加工中心的ATC裝置（zhì）相（xiàng）關的技術參數

　　在具備綜合加工能力的一些（xiē）數控機床上，如加工中心、車削中心和帶交換衝頭的數控衝床等，自動交（jiāo）換裝（zhuāng）置是這些（xiē）設備的基本特征（zhēng）附件，它的工作質量直接關係到整機的質量，也是構（gòu）成設備投資中的重要組成部（bù）分(經費占整機成本的10%～30%)。因此，在選擇主機設備時必須得重視所配ATC自動換刀（dāo）裝置的工作質量和刀具儲存量。目前加（jiā）工中心自動換刀裝置的配套較（jiào）為規（guī）範，以下以加工（gōng）中心（xīn）的ATC裝置為例來說明其選擇原則（zé）。

　　現場經驗表明，在（zài）加工中心的使用故障中有50%左右與（yǔ）ATC裝置有關（guān），但ATC又是提高設備加工效率的基本部件，因此建議用戶應在滿足使用要求的前提下，盡（jìn）量選（xuǎn）用結構簡（jiǎn）單和（hé）可靠（kào）性高的ATC，這樣也可以（yǐ）相應地降（jiàng）低整機價格。下麵介紹與ATC裝置相關的主要技術（shù）參數（shù）。

　　(1)刀柄型號

　　刀柄型號取決於機床主（zhǔ）軸裝刀柄孔的規格。現在絕大部分加工中心機床主軸（zhóu）孔都（dōu）是采用ISO規定的（de）7:24錐孔，常用的有40號、45號、50號等，個別的（de）還有30號和35號。機（jī）床規格越（yuè）小，刀柄規格也應選小的，但小規格刀（dāo）柄對加（jiā）工大（dà）尺（chǐ）寸孔和長孔很不利（lì），所（suǒ）以對一台（tái）機床如果有（yǒu）大規格的刀柄可選擇時，應（yīng）該盡量選擇大（dà）的，但刀庫容量和換刀（dāo）時間都要受到影響。近（jìn）年來加工中心和數控銑床都向高速化方向發展，許多實驗（yàn）數據表明：當（dāng）主軸轉速超過10000r/min以上時，7:24錐孔由於離心力作用會有一定漲大，影響刀柄的定位精度。為此，一種觀點是（shì）建議采用德（dé）國VDI推薦的短錐刀柄HSK係列，另外，在日本已有部分商品的（de）錐麵和端麵同時（shí）接觸的過（guò）定（dìng）位錐麵刀柄，但在（zài）定心精度（dù）和重複定位精（jīng）度方（fāng）麵，HSK係列要好一些，目前在國內還（hái）很少有廠家生產。

　　對同一種錐麵規格的刀柄（bǐng）有日本BT標準、美國CAT標準、德（dé）國VDI標準等，他們規定（dìng）機械手爪夾持的尺寸不一樣，刀柄的拉緊釘尺寸也（yě）不一（yī）樣，所以選擇時必須考慮齊全，對已經擁（yōng）有一定數量數控機（jī）床的用戶或即（jí）將采購一批數控（kòng）機床的用戶（hù），應盡可能選擇互相能通（tōng）用（yòng）的、單一標準的刀柄係列。

　　(2)換刀時間

　　換刀時間（jiān）是指刀柄交（jiāo）換時間（jiān），即（jí）從主軸上換下用過的刀（dāo）具、裝上新的刀具的總時間。細（xì）分又有兩種規定方式，即刀對刀時間(Tool to tool)和總換刀時間(Chip to chip)，總換（huàn）刀時間包含了舊（jiù）刀具加工完畢離開（kāi）加工區域到（dào）刀具（jù）交換完畢主軸上裝上新刀具（jù）進入新的加（jiā）工前之間的時間。目前最（zuì）快的純換刀時（shí）間可達0.7s左右（yòu），總換刀時間在3～12s之間，立式機床換刀時間一般比臥式的短。換刀（dāo）時間（jiān）短意味著機（jī）床生產效率高。

　　(3)最大刀具重量

　　最大刀具重量是指（zhǐ）在自動刀具交換情況下允許的最大刀（dāo）具重量（liàng），錐度40號左右刀柄最（zuì）大允許重量在7～8kg，50號刀柄在（zài）15kg，一些重型刀具可達25～30kg，但這時換刀速度要（yào）減慢。最大刀具直（zhí）徑和長（zhǎng）度主要受刀庫尺寸空間的限製。

　　(4)刀庫容量

　　一些加工中心機床上配置的刀庫容量往往有幾（jǐ）種規格（gé）供選擇，有十幾把到40、60、100把等，一些柔性加工單元(FMC)配置中央刀庫後刀具儲（chǔ）存（cún）量可（kě）達（dá）近千把（bǎ），刀庫的容量隻要能滿足基本需要，一般不宜（yí）選（xuǎn）得太大，因為容量（liàng）大，刀（dāo）庫（kù）成本高，結（jié）構複雜，故障率也（yě）相應增加，刀具管理也較為複雜。在單台機床使（shǐ）用中，當更換一種新（xīn）的工件時，操作（zuò）者要根據新的工藝資料（liào）對刀庫進行一次清理，刀（dāo）庫中無（wú）關（guān）的刀具越多，整（zhěng）理工（gōng）作量也（yě）就越大（dà），也就越容易出現（xiàn）人為的差錯。所以用戶一（yī）般應根據典型工件的工藝分（fèn）析（xī），算出需用刀具數量，進而確定刀庫的容量。如果不是按柔性加工（gōng）單（dān）元或柔性製造（zào）係統來考慮，一般機床（chuáng）的刀庫以滿足一種工件一（yī）次裝夾所需的全部刀柄數量（liàng）作為選擇依據。根（gēn）據（jù）國外對（duì）中小型加工中心加工典型工件的工藝分析，認為中小型機床刀具儲存量應在4～48把之間。

　　在納入柔性製造（zào）單元的（de）機床中，考慮到適應多工件、多（duō）工序同時加（jiā）工的要求，需（xū）要配置大容量的刀庫，此時應增加相應的刀具管理措施。

　　2.刀柄（bǐng）和刀具的選擇

　　在主機和自動換刀（dāo）裝置(ATC)確定後，要選擇所需的刀柄（bǐng）和刀具(刃具)。數控機床所用刀柄係列基（jī）本都已標準化，尤其是加工中心所用刀柄，如美（měi）國的CAT、日本的BT和我國的JT等。數控機床（chuáng）加工工件最終要靠（kào）的是切削刃（rèn）具，但刃具和機床（chuáng）的連接、在自動交換刀具時提（tí）供給機（jī）械手的夾持部（bù）位等（děng）都要靠刀柄來解決，所以選（xuǎn）擇刀具實質上是包括刃具和刀柄的配置。刃具選擇取決於加工工藝要求，刃具確定（dìng）後還必須配置相應刀柄，例如，工藝要求鑽一個直徑6mm的小孔，則刃具選用直徑6mm直柄麻（má）花鑽頭，然後（hòu）還要選用一個能夾持鑽頭的刀柄。現在（zài）有一部分刀柄本身也配置（zhì）專用的刃（rèn）具（jù），如精鏜刀柄等。總之，這些附（fù）件（jiàn）絕大部分都已標準化，由專業化生產廠供（gòng）貨，機床用戶要根（gēn）據具體加工對象合理選用（yòng）。由於刀柄可供（gòng）選擇的範圍很廣（guǎng），但選（xuǎn）多了將加大投資（zī），選少（shǎo）了將影響機床的開動率，所以應慎重對待。

　　對一些總批量超過幾千件、反複投產的工件加工來說，在工藝安排中可以考（kǎo）慮采用複合刀具，即利用數控機床主切削功率較大、機床剛度（dù）較好的特長，采用複合刀具進行多刀多刃的（de）強力切削，可提高生產率和縮（suō）短（duǎn）生產節（jiē）拍（pāi）。但一（yī）把複合刀具價格要貴得多，而且變成專（zhuān）用工（gōng）具，必須考慮（lǜ）工件有足夠數量時才經濟。

　　近年在數控機床使用的刀具上開發出了許多新的產品，大大豐富了數控機床（chuáng）的加工工藝，例如（rú），萬能垂直銑頭、反刮刀具、去毛刺刀具（jù）、增速頭、銑螺紋刀和內冷刀具等(詳見產（chǎn）品樣（yàng）本)。

　　3.自動交換工作台

　　自動交換工作台是在主（zhǔ）機上配置的附件，配置的數量有2、4、6、10個等，除雙交換工作台以外，主要用柔性製造（zào）單（dān）元配置（zhì）。雙交換工作台的配置可以大大節省複雜零（líng）件裝（zhuāng）卸定位夾緊的輔助（zhù）時間，提高機床開動率，但增加（jiā）該功能設備，投資至少要加10萬元以上（shàng）。多數量交換工作（zuò）台用於柔性製（zhì）造單元，適用於24小時少（shǎo）人或無人化管理，適（shì）應多（duō）品種工件交替投產加工，這裏應注意增（zēng）加質（zhì）量檢查（chá）措施，否則投資增長20%～50%是不經濟的。