刀位，当刀位选择信号输送给PLC时，PLC记录该请求刀号，然后PLC通过控制继电器-接触器来控制电机，使其按照距请求刀号<180°方向旋转，同时旋转指示灯亮。
在刀具旋转过程中，请求选择的刀位与当前检测到的刀位一致时，电机停转，到位指示灯亮，换刀结束。
在该设计中，输入设备是开关量，所以输入模块选择为直流数字量输入模块，电压等级为24V；输出设备指示灯和电机都是由直流供电的，所以输出模块选择为直流数字量输出模块，电压等级为24V。
机床刀具仓库管理制度
机床刀具仓库管理制度一、引言机床刀具是机床加工中重要的零部件，直接关系到加工产品的质量和效率。
为了保障刀具的安全、有效运用，提高生产效率，特制定此机床刀具仓库管理制度。
二、管理范围本制度适用于公司内所有机床刀具的管理工作。
三、仓库管理人员1. 仓库管理员：负责刀具仓库的日常管理、出入库管理、刀具盘点等工作。
2. 刀具领用人员：机床操作人员根据生产计划领取所需的刀具，并按要求使用，并及时归还。
四、刀具的分类根据不同的用途和特点，刀具可以分为铣刀、钻头、车刀等。
每种刀具应按照规定的仓库标准进行分类存放，以便管理和使用。
五、刀具的标识所有刀具均应在刀具上进行标识，包括刀具型号、规格、用途等信息，并进行登记和归档工作。
六、刀具的领用1. 刀具使用前应向仓库管理员提出领用申请，注明刀具的种类、数量、用途等信息。
2. 刀具领用后，应按照使用要求进行使用，并保证刀具的安全。
3. 刀具使用完毕后，应按照规定的时间及时归还，如有损坏或丢失应按照规定进行赔偿。
七、刀具的保养1. 刀具在使用过程中应严格按照使用说明进行操作，避免过度使用造成刀具损坏。
2. 刀具使用完毕后，应进行清洗、涂抹防锈油等保养工作，确保刀具长期有效使用。
3. 定期对刀具进行检查，发现问题及时更换或修理，确保刀具的正常运作。
八、刀具的盘点1. 仓库管理员按照公司规定的时间对仓库内的刀具进行盘点，记录刀具的存放情况、数量、状况等信息。
2. 盘点时如发现刀具有损坏或遗失情况，应及时汇报，并按规定程序进行处理。
九、刀具的报废1. 刀具在使用寿命结束后应及时报废，不能继续使用。
2. 报废的刀具应按照公司规定的程序进行处理，标记报废，并进行分类存放。
十、违规处理1. 非规定程序领用刀具或擅自私藏刀具者，将受到纪律处分。
2. 对已报废的刀具继续使用者，将被要求强制停止，并追究相关人员的责任。
十一、附则1. 刀具仓库管理制度将于颁布之日起正式执行，如有需要修改的地方需经仓库管理员和相关部门审批后方可生效。
加工中心40刀刀库（链式刀库）-说明书
加工中心40刀刀库(链式刀库)-说明书第一章绪论本章首先从数控机床的发展历程引出加工中心的发展趋势,再具体到本次设计针对的刀库的任务要求,明确了本设计任务的主要内容。
引言1952年世界上出现了第一台数控机床,使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。
1958年第一台加工中心问世,它将多工序(铣、钻、镗、铰、攻丝等)加工集于一身;适应加工多品种和大批量的工件;增加机床功能(自动换刀、自动换工件、自动检测等),使自动化程度和加工效率上了一个新台阶;使无人化(或长时间无人操作)加工成为现实。
90年代以来,数控加工技术得到迅速的普及及发展,数控加工中心在制造业得到越来越广泛的应用。
目前国内企业生产制造的加工中心主要是面向生产领域,其结构复杂、精度高、封闭性强,价格昂贵。
加工中心已成为柔性制造系统、计算机集成制造系统和自动化工厂的基本单元。
加工中心是数控机床的代表,是高新技术集成度高的典型机电一体化机械加工设备,受到世界各工业发达国家的高度重视,技术迅速发展,品种和数量大幅度增加,成为当今世界机械加工设备中最引人注目的一类产品。
加工中心简介加工中心的发展简史1952年世界上出现第一台数控机床,使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。
它用易于修改的数控加工程序进行控制,因而比大批量生产重使用组合机床生产线和凸轮、开关控制的专用机床有更大的柔性,容易适应加工件品种的变化,进行多品种加工。
它用数控系统对机床的工艺功能、几何图形运动功能和辅助功能实行全自动的数字控制,因为有更高的自动化程度和加工效率,大大改变了中小批量生产中普通机床占整个机械加工的状况。
数控机床能实现两坐标以上联动的功能,其效率和精度比用手工和样板控制加工复杂零件要高得多。
1958年第一台加工中心在美国卡尼、特雷克(Kearney&Trecker)公司问世。
现代加工中心的内容是什么?第一,它是在数控镗床或数控铣床的基础上增加自动换刀装置,可使工件在一次装卡中,能够自动更换刀具,自动完成工件上的铣削、钻孔、镗孔、铰孔、攻丝等工序的数控机床。
加工中心刀库操作方法
加工中心刀库操作方法
加工中心刀库操作方法大致如下：
1. 打开机床电源，启动机床。
2. 进入加工中心的控制界面，在界面中选择“刀具管理”等相关功能选项。
3. 选择对应的刀具库，进入刀具库管理界面。
4. 在刀具库管理界面中，可以进行切削工具的添加、修改、删除等操作。
例如添加工具，需先选择加工类型，输入工具型号、长度、直径等参数，并进行检查确认。
5. 完成切削工具的添加后，可以通过查询和浏览方式进行工具的选择和使用。
6. 需要更换刀具时，先停止机床运行，然后选择相应的工具进行更换。
注意安全操作，防止误操作和事故发生。
7. 在操作完毕后，关闭刀具库管理界面，然后关闭机床电源。
总之，加工中心刀库操作需要严格按照操作规程进行，保障安全、稳定和高效的加工质量。
刀库管理功能
为了达到一次装夹实现多工序加工的目的，现在的数控机床大部份配备了交换刀具系统，这样数控系统需要知道这些刀具的几何尺寸，还有刀具在刀库里的具体位置。
为了适用工厂自动化生产的更高要求，有时还需要对刀具的加工时间或者是加工工件数进行监控，当达到刀具的加工寿命时，系统会提示操作者更换刀具，避免因为刀具的磨损而造成批量废品。
在自动化程度更高的机床上，还可以为一些刀具配备一把或几把类似的刀具，叫做姊妹刀，当某把刀具达到加工寿命时，系统会自动挑选它的姊妹刀来代替，这样能保证加工的连续运行，上述这些功能统称为刀库管理功能，西门子840D系统可以选配刀库管理功能。
在没有刀库管理功能时，系统只是管理刀具数据，主要是刀具的几何尺寸，当需要交换刀具时，系统会通过通道的接口信号通知PLC需要更换的新刀具号，PLC控制刀具换刀动作，当动作完成后，通知NC。
具体接口信号如下：DB21.DBX61.0 T码改变，当NC遇到一个新的T指令时，该信号有效，信号只持续一个PLC周期。
DB21.DBW118 T码的值，也就是要交换的新刀号的值，该信号在新的刀号来之前一直有效对于机床来说，一般有一个实际存在的刀库，同时根据实际情况，可能有一到两个机械手，至少一个主轴，有的刀库还需要用来装卸刀具的装卸站，系统把实际存在的刀库定义为刀库1，这个刀库里有定义好的刀座数，机械手和主轴定义为虚拟的缓存刀库，刀库号为9998，一般定义主轴为这个刀库里的第一个刀座，其它依次为机械手1，机械手2.....等等，对于装/卸刀具站而言，定义为另外一个虚拟的刀库，刀库号为9999，依据实际情况定义里面的刀座数，一般主轴都能用来装/卸刀具，所以至少算一个刀座。
如下图所示：这台机床有一个实际的链式刀库，刀库号为1，里面有16个刀座，有一个主轴和两个机械手卡爪，它们都属于一个虚拟的刀库9998，分别对应为这个刀库里面的刀座1，2和3，还有一个装/卸刀具站，它的刀库号为9999，加上主轴也是一个装/卸刀站，这个刀库有两个刀座，分别为刀座1和2，下面以这个示例来说明刀库管理功能的调试。
加工中心刀库调试方法
加工中心刀库调试方法以下是加工中心刀库调试的一般步骤和方法：1.刀位校准：首先，需要将刀具放入刀库中，然后打开刀具管理系统，选择相应的刀位号进行校准。
校准的目的是将刀位和实际刀具进行对应，确保刀具被正确地放置在刀位上。
2.刀具长度测量：在校准刀位后，需要使用刀具长度仪或激光测距仪测量刀具的长度。
在测量之前，需要先将刀库位置移动到测量台上，并确保测量台处于水平状态。
然后，将测量仪器放置在刀库上，根据仪器的操作指导进行测量。
3.刀具半径校准：除了刀具长度外，刀具半径也是需要校准的。
校准刀具半径的目的是为了将刀具的几何参数正确地输入到控制系统中，以保证加工的精度和质量。
校准刀具半径的方法通常是通过专用的刀具半径仪进行测量。
4.刀具调整：在刀具校准完成后，可能需要对刀具进行一些调整，以保证刀具的正确安装和使用。
调整的方法包括刀具夹紧力的调整、刀具的地位调整等。
5.刀具补偿：根据实际需要，可能需要对刀具进行补偿。
补偿是为了纠正刀具的磨损或变形，以保证加工效果的稳定和一致性。
补偿的方法通常是在控制系统中设置相应的刀具补偿参数。
6.刀具测量和标定：为了确保加工的准确性和稳定性，需要定期对刀具进行测量和标定。
刀具测量可以使用刀具长度仪、半径仪等仪器，标定是根据测量结果来确定刀具的几何参数。
总结：对加工中心刀库进行调试是确保加工中心正常运行和加工质量的关键环节。
在调试过程中，需要校准刀位、测量刀具长度、校准刀具半径、调整刀具、补偿刀具，以及定期测量和标定刀具。
通过以上的调试步骤和方法，可以保证刀具库的正常使用和加工质量的稳定性。
加工中心16刀刀库(盘式刀库)
加工中心16刀刀库(盘式刀库)刀库是自动换刀装置中最主要的部件之一，其容量、布局以及具体结构对加工中心的设计有很大影响。
刀库是在小型加工中心应用最为广泛，根据使用的场合和实际运用的要求，设计了相应的刀的圆盘式刀库，并且对它的控制进行了一定的研究。
论文首先对刀库总体设计方案进行阐述，阐述其各部件的工作原理，然后就刀库的结构设计与控制分章节对各个部分进行计算与设计。
刀库的结构设计是本文研究的重点，传动部分为蜗杆蜗轮的一种减速装置，对于该装置中的蜗杆、蜗轮以及相关的轴都进行了详细的计算;控制部分为刀库送刀部分，由液压控制和PLC控制完成。
第一章绪论本章首先从数控机床的发展历程引出加工中心的发展趋势，再具体到本次设计针对的刀库的任务要求，明确了本设计任务的主要内容。
1.1 引言1952年世界上出现了第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。
1958年第一台加工中心问世，它将多工序（铣、钻、镗、铰、攻丝等）加工集于一身；适应加工多品种和大批量的工件；增加机床功能（自动换刀、自动换工件、自动检测等），使自动化程度和加工效率上了一个新台阶；使无人化（或长时间无人操作）加工成为现实。
加工中心已成为柔性制造系统、计算机集成制造系统和自动化工厂的基本单元。
加工中心是数控机床的代表，是高新技术集成度高的典型机电一体化机械加工设备，受到世界各工业发达国家的高度重视，技术迅速发展，品种和数量大幅度增加，成为当今世界机械加工设备中最引人注目的一类产品。
1.2 加工中心简介1.2.1加工中心的发展简史1952年世界上出现第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。
它用易于修改的数控加工程序进行控制，因而比大批量生产重使用组合机床生产线和凸轮、开关控制的专用机床有更大的柔性，容易适应加工件品种的变化，进行多品种加工。
它用数控系统对机床的工艺功能、几何图形运动功能和辅助功能实行全自动的数字控制，因为有更高的自动化程度和加工效率，大大改变了中小批量生产中普通机床占整个机械加工70%~80%的状况。
西门子840D刀库管理功能在FMH800加工中心中的应用
西门子840D刀库管理功能在FMH800加工中心中的应用比较了两种刀库管理功能，介绍了西门子840D刀库管理功能的优势，阐述了使用西门子840D刀库管理实现自动换刀功能的主要过程。
调试完成之后，恢复了自动换刀功能，刀库管理界面友好，刀库系统运行正常，提高了换刀效率，缩短了整体加工时间，为正常生产提供了有效的保障。
标签：840D；刀库管理；自动换刀引言友嘉卧式加工中心FMH800是江西洪都航空工业集团有限责任公司的重要设备，采用SINUMERIK 840D pl控制系统。
机床仅配置了链式刀库和机械手换刀装置，刀库容量60把，但机床并未配置自动换刀的NC/PLC控制程序，从该机床开始使用以来，一直使用手动换刀。
在零部件的加工过程中需要多次手动更换刀具，从而导致换刀效率低下。
为了提高换刀效率，缩短整体加工时间，我公司决定恢复其自动换刀功能。
1 自动换刀方案选择1.1 传统刀库管理功能传统刀库管理功能（即用户编写的刀库管理功能）可分为三部分：人机界面，备刀（刀库的运动），换刀（机械手的运动）。
由于西门子840D系统具有良好的开放性，允许机床厂家将自己的专有技术加入到系统当中，并提供适合特殊应用的显示界面、更方便的操作方式、更简单的加工参数调整等功能，使其与标准系统无缝连接。
1.2 西门子840D的刀库管理功能西门子840D提供了标准的刀库管理功能，相比于传统的刀库管理功能，除了具备传统的刀库管理功能外，还具有以下优点：（1）刀库管理适用范围广；（2）换刀灵活；（3）换刀过程透明；（4）实现刀具寿命监控；（5）刀库配置容量大；（6）大小刀管理。
综合比较两个方案，文章决定使用西门子840D的标准刀库管理功能来实现本机床的自动换刀功能。
2 刀库机械手结构与数控系统配置2.1 刀库机械手结构该机床刀库采用带机械手的链式单刀库，可装60把刀具。
液压马达和双速换向阀控制刀库的高低速旋转，机械手由液压驱动。
在刀库侧面配备有單独的换刀机械手手动控制平台。
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（2）移动范围 工作台左右行程（X轴）750mm 工作台前后行程（Y轴）40mm 主轴箱上下行程（Z轴）470mm 主轴端面距工作台距离180~650mm （3）主轴箱 主轴锥孔 锥度7：24，BT-45 主轴转速（标准型/高速型） 225~2250r/min，45~4500r/min 主轴驱动电动机 3.8KW，ACZ130交流电动机系列 （4）进给速度 快速移动速度（X、Y轴） 14m/min 进给速度（X、Y、Z轴） 1~4000mm/min 进给驱动电动机 1.5KW，ACS130电机系列 （5）自动换刀装置 刀库容量 12把 选刀方式 任选 最大刀具尺寸 Φ100mm*Φ300mm 最大刀具质量 10kg 刀库电动机 1.5KW，ACS130电机系列（小型直流伺服电机）
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刀库的电气接
• 由右图可知，刀库的控 制执行机构主要有刀库 电机、松刀电磁阀、刀 库推出电磁阀等。这些 执行器件的控制均由 PLC来实现。PLC通过 控制总线接收到数控系 统发出的指令。并与IO 接口读取到的控制对象 状态相比较，实时输出 控制指令。
谢谢!
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主轴准停装置 机床的切削转矩由主轴上的端面键来传递，每次机械手自动装 取刀具时，必须保证刀柄上的键槽对准主轴端面键，这就要求主轴具有准确 定位的功能。为满足主轴这一功能而设计的装置称为主轴准停装置或称为主 轴定向装置。主轴要求准停的另一原因是便于在镗完内孔后能正确的退刀。 目前主轴准停装置主要有机械方式和电气方式两种。 机械准停方式中较典型的V形槽定位盘准停机构，如图2-4所示。其工作过程 是，定位盘与主轴连接，当要执行主轴准停指令时，首先主轴降速至已设定 的低速，当无触点开关有效信号被检测到后，主轴电动机停转，此时主轴依 惯性继续空转，同时准停液压缸定位销在压力作用下伸向并压紧定位盘。当 定位盘V形槽与定位销对正，由于液压缸的压力，定位销插入V形槽，LS2有 效，表明主轴准停完成。采用这种准停方式，必须有一定的逻辑互锁，即当 LS2有效，才能进行换刀，只有当LSl有效，主轴电动机才能起动运转。 图2-4 机械准停原理示意图 电气准停装置主要有磁传感器式、编码型方式和数控系统控制方式。其中 数控系统控制方式要求主轴驱动控制器具有闭环伺服控制功能。采用接近开 关准停是最简单的控制方式。当主轴转动中接受到数控系统发来准停信号， 主轴立即减速，当达到准停速度(如)时，主轴立即刹车停止转动。
换刀过程控制原理（4）： 如图所示为机械手抓刀部分的结构，它 主要由手臂1和固定其两端的结构完全相 同的两个手爪7组成。手爪上握刀的圆弧 部分有一个锥销6，机械手抓刀时，该锥 销插入刀柄的键槽中。当机械手由原位 转75°抓住刀具时，两手爪上的长销8分 别被主轴前端面和刀库上的挡块压下， 使轴向开有长槽的活动销5在弹簧2的作 用下右移顶住刀具。机械手拔刀时，长 销8与挡块脱离接触，锁紧销3被弹簧4弹 起，使活动销顶住刀具不能后返，这样 机械手在回转180。时，刀具不会被甩出。 当机械手上升插刀时，两长销8又分别被 两挡块压下，锁紧销从活动销的孔中退 出，松开刀具，机械于便可反转75°复 位。
换刀过程控制原理（1）： 在自动换刀过程中，机械手要完成抓刀、 拔刀、交换主轴上和刀库上的刀具位置、 插刀、复位等动作。如前面介绍刀库结 构时所述，当刀套向下转90°后，压下 上行程位置开关，发出机械手抓刀信号。 此时，机械手21的手臂中心线与主轴中 心到换刀位置的刀具中心的连线成75° 位置，液压缸18右腔通压力油，活塞杆 推着齿条17向左移动，使得齿轮11转动。
二、加工中心刀库的机械结构
加工中心刀库按照机械结构不同分为：盘式刀库和链 式刀库。 1.鼓盘式刀库
2.链式刀库
3.格子式刀库
三、刀库的控制管理
以北京精密机床厂生产的JCS-018A 立式加工中心为例，详细介绍刀库的机械 结构、换刀装置以及电气控制原理。 JCS——018A型小型立式加工中心是一种工序高度集中、自动化程度高的机电 一体化设备。工件在一次装夹后，可连续地进行铣、钻、镗、铰、锪、攻螺纹等多 种工序的加工。该机床适用于小型板件、盘件、壳体件、模具和箱体件等复杂零件 的多品种、小批量加工。 1.JCS-018A的主要参数有： 1）工作台 工作台外形尺寸（工作面）1000mm*320mm 工作台T形槽宽*槽数18mm*3mm
选刀和换刀原理补充
• • JCS-018A加工中心采用卧式圆盘刀库，软件选刀，由机械手实现换刀。 JCS-018A的主轴通过端面键带动刀具旋转，采用电气式主轴准停装置，通 过压缩空气对装刀位置进行吹扫。 圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编号，一般从 1编到12、18、20、24等，即为刀号地址。操作者把一把刀具安装进某一刀位 后，不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。 1. 制造成本低。主要部件是刀库体及分度盘，只要这两样零件加工精度得 到保证即可，运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构”，前后、 上下运动主要选用气缸。装配调整比较方便，维护简单。一般机床制造厂家都 能自制。 2. 每次机床开机后刀库必须“回零”，刀库在旋转时，只要挡板靠近（距 离为0.3mm左右）无触点开关，数控系统就默认为1号刀。并以此为计数基准， “马氏机构”转过几次，当前就是几号刀。只要机床不关机，当前刀号就被记 忆。刀具更换时，一般按最近距离旋转原则，刀号编号按逆时针方向，如果刀 库数量是18，当前刀号位8，要换6号刀，按最近距离换刀原则，刀库是逆时针 转。如要换10号刀，刀库是顺时针转。机床关机后刀具记忆清零。 3. 固定地址换刀刀库换刀时间比较长。国内的机床一般要8秒以上（从一次 切削到另一次切削）。
三、JCS-018A的自动换刀过程
– 刀套下转90° 本机床的刀库位于立柱左侧，刀具在刀库中的安装方向与主轴垂直， 如下页图所示。换刀之前，刀库2转动将待换刀具5送到换刀位置，之后把带有刀 具5的刀套4向下翻转90°，使得刀具轴线与主轴轴线平行。 – 机械手转75° 如K向视图所示，在机床切削加工时，机械手1的手臂中心线与主轴 中心到换刀位置的刀具中心的连线成75°,该位置为机械手的原始位置。机械手换 刀的第一个动作是顺时针转75°，两手爪分别抓住刀库上和主轴3上的刀柄。 – 刀具松开 机械手抓住主轴刀具的刀柄后，刀具的自动夹紧机构松开刀具。 – 械手拔刀 机械手下降，同时拔出两把刀具。 – 交换两刀具位置 机械手带着两把刀具逆时针转180°（从K向观察），使主轴刀 具与刀库刀具交换位置。 – 机械手插刀 机械手上升，分别把刀具插入主轴锥孔和刀套中。 – 刀具夹紧 刀具插入主轴锥孔后，刀具的自动夹紧机构夹紧刀具。 – 液压缸复位 驱动机械手逆时针转180°的液压缸复位，机械手无动作。 – 机械手逆转75° 机械手逆转75°，回到原始位置。 – 刀套上转90° 刀套带着刀具向上翻转90°，为下一次选刀做准备。
加工中心刀库控制与管理
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内容介绍： 一、加工中心刀库概述 二、刀库的机械结构讲解 三、刀库的控制与管理
一、加工中心刀库的概述
1、加工中心为了在一次装夹中可以完成多到工序加工，所以设计了自动 换刀装置。刀库作为自动换刀装置的主要部件之一，用来存放刀具，并 把下一把即将要用到的刀具送到指定的位置。根据刀库存放刀具的数目 和渠道方式，刀库可以设计成不同的类型。 2、换刀方式：加工中心的自动换刀装置中，实现刀库与机床主轴之间的 传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。通常来说，机床的换刀方式 分为：无机械手换刀和机械手换刀。 无机械手换刀：首先必须将用过的刀具送回刀库，然后在从刀库中取出 新刀具，这两个动作不可能同时进行，因此换刀时间长。 机械手换刀：采用机械手进行换刀，因为机械手换刀有很大的灵活性， 从而可以减少换刀时间。
换刀过程控制原理（3）： 换刀动作完成后，齿条19上的挡环6压下 位置开关9，发出插刀信号，使油缸15下 腔通压力油，活塞杆带着机械手臂轴上 升插刀，同时传动盘下面的销子8从连接 盘5的销孔中移出。插刀动作完成后，轴 16上的挡环压下位置开关3，使液压缸20 的左腔通压力油，活塞杆带着齿条19向 右移动复位，而齿轮4空转，机械手无动 作。齿条19复位后，其上挡环压下位置 开关7，使液压缸18左腔通压力油，活塞 杆带着齿条17向右移动，通过齿轮11使 机械手反转75°复位。机械手复位后， 齿条17上的挡环压下位置开关13，发出 换刀完成信号，使刀套向上翻转90°， 为下次选刀做好准备。同时机床继续执 行后面的操作。
2.JCS-018A的刀库结构
如右图1所示，当数控系统 发出换刀指令后，直流伺服 电动机1接通，其运动经过 十字联轴器2、蜗杆4、蜗轮 3传到如图b所示的刀盘14， 刀盘带动其上面的16个刀套 13转动，完成选刀工作。每 个刀套尾部有一个滚子11， 当待换刀具转到换刀位置时， 滚子11进入拨叉7的槽内。 同时气缸5的下腔通压缩空 气（如右图1所示），活塞 杆6带动拨叉7上升，放开位 置开关9，用以断开相关的 电路，防止刀库、主轴等有 误动作。如右图2所示，拨 叉7在上升的过程中，带动 刀套绕着销轴12逆时针向下 翻转90°，从而使刀具轴线 与主轴轴线平行。
图a.自动换刀过程示意图例
图b.自动换刀过程详解图例
刀套结构示意图
JCS-018A上使用的换刀机械手为回转式 单臂双手机械手，其动作全部由液压驱 动。如图所示，主要由以下部件构成： 驱动装置 分别是机械手回转75°的液 压缸18，用于拔刀、装刀的液压缸15， 交换刀具的（机械手旋转180°）液压缸 20。 传动装置 齿轮4、11，齿条17、19，连 接盘5，传动盘10，机械手臂轴16。其中 只有传动盘与轴16为花键连接，并能随 轴16上下移动，能够直接随轴16旋转， 其余的齿轮或连接盘必须借助于传动盘 才能够旋转。 行程控制装置 包括挡环2、6、12，行 程开关1、3、7、9、13、14。 执行机构 机械手21
换刀过程控制原理（2）： 抓刀动作结束时，齿条17上的挡环12压 下位置开关14，发出拔刀信号，于是液 压缸15的上腔通压力油，活塞杆推动机 械手臂轴16下降拔刀。在轴16下降时， 传动盘10随之下降，其下端的销子8插入 连接盘5的销孔中，连接盘5和其下面的 齿轮4也是用螺钉联接的，它们空套在轴 16上。当拔刀动作完成后，轴16上的挡 环2压下位置开关1，发出换刀信号。这 时液压缸20的右腔通压力油，活塞杆推 着齿条19向左移动，使齿轮4和连接盘5 转动，通过销子8，由传动盘带动机械手 转180°，交换主轴上和刀库上的刀具位 置。