自動換刀裝置

自動換刀系統(Automatic tool changer)簡稱ATC,是數控機床上的設備,可以自動更換刀具,提昇設備產能以及增加支援刀具數量。自動換刀裝置可以快速更換機床上的刀具,減少非運行時間。自動換刀裝置一般是為了提昇機床能力,可以配合多種刀具所設計。自動換刀裝置也可以用來更換磨損或是損壞的刀具。可以讓機床朝自動化的目標更進一步[1]

磨床上的鏈條式自動換刀裝置,有旋轉臂及二個抓手
磨床上的鏈條式自動換刀裝置,有旋轉臂及二個抓手

說明

簡易的工具機只能配合單一刀具作業。刀塔(Turret)式工具機可以配合較多刀具,但若需要的刀具更多,就需要 配合自動換刀裝置了。自動換刀裝置會配合存放未使用刀具的刀庫一起設計,可以讓機床在沒有人員介入的情形下,自動用多種刀具進行加工。自動換刀裝置的主要部份包括基座、夾取臂、刀具固定架、支承臂及刀庫[2]。自動換刀裝置雖提昇了速度及精準度,但相較於人工的刀具更換,也有一些額外產生的問題,例如刀具必須非常容易對正、換刀裝置要容易夾取刀具,也要有簡單的方式讓刀具脫離夾具。因此,ATC專用的刀具會放在特別設計的刀夾內[3]

自動換刀裝置的分類

自動換刀裝置可以依刀庫的外形不同而分為很多種:

  1. 圓盤式:主要使用在立式加工機上,傳統上刀數不超過30刀,但近年來刀具管理盛行刀數有往上升達40刀的趨勢。
  2. 鏈條式:主要使用在立式加工機上,占地面積較大,通常會超過60刀才會使用鏈條式刀庫。
  3. 鑽工刀庫:主要用在鑽工機台上,特色是換刀速度快,通常用於加工複雜且輕巧的工件,傳統上刀數不超過21刀,但近年來刀具管理盛行刀數有往上升達30刀的趨勢。
  4. 倉儲式:主要用在多機台自動化上,在關燈工廠及全自動化產線上常常會看到,刀數可達上百隻。
  5. 平置式鏈條刀庫:主要用在五軸機和大型龍門機上,也有使用於倉儲式的案例。

自動換刀裝置機構

ATC在收到換刀指令後,刀庫會將要使用的刀具移動到一固定位置(預備換刀位置)。ATC的換刀臂到此位置將刀具取出,換刀臂會在加工主軸以及刀庫之間旋轉。換刀臂的兩邊都各有一個夾子,一個夾子將不用的刀具從加工刀塔上取下,另一個夾子從刀庫中取下需要使用的刀具,然後旋轉180度,將不用的刀具放回刀具,並且將要使用的刀具更換到加工主軸上。

ATC的機能

自動換刀裝置可以提高生產時間,減少非生產時間。ATC可以儲存刀具,而且是在加工後會自動放回刀庫中,因此機床的靈活程式較高。比較可以使用大型且較重的刀具[4]

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參考資料

  1. ^ OBREA, C[laudiu] F[lorin]; PASCU, M[arius]; MIHAILA, L[ucian]; FUNARU, Marian. DESIGN OF AN AUTOMATIC TOOL CHANGER SYSTEM FOR MILLING MACHINING CENTERS (PDF). DAAAM International. 2012, 23 (1): 1139–1142 [2018-08-29]. (原始內容 (PDF)存檔於2019-11-11). 
  2. ^ scribd. Automatic tool changer. scribd. Rahul Singh. [2018-08-29]. (原始內容存檔於2016-03-07). 
  3. ^ Laboratory for Manufacturing Systems and Automation. COMPUTER NUMERICAL CONTROL OF MACHINE TOOLS (PDF). lms.mech.upatras.gr. Laboratory for Manufacturing Systems and Automation. [2018-08-29]. (原始內容 (PDF)存檔於2015-04-02). 
  4. ^ NITC. Tool Management in Advance Manufacturing Systems (PDF). www.nitc.ac.in. Dept. of M.E. [2018-08-29]. (原始內容 (PDF)存檔於2018-10-24).