图2-12 识别刀具的PC程序流程框图
2.4.4刀具交换装置
实现刀库与机床主轴之间装卸和传递刀具的装置称为刀具交换装置。交换装置的形式和具体结构对数控机床的整体布局、生产率和工作可靠性都有直接影响。
交换装置的形式很多，一般可分为两大类。
由刀库和主轴的相对运动实现刀具交换 用这种形式交换刀具时，必须将主轴上用过的刀具送回刀库，再从刀库取出新刀，但两个动作不能同时进行。它适用采用40号以下刀柄的小型加工中心或换刀次数少的用重型刀具的重型机床。这种换刀方式没有机械手，因而结构简单；刀库回转是在工步与工步之间，故换刀时间长，换刀动作也较多，但却免去了刀库回转时的振动对加工精度的影响。在这种换刀方式中，刀库可以是圆盘型、直线排列式、也可以是格子箱式等。圆盘式刀库可设在立柱顶上、立柱主轴箱的侧面，也可以设在横梁一
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端。直线排列式刀库可设在工作台上方，也可设在工作台的一端或两端。格子箱式刀库可设在双工作台的中间。
由机械手进行刀具交换 由于刀库及刀具交换方式不同，换刀机械手种类繁多。机械手的类型如表2-2所示。
表2-2 换刀机械手的结构及特点
类型 式 形式 动 应用 特点 单臂单手机械手作往复直线运用于刀具主轴与结构较简刀库刀座轴线平单，换刀行的场合 机械手摆动，其轴线与用于刀库刀座轴刀具主轴平行 线与主轴轴线平行的场合 机械手摆动，其轴线与用于刀库刀座轴刀具主轴垂直 单臂双手固定双手式 式 可伸缩双手式 剪式双手式 双手不成180° 线与主轴轴线垂直的场合 用于刀库刀座轴可同时抓线与主轴轴线平住主轴和行的场合，广泛用刀库中的于加工中心 刀具，并进行拔出、插入，换刀时间短 双手式 双手平行式 双手交叉式 双手有回转运动 这种机械手还起换到时间运输作用 较短，结构较复杂 时间较长
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第3章 换刀机械手结构设计
数控机床的自动换刀装置中,实现刀库与机床主轴之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。刀具的交换方式通常分为两种: 一种是采用机械手交换刀具, 另一种是由刀库与机床主轴的相对运动来实现刀具交换即无机械手交换刀具。无机械手交换刀具方式：结构简单，成本低，换刀的可靠性较高；刀库因结构所限容量不多。这种换刀系统多为中、小型加工中心采用。刀具的交换方式及它们的具体结构对机床的工作效率和工作可靠性有直接的影响。由LT-CNC1000数控立式升降台铣床的结构特性决定难以实现由刀库与机床主轴的相对运动来实现刀具交换，故采用机械手交换刀具的方式。
机械手是当主轴上的刀具完成一个工步后，把这一工步的刀具送回刀库，并把下一道工步的所需要的刀具从刀库中取出并装入主轴继续进行加工的功能部件。对机械手的具体要求是迅速可靠，准确协调。
3.1确定换刀机械手形式
在自动换刀数控机床中，换刀机械手的形式是多种多样的，常见的有以下几种。
1)两手呈180°的回转式单臂双手机械手；
图3-1 机械手臂和手爪
1.手爪 2.锥销 3.手臂 4.5.弹簧 6.活动销 7.长销 8.锁紧销
2)两手互相垂直的回转式单臂双手机械手 3)两手平行的回转式单臂双手机械手； 4)双手交叉式机械手；
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由于不同的数控机床（加工中心）的刀库与主轴的相对位置不同。所以各种数控机床所使用的换刀机械手也不尽相同。
这次设计我选用两手互相垂直的回转式单臂双手机械手。
这种机械手的优点是换刀动作可靠，换好时间短，缺点是刀柄精度要求高，结构复杂，联机调整的相关精度要求高，机械手离加工区较近。
一般来说，这种机械手用于刀库刀座轴线与机床主轴轴线垂直，刀库为径向存取刀具形式的自动换刀装置，因此，在LT-CNC1000数控立式升降铣床的自动换刀装置中可采用这种机械手形式。
3.2换刀机械手的工作原理
下面是以在LT-CNC1000数控立式升降台铣床的自动换刀装置中采用这种上机械手换刀的工作原理。
该机械手安装在主轴的左侧面，随同主轴箱一起运动。机械手由机械手臂与45°的斜壳体组成。机械手臂形状对称。固定在回转轴上，回转轴与主轴成45°角，安装在壳体上，有手臂托，可由液压缸带动（图中未标出），机械手有伸缩、回转、抓刀、松刀等动作。
伸缩动作：液压缸（图中未标出）带动手臂托架沿主轴轴向移动。 回转动作：液压缸中的齿条轮通过齿轮带动回转轴转动。从而实现手臂正向和反向180°的旋转运动。
抓刀、松刀动作：机械手对刀具的夹紧和松开是通过液压缸。碟形弹簧及拉杆、杠杆、活动爪来实现。碟形弹簧实现夹紧，液压缸实现松开。在活动爪中有两个销子，当夹紧刀具时，插入刀柄凸缘的孔内，确保安全、可靠。
3.3机械手的自动换刀过程的动作顺序
（a） （b） （c） （d）
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