张晓光，李莹莹，李香飞，李 华

（1.天津职业技术师范大学工程实训中心，天津 300222；2.天津市第一轻工业学校，天津 300000）

0 前言

自动换刀装置的形式是多种多样的，主要的组成部分是刀库、机械手和驱动机构等。虽然刀柄的更换过程、抓刀的选择方法、刀库的结构、机械手的类型等都是不同的，但在数控装置以及可编程控制器的控制下，可以由电机、液压或气动机构驱动刀库和机械手来实现刀具的选择和交换。用这种工艺加工，在加工中心或车削加工中心，可以选择一台切割机实现连续加工且能进行刀具交换的装置，称为自动换刀装置（简称ATC）。

设计自动换刀装置教具主要是为了形象地展示加工中心的整个换刀过程。因此，该设计过程分为以下三步：1）抽象。在对现有体系进行深入的梳理和广泛的研究之后，再结合第一个抽象对象的特点，吸收并总结之前的设计思想和经验，为后续的设计创新做好充分的准备。2）分析。该机构的功能基本上是通过一定的运动工艺实现的，所以可以根据操作的需要来设计ATC来改变刀的整体功能。3）综合。创新设计应结合机械设计的特点和要求，通过对最后一次选优的评价来实现[1-4]。

1 运动方案的设计

自动换刀装置必须要有以下的运动功能：一个为主轴带动刀具旋转的主运动；另外一个就是三个方向的直线进给运动，这个包括在水平面内的左右两个方向的直线进给运动和一个在上下方向的直线进给运动，这样可以实现工件切入一定深度，也就是大家通常说的三轴联动。……