3拉出，使销2退出，此时刀具在刀座上处于自由状
态，控制刀具固定装置的液压缸4有两个，一个和
定位销在一起，自动换刀时用，另一个在靠近立柱方向，用于刀库手动装卸刀。
4.刀具交换装置的设计
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XKA5032A/C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。 4.1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；
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2)两手互相垂直的回转式单臂双手机械手
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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；
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。
上图是两手互相垂直的回转式单臂双手机械手的结构示意图。
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XKA5032A/C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。 4.2换刀机械手的工作原理
下面是以在XKA5032A/C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1形状对称。固定在回转轴4上，回转轴与主轴成45°角，安装在壳体3上，5为手臂托，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5沿主轴轴向移动。
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回转动作：液压缸2中的齿条轮通过齿轮带动回转运动。
转轴4转动。从而实现手臂正向和反向180°的旋
抓刀、松刀动作：机械手对刀具的夹紧和松开是通过液压缸6。碟形弹簧7及拉杆8、杠杆9、活动爪10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11，当夹紧刀具时，插入刀柄凸缘的孔内，确保安全、可靠。
4.3动动
（a） （b） （c） （d）
图4-6 换刀机械手的换刀过程
自动换刀装置的换刀过程由选刀和换刀两部分组成。
机械手的自换刀过程的作顺序
选刀即刀库按照选刀命令（或信息）自动将要用的刀具移动到换刀位置，完成选刀过程，为下面换刀做好准备，换刀即是机械手把主轴上用过的刀具取下，将选好的刀具安装在主轴之上。
换刀动作的大致过程为：
1)主轴箱回到最高处（z坐标零点），同时实现“主轴准停”。即主轴停止回转并准确停止在一个固定不变的角度方位上，保证主轴端面的键也在一个固定的方位，使刀柄上的键槽能恰好对正端面键。
2)机械手抓住主轴和刀库上的刀具。如图4-6（a）所示。 3)把卡紧在主轴和发库上的刀具松开
4)活塞杆推动机械手下行，从主轴和刀库上取出刀具
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5)机械手回转180°，交换刀具位置， 6)将更换后的刀具装入主轴和刀库 7)分别夹紧主轴和刀库上的刀具 8)机械手松开主轴和刀库上的刀具
9)当机械手松开具后，限位开关发出“换刀完毕”的信号，主轴自由，可以开始加工或其他程序动作。 在自动换刀的整个过程中，各项运动均由限位开关控制，只有前一个动作完成后，才能进行下一个动作，从而保证了运动的可靠性。
4.4机械手回转轴4上的齿轮齿条设计
1)回转轴上齿轮采用渐开线标准直齿圆柱齿轮形式 2)取模数M=1。5。初取齿数z=30 3)下表为齿轮几何尺寸设计的基本参数：
齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿距 h da 名称 模数 压力角 分度圆直径 齿顶高 代号 m 计算公式 1.5 20o ? d ha D=mz=1.5?30=45 ha?ha?m?1?1.5?1.5 齿根高 hf hf?(ha??c?)m?(1?0.25)?1.5?1.875 h?ha?hf?1.5?1.875?3.375 da?(z?2ha?)m?(30?2?1)?1.5?48 df df?(z?2ha??2c?)m?41.25 p??m?4.71 p s??m/2?2.35 齿厚 s
26 ?
顶隙 c c?cm?0.25?1.5?0.375