數(shù)控加工中心中的自動(dòng)換刀系統(tǒng)由刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置兩部分組成。擁有自動(dòng)換刀系統(tǒng)有兩大優(yōu)勢(shì)：一是主軸箱內(nèi)只保留一個(gè)主軸，這樣有利于簡(jiǎn)化主軸結(jié)構(gòu)以及提高主軸剛度；二是到庫(kù)中可以存放數(shù)量眾多、種類(lèi)和功能各異的刀具，便于完成各種復(fù)雜、多步驟的加工程序。因此，是否具有自動(dòng)換刀系統(tǒng)是區(qū)別數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工中心的重要標(biāo)志。
數(shù)控加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)中的自動(dòng)換刀裝置主要分為直接換刀方式、機(jī)械手換刀方式和轉(zhuǎn)塔頭方式三種類(lèi)型，我們一一介紹。
直接換刀方式
所謂直接換刀方式，就是指換刀過(guò)程由刀庫(kù)和主軸箱配合完成，顧名思義，這是一種*直接的換刀方式。
按照換刀過(guò)程中，刀庫(kù)有沒(méi)有發(fā)生位移來(lái)區(qū)分，直接換刀方式又可以分為刀庫(kù)移位方式和刀庫(kù)固定方式兩種。刀庫(kù)移位方式中，刀庫(kù)是可以移動(dòng)的，在換刀前，刀庫(kù)進(jìn)入換刀工作區(qū)，換刀后在退出該區(qū)域。這種換刀方式由于刀庫(kù)發(fā)生的運(yùn)動(dòng)較多，布局比較講究，靈活性和適應(yīng)性較差。
刀庫(kù)固定方式中，主要通過(guò)主軸箱的移動(dòng)進(jìn)行選刀。刀庫(kù)可以是保持靜止的，也可以只進(jìn)行位置旋轉(zhuǎn)。前者只能進(jìn)行順序選刀，適用于刀具數(shù)量較少的數(shù)控加工中心，而后者可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)位選刀。這種選刀方式減少了刀庫(kù)的移動(dòng)，可以大大簡(jiǎn)化刀庫(kù)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，對(duì)換刀過(guò)程的控制也簡(jiǎn)單可靠。
機(jī)械手換刀方式
所謂機(jī)械手換刀方式，就是指在換刀時(shí)，由機(jī)械手進(jìn)行操作，負(fù)責(zé)在刀庫(kù)和主軸之間傳遞刀具，將需要使用的刀具推送到主軸上，再將替換下來(lái)的刀具送回到刀庫(kù)內(nèi)。這種換刀方式雖不如前一種來(lái)得直接，但避免了刀庫(kù)和主軸為換刀進(jìn)行移動(dòng)，而是由機(jī)械手代替。這樣就使機(jī)械元件運(yùn)動(dòng)幅度減小，完成換刀的速度*快，設(shè)計(jì)布局也*加靈活，因此廣泛應(yīng)用于大多數(shù)數(shù)控?cái)?shù)控加工中心。
如果每把刀具使用各自獨(dú)立的機(jī)械手進(jìn)行切換，稱(chēng)為專(zhuān)用換刀機(jī)械手方式；相反，多把刀具使用公用的機(jī)械手進(jìn)行切換，稱(chēng)為公用換刀機(jī)械手方式。后者又有轉(zhuǎn)位式換刀機(jī)械手、雙手式換刀機(jī)械手和刀具傳送用的機(jī)械手三種類(lèi)型。
轉(zhuǎn)塔頭方式
轉(zhuǎn)塔頭方式是通過(guò)磚塔的旋轉(zhuǎn)，使需要的刀具移動(dòng)到相應(yīng)位置的換刀方式。它一般為順序換刀，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，換刀時(shí)間極短，一般較多應(yīng)用于加工曲軸類(lèi)等細(xì)長(zhǎng)類(lèi)工件且需要完成多道工序的零件。
轉(zhuǎn)塔頭方式的自動(dòng)換刀裝置又分為轉(zhuǎn)塔刀架換刀和磚塔主軸頭換刀兩種方式。轉(zhuǎn)塔刀架換刀方式是在轉(zhuǎn)塔主軸上安裝環(huán)裝刀架，不同刀具依次排列在刀架上，通過(guò)轉(zhuǎn)塔頭的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀動(dòng)作，刀具的位置，依靠刀架的旋轉(zhuǎn)分度來(lái)定位。這是一種*簡(jiǎn)單的自動(dòng)換刀裝置，結(jié)構(gòu)上具有良好的剛度，可以承受粗加工的切削力度。這種裝置對(duì)刀架旋轉(zhuǎn)的定位精度有較高的要求，如果旋轉(zhuǎn)定位精度有誤差，就無(wú)法將刀具送到準(zhǔn)確的位置。
轉(zhuǎn)塔主軸頭換刀方式也需要配備轉(zhuǎn)塔，但轉(zhuǎn)塔主軸上連接的不是刀架，而是多個(gè)不同方位，成章魚(yú)觸手狀分布的分主軸頭，每個(gè)主軸頭上事先安裝有各個(gè)工序需要使用的刀具。工作中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)塔，各主軸頭按照程序指令，依次轉(zhuǎn)動(dòng)到加工位置，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀動(dòng)作。這種換刀方式，由于各分主軸都集中在一個(gè)轉(zhuǎn)塔上，對(duì)轉(zhuǎn)塔主軸的剛度有較高的要求，刀具主軸的數(shù)量也有所限制。轉(zhuǎn)塔主軸頭換刀方式主要應(yīng)用在小型立式數(shù)控加工中心。
數(shù)控加工中心由于配有刀庫(kù)和自動(dòng)換到系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)一次莊家完成多道工序，減少專(zhuān)用夾具數(shù)量，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，同時(shí)減少了多次安裝多造成的定位誤差，提高了加工進(jìn)度，能實(shí)現(xiàn)高效率的加工。所以自動(dòng)換刀系統(tǒng)的性能的好壞直接影響到數(shù)控加工中心的加工效率和效果。
