刀库系统现况与发展

1、刀库系统现况与发展 2009年04月16日12:12生意社生意社044月16日讯讯 文/吴家进进（台湾湾）精密密机械研研发中心心 工具机机产业发发展组刀库系系统是提提供自动动化加工工过程中中所需之之储刀及及换刀需需求的一一种装置置；其自自动换刀刀机构及及可以储储放多把把刀具的的刀库；改变了了传统以以人为主主的生产产方式。藉藉由电脑脑程式的的控制，可可以完成成各种不不同的加加工需求求，如铣铣削、钻钻孔、搪搪孔、攻攻牙等。大大幅缩短短加工时时程，降降低生产产成本；这是刀刀库系统统的最大大特点。1. 刀库系系统的主主要构件件刀库主主要是提提供储刀刀位置，并并能依程程式的控控制，正正确选择择刀具加加以

2、定位位，以进进行刀具具交换；换刀机机构则是是执行刀刀具交换换的动作作。刀库库必须与与换刀机机构同时时存在，若若无刀库库则加工工所需刀刀具无法法事先储储备；若若无换刀刀机构，则则加工所所需刀具具无法自自刀库依依序更换换，而失失去降低低非切削削时间的的目的。此此二者在在功能及及运用上上相辅相相成缺一一不可。1-11 刀库库近年来来刀库的的发展已已超越其其为工具具机配件件的角色色，在其其特有的的技术领领域中发发展出符符合工具具机高精精度、高高效能、高高可靠度度及多工工复合等等概念之之产品。其其产品品品质的优优劣，关关系到工工具机的的整体效效能表现现。刀库的的容量、布布局，针针对不同同的工具具机，其其

3、形式也也有所不不同，根根据刀库库的容量量、外型型和取刀刀方式可可概分为为以下几几种：1-11-1 斗笠式式刀库一般只只能存116224把刀刀具，斗斗笠式刀刀库在换换刀时整整个刀库库向主轴轴移动。当当主轴上上的刀具具进入刀刀库的卡卡槽时，主主轴向上上移动脱脱离刀具具，这时时刀库转转动。当当要换的的刀具对对正主轴轴正下方方时主轴轴下移，使使刀具进进入主轴轴锥孔内内，夹紧紧刀具后后，刀库库退回原原来的位位置。1-11-2 圆盘式式刀库圆盘式式刀库通通常应用用在小型型立式综综合加工工机上。圆盘刀库一般俗称盘式刀库，以便和斗笠式刀库、链条式刀库相区分。圆盘式的刀库容量不大，顶多二、三十把刀。需搭配自动换

4、刀机构ATC(Auto Tools Change)进行刀具交换。1-11-3 链条式式刀库链条式式刀库的的特点是是可储放放较多数数量之刀刀具，一一般都在在20把以以上，有有些可储储放1220把以以上。它它是藉由由链条将将要换的的刀具传传到指定定位置，由由机械手手将刀具具装到主主轴上。换换刀动作作均采用用马达加加机械凸凸轮的结结构，此此设计之之结构简简单、动动作快速速、确实实、可靠靠，但是是价格较较高，通通常为客客制化产产品。1-22 自动动换刀系系统自动换换刀系统统是CNNC工具具机的重重要组成成部分，主主要是将将加工所所需刀具具，从刀刀库中传传送到主主轴夹持持机构上上。刀具具夹持元元件的结结

5、构特性性及其与与工具机机主轴的的联结方方式，将将直接影影响工具具机的加加工性能能。刀库库结构形形式及刀刀具交换换装置的的工作方方式，则则会影响响工具机机的换刀刀效率。自自动换刀刀系统本本身及相相关结构构的复杂杂程度，又又会对整整机的成成本产生生直接影影响。数控工工具机的的自动换换刀系统统大概分分为1.油压机机构2.气压机机构3.电气式式凸轮机机构。在在不断追追求速度度及可靠靠性提升升的数控控工具机机市场，凸凸轮式换换刀机构构就广泛泛的被采采用。此此设计只只用一个个驱动马马达就可可完成复复杂的换换刀动作作，快速速确实，除除了换油油外没有有其他消消耗零件件及保养养需求，故故障率最最少，寿寿命超过过

6、百万次次以上。一般具具有ATTC装置置者都有有ATCC臂。换换刀时若若是需要要在刀具具库与主主轴两处处更换，则则需要AATC臂臂来补助助。但有有些工具具机并不不需要AATC臂臂即可完完成换刀刀动作。2. 刀库库技术发发展趋势势未来工工具机产产业的发发展，均均以追求求高速、高高精度、高高效率为为目标。随随着切削削速度的的提高，切切削时间间的不断断缩短，对对换刀时时间的要要求也在在逐步提提高；换换刀的速速度已成成为高等等级工具具机的一一项重要要指标。快速自自动换刀刀技术是是以减少少辅助加加工时间间为主要要目的，综综合考虑虑工具机机的各方方面因素素，在尽尽可能短短的时间间内完成成刀具交交换的技技术方

7、法法。一般般强调换换刀速度度快的卧卧式机台台，皆有有几个特特点：11.刀臂臂短 22.刀臂臂不一定定成直线线 3.两刀可可能互相相垂直 4.凸凸轮箱小小且可移移动。其其主要目目的是要要让换刀刀时，可可动件之之转动惯惯量小，以以达到快快速换刀刀之目的的。该技技术包括括刀库的的设置、换换刀方式式、换刀刀执行机机构和适适应高速速工具机机的结构构特点等等。2-11 换刀刀速度指指标衡量换换刀速度度的方法法主要有有二种：1.刀到到刀换刀刀时间(T tto TT) 22.切屑屑到切屑屑换刀时时间(CC too C)。由于于切屑到到切屑换换刀时间间基本上上就是综综合加工工机两次次切削之之间的时时间，反反映了

8、综综合加工工机换刀刀所需的的辅助时时间，因因此切屑屑到切屑屑换刀时时间应是是衡量综综合加工工机效率率高低的的最直接接指标。而而刀到刀刀换刀时时间则主主要反映映自动换换刀装置置本身性性能的好好坏，适适合作为为工具机机自动换换刀装置置的性能能指标，这这两种方方法通常常用来评评价换刀刀速度。至至于换刀刀时间多多少才算算得上是是高速工工具机，并并没有确确定的指指标，在在技术条条件可能能的情况况下，应应尽可能能提高换换刀速度度。2-22 提高高换刀速速度的基基本原则则工具机机的换刀刀装置，通通常由刀刀库和换换刀机构构组成，有有些应用用机械手手臂换刀刀，有些些换刀方方式并不不需要机机械手臂臂，刀库库的形式

9、式和摆放放位置也也不一样样。为了了适合高高速运动动的需要要，高速速工具机机在结构构上已和和传统的的工具机机不同。以以刀具运运动进给给为主，减减小运动动工件的的质量，已已成为高高速工具具机设计计的主流流。因此此，设计计换刀装装置时，要要充分考考虑到高高速工具具机的结结构特征征。2-33 提高高换刀速速度的主主要技术术方法适合于于工具机机的快速速自动换换刀技术术主要有有以下几几个方面面：在传统统自动换换刀装置置的基础础上提高高动作速速度，或或采用动动作速度度更快的的机构和和驱动元元件。例例如，机机械凸轮轮结构的的换刀速速度高于于液压和和气动结结构。根据高高速工具具机的结结构特点点设计刀刀库和换换刀

10、装置置的形式式和位置置。例如如，传统统工具机机的刀库库和换刀刀装置多多装在立立柱一侧侧，在高高速工具具机则多多为立柱柱移动的的进给方方式，为为减轻运运动件质质量，刀刀库和换换刀装置置不宜再再装在立立柱上。采用新新方法进进行刀具具快速交交换，不不用刀库库和机械械手方式式，而改改用其它它方式换换刀。例例如不用用换刀，用用换主轴轴的方法法。使用适适合于高高速工具具机的刀刀柄。如如HSKK刀柄质质量轻，装装卸刀具具的行程程短，可可以使自自动换刀刀装置的的速度提提高。快快速自动动换刀装装置采用用HSKK空心短短锥柄刀刀是发展展的趋势势。3. 主要要刀库系系统厂商商简介刀库产产业之生生态，很很明显的的是自

11、动动换刀机机构(AATC)与(TOOOLSSMAGGAZIINE)为相互互依存之之产业，分分工细腻腻且互为为上下游游之产业业。虽然然有些刀刀库厂商商也有生生产自动动换刀机机构，但但并不普普遍且量量都不大大。因此此，可将将其区分分为刀库库及自动动换刀机机构两个个产业。由于台台湾工具具机产业业近几年年竞争力力快速提提升，刀刀库及换换刀机构构更是蓬蓬勃发展展。专业业刀库厂厂商如德德大、臻臻赏、吉吉辅等；产品除除了供应应国内需需求外，更更积极拓拓展外销销市场，或或寻求与与国外工工具机大大厂合作作，切入入国际市市场。另另外还有有北钜、马马特、钢钢豪、圣圣杰、首首轮等。各各家公司司各有擅擅长，成成果也都都

12、相当丰丰硕。换换刀机构构专业厂厂商有德德士凸轮轮、欧权权、吉径径及尚金金等，其其中德士士凸轮有有极高的的市占率率，各家家厂商也也各有特特色。兹兹就各厂厂商特点点及发展展现况简简述如下下。3-11 德大大机械德大机机械主要要产品为为各式样样刀库，产产品行销销国内及及欧美市市场。德德大机械械将企业业市场实实力归功功于企业业文化的的建立，认认为刀库库这个领领域产品品复杂度度高；竞竞争力的的强弱关关键在于于管理的的优劣。认认为公司司的永续续发展、长长治久安安，必定定要有完完善的管管理制度度。因此此，注重重基础管管理与企企业文化化的建立立，以期期提高员员工素养养及建立立自动自自发、积积极任事事、诚实实、

13、认错错、改善善、用心心的共同同价值观观。德大机机械拥有有多样化化的产品品及快速速反应能能力，使使得客户户可以快快速找到到相近规规格产品品，迅速速满足客客户需求求。其对对于技术术、品质质的坚持持以及对对于物料料、制程程管理的的能力深深获客户户肯定。3-22 吉辅辅企业秉持诚信、踏踏实、创创新的的理念，除除了为工工具机产产业的发发展贡献献心力，更更积极投投入各项项社会公公益，促促进社会会福祉。为因应应三高高市场场需求，吉吉辅研发发高速加加工机复复合凸轮轮驱动之之同步打打刀、开开/关门之之定轴式式高速卧卧式刀库库。此新新型刀库库搭配高高速主轴轴同步完完成开关关门、夹夹松刀及及换刀等等动作，换换刀时间

14、间短。不不仅提升升了工具具机的使使用效能能；更符符合高速速化、高高精度及及高效率率的需求求。吉辅公公司除配配合工具具机业者者致力于于各式高高阶产品品的研发发，对于于泛用型型轻量化化低成本本架构刀刀库的发发展也着着力至深深；于今今年成功功的推出出配合立立式综合合切削加加工机的的经济济型圆盘盘式刀库库，提提供客户户更经济济及维修修更方便便容易的的产品。3-33 臻赏赏工业诚信信、负责责、永续续经营一直都都是臻赏赏工业不不变的经经营信念念。诚信信的与客客户往来来、负责责到底的的解决客客户需求求，并持持续的研研发成长长。臻赏不不断的提提升品质质与技术术层次，除除开发全全系列刀刀库机种种包含圆圆盘式、链

15、链条式、斗斗笠式、伞伞型刀库库之外，并并与客户户合作研研发各种种特殊机机种，以以满足客客制化之之需求。如如HF平置置刀库、50#圆盘升降刀库、重刀链式刀库、卧式多刀仓刀库等等，2008年更新开发了新型的Tapping center专用刀库。该公司司也是同同业间最最早导入入ERPP系统的的厂商；能充分分掌握生生产排程程负荷及及物料需需求落点点，准确确管控生生产进度度。自220077年起更更致力于于管理层层面，藉藉由部门门与跨部部门会议议，订定定目标与与计画，加加强基层层员工基基本工作作观念、各各部门整整体绩效效、跨部部门协调调整合，进进而提升升公司竞竞争力。3-44 德士士凸轮德士凸凸轮创业业至

16、今已已廿十多多年，历历经各种种艰难困困苦与挑挑战。在在全体员员工同心心协力下下，致力力于产品品研发与与市场开开拓，在在品质上上精益求求精，并并追求效效率之提提升，目目前分割割器与凸凸轮ATTC在市市场都有有很高的的占有率率。公司司能有今今日之规规模主要要在于理理论与经经验之有有效结合合，加上上创新及及能长期期坚持理理想。德士所所研发的的ATCC自动换换刀机构构，主要要是滚子子式凸轮轮结构，该该装置优优点在于于输出轴轴的惯性性矩小、构构造体积积小、出出力大，可可组合许许多动作作。另外外精度高高、分度度范围广广，配合合机器的的设计需需求，扣扣刀角度度30900都可可设计，运运动曲线线可任意意搭配做

17、做高速动动作。抓抓刀速度度稳定确确实、低低噪音，扣扣刀、插插刀准确确，不会会损坏主主轴品质质，相对对提高主主轴加工工精度及及使用寿寿命。在未来来的经营营规划上上，德士士也尝试试往不同同的产品品领域发发展，目目前正在在从事其其它产业业的自动动化设备备的开发发。在品品质稳定定的同时时，还朝朝向高速速化努力力，将挑挑战凸轮轮ATCC，在BTT-400约1秒，BTT-300约0.55秒的水水准。3-5 吉吉径科技技吉径主主要产品品为凸轮轮式换刀刀机构，此此产品设设计之优优点为：只用一一个驱动动马达就就可完成成复杂的的换刀动动作，快快速、确确实。除除了换油油外没有有其他消消耗零件件及保养养需求，故故障率

18、最最少，寿寿命超过过百万次次以上。过去台台湾工具具机普遍遍还采用用较慢速速之凸轮轮机构，但但这几年年来渐渐渐有朝高高速发展展现象，不不过遭遇遇许多工工具机机机构与凸凸轮箱搭搭配间之之技术瓶瓶颈，急急待突破破。该公公司也替替台湾客客户积极极寻求日日本技术术协助，使使能找到到最佳之之组合早早日克服服困难。2年前前该公司司与日本本技术合合作，开开始研发发生产快快速换刀刀凸轮机机构，供供销日本本市场，其其换刀速速度是：BT330(00.5秒秒)，BT440(00.8秒秒)，BT550(11.5秒秒)全部是是依日本本客户需需求设计计制造之之产品，速速度快、体体积小、重重量轻，将将来也希希望能够够提供给给

19、国内工工具机厂厂使用。3-66 欧权权科技欧权公公司成立立至今已已迈入第第5年，公公司技术术除自行行研究开开发外，并并与日本本高广(TAKKAHIIRO)公司技技术合作作，开发发各项产产品。高高广公司司每23个月月皆由其其技术部部长率员员来该公公司技术术指导；从设计计、设备备、组装装等方面面逐项检检讨并做做改进。使得该该公司产产品除了了具有高高品质水水准外，又又有价格格竞争优优势。工具机机厂对AATC换换刀机构构要求方方向：更更快速、可可靠的换换刀动作作。目前前市场上上大多采采提前前松刀方方式，但但在更快快速的要要求下，仍仍会出现现不可靠靠的盲点点，针对对此问题题，该公公司与高高广公司司研究开开发油压压同动的的ATCC或使用用机械同同动打刀刀ATCC来满足足更高的的需求。该公司司同时也也配合客客户特殊殊需求开开发ATTC及应应用滚齿齿凸轮机机构原理理的第四四轴、第第五轴、卧卧式综合合中心