1.换刀过程

刀库移动式换刀的结构简单、控制容易、换刀可靠，这是普通中小型立式加工中心最常用的自动换刀装置。刀库移动式换刀需要通过刀库与Z轴的相对运动来实现刀具的装卸与交换，其换刀动作过程如下。

1）主轴定向准停、Z轴快速上升到图5.5-1a所示的换刀位置，使得主轴和刀库上的刀具刀柄处于同一水平面，主轴刀具刀柄上的键槽和刀库刀爪上的键方向一致，做好换刀准备。

2）刀库前移（向右）到图5.5-1b所示的主轴下方，使刀库的刀爪插入到主轴上刀具的V形槽中，并松开主轴上的刀具。

3）Z轴快速上升到图5.5-1c所示的卸刀位置，使主轴上的刀具从主轴锥孔中脱离后，留在刀库的刀爪上。

4）刀库回转，将下一步加工所需要的新刀具转到主轴下方。

5）Z轴重新下降到图5.5-1d所示的换刀位置，将新刀具装入到主轴的锥孔内，到位后夹紧刀具。

图5.5-1 刀库移动式换刀动作过程

6）刀库后移（向左），将刀库从主轴下方退出，回到图5.5-1a所示的原位，Z轴便可向下运动，重新进行下一工序的加工。

在部分立式加工中心上，以上换刀动作的第3）、第5）步运动也可通过刀库的整体向上、向下运动来实现，这样机床在整个换刀过程中，Z轴只需要一直保持在换刀位置而无需上下运动。

刀库移动式换刀的动作可靠，自动换刀装置的结构简单，但刀具交换时不能实现刀具的预选动作，即在换刀时必须先将主轴上的刀具放回刀库，然后才能通过刀库的旋转选择新刀具，故需要选刀时间，再加上每次换刀时，刀库和Z轴都需要一次往复运动，因而其换刀时间较长。

此外，由于刀库需要与主轴平行布置，刀库的容量不能过大；悬挂的刀具如果过长，可能影响到工作台的工件安装。如果机床安装有全封闭的防护罩，刀库上的刀具装卸也较不方便。因此，它一般用于20把刀以下的普通中小规格立式加工中心。(www.daowen.com)

2.典型结构

刀库移动式换刀的刀库典型结构如图5.5-2所示，它由前后移动机构、回转定位机构和刀具安装盘三大部分组成。

图5.5-2 刀库结构图

1—刀盘 2、5、17—接近开关 3—端盖 4—平面轴承 6—定位盘 7—定位块 8—弹簧 9—卡爪 10—罩壳 11—滚珠 12—联轴器 13—回转电动机 14—气缸 15、16—导向杆 18—刀具

刀库的前后移动机构主要由导向杆和气缸组成，刀库通过安装座悬挂在导向杆15、16上，通过气缸14的控制，整个刀库可在导向杆上进行前后移动。

刀具安装盘组件用来安装刀具，它主要由刀盘1、端盖3、平面轴承4、弹簧8、卡爪9等部件组成。平面轴承4是刀盘的回转支承，它与刀库轴连接成一体；刀盘1和定位盘6连成一体，定位盘6回转时，可带动刀盘1、端盖3围绕刀库轴旋转；刀盘1和弹簧8、卡爪9用来安装和固定刀具。

刀具18垂直悬挂在刀盘1上，并可利用刀柄上的V形槽和键槽进行上下和左右定位。刀盘的每一刀爪上都安装有一对卡爪9和弹簧8，卡爪可在弹簧8的作用下张开和收缩，当刀具18插入刀盘1时，卡爪9通过插入力和刀柄上的圆弧面强制张开；刀具安装到位后，卡爪自动收缩，防止刀具在刀盘回转过程中，由于离心力的作用而产生位置偏移。

刀库的回转定位机构主要由回转电动机13、联轴器12以及由定位盘6、滚珠11、定位块7组成的槽轮定位机构组成。当刀库需要进行回转选刀时，刀库回转电动机13通过联轴器12带动槽轮回转，槽轮上的滚珠11将插入定位盘6上的直线槽中，拨动定位盘回转；槽轮每回转一周，定位盘将拨过一个刀位。当滚珠11从定位盘的直线槽中退出时，槽轮上的半圆形定位块7将与定位盘上的半圆槽啮合，使得定位盘定位。由于定位块7与定位盘上的半圆槽为圆弧配合，即便定位块7的位置稍有偏移，定位盘也可保持定位位置不变。

槽轮定位机构的结构简单、定位可靠、制造容易，但定位盘的回转为间隙运动，回转开始和结束时存在冲击和振动，而且，其定位块和半圆槽的定位也存在间隙，因此，它只能用于转位速度慢、对定位精度要求不高的普通加工中心刀库。

图5.5-2中的接近开关2用于刀库的计数参考位置检测，该位置一般为1号刀位。接近开关5用于刀位的计数，槽轮转动一周，刀库转过一个刀位，接近开关发出一个计数脉冲信号。接近开关17用于换刀位的刀具检测，如果换刀位有刀具，则刀库的前移将导致刀具与主轴碰撞，故需禁止刀库的前移运动。