快速自動換刀技術是以減少輔助加工時間為主要目的,綜合考慮機床的各方面因素,在盡可能短的時間內完成刀具交換的技術方法。該技術包括刀庫的設置、換刀方式、換刀執行機構和適應高速機床的結構特點等。
高速加工中心是高速機床的典型產品,高速功能部件如電主軸、高速絲杠和直線電動機的發展應用提高了切削效率。為了配合機床的效率,作為加工中心的重要部件之一的自動換刀裝置(ATC)的高速化也相應成為高速加工中心的重要技術內容。
雙主軸換刀
加工中心有兩個工作主軸,但不是同時用于切削加工。一個主軸用于加工,另一個主軸在此期間更換刀具。但需要換刀時,加工的主軸迅速退出,換好刀具的主軸立即進入加工。
由于兩個過程可以同時進行,換刀時間實際就是已經裝好刀具的兩個主軸的換位時間,使輔助時間減到少,即機床切屑到切屑換刀時間達到較短。
由于有兩個主軸,這種機床的刀庫和換刀機械手可以是一套,也可以是兩套。兩個主軸可以用1.0~1.5s的時間移動到加工位置并啟動加速到加工的很大速度。具體的交換時間取決于機床的尺寸。
刀庫布置在主軸周圍的轉塔方式
這種方式,刀庫本身就相當于機械手,即通過刀庫拔插刀并采用順序換刀,使機床切屑到切屑換刀時間較短。這種方式如果要實現任意換刀,則就隨所選刀在刀庫的位置不同而存在時間長短不等,較遠的刀可能切屑到切屑換刀時間較長。因此,這種方式作為高速自動換刀裝置只能采用順序選刀的方式。
多機械手方式
同樣,刀庫布置在主軸的周圍,但采用每把刀有一個機械手的方式使換刀幾乎沒有時間的損失,并可以采用任意選刀的方式。
國內外一些機床制造公司開發出了多種采用不同技術的具有快速換刀裝置的高速加工中心,一個很重要的特點是換刀技術的多樣化,其目的都是努力縮短它的刀具交換時間。下表所列是切屑到切屑換刀時間小于4s的高速加工中心。
金屬切削機床的高速化已成為機床發展的重要方向之一,因此,快速換刀技術已經成為高速加工中心技術的重要組成部分。新技術和新方法在不斷地出現和改進,其目的只有一個,即在準確可靠的基礎上,縮短換刀時間,提高高速加工中心的切削效率。
我國的高速機床制造業應該及時學習和盡快掌握技術方法,不斷提高國產高速加工中心的制造水平。