數(shù)控機床為了能在工件一次裝夾中完成多道加工工序，縮短輔助時間，減少多次安裝工件所引起的誤差，必須帶有自動換刀裝置。

自動換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足換刀時間短、刀具重復(fù)定位精度高、刀具儲存量足夠、刀庫占地面積小以及安全可靠等基本要求。 

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1、回轉(zhuǎn)刀架換刀
回轉(zhuǎn)刀架是一種最簡單的自動換刀裝置，常用于數(shù)控車床。可以設(shè)計成四方刀架、六角刀架或圓盤式軸向裝刀刀架等多種形式，回轉(zhuǎn)刀架上分別安裝著四把、六把或更多的刀具，并按數(shù)控裝置的指令換刀。
回轉(zhuǎn)刀架在結(jié)構(gòu)上必須具有良好的強度和剛度，以承受粗加工時的切削抗力，由于車削加工精度在很大程度上取決于刀尖位置，對于數(shù)控車床來說，加工過程中刀具位置不進(jìn)行人工調(diào)整。
因此更有必要選擇可靠的定位方案和合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位之后，具有盡可能高的重復(fù)定位精度（一般為0.001～0.005mm）。
一般情況下，回轉(zhuǎn)刀架的換刀動作包括刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位及刀架壓緊等。
2、更換主軸頭換刀（刀具旋轉(zhuǎn)為主運動）
更換主軸換刀是帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機床的一種比較簡單的換刀方式。這種主軸頭實際上就是一個轉(zhuǎn)塔刀庫。
主軸頭有臥式和立式兩種，通常用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位來更換主軸頭，以實現(xiàn)自動換刀。在轉(zhuǎn)塔的各個主軸上，預(yù)先安裝有各工序所需要的旋轉(zhuǎn)刀具，當(dāng)發(fā)出換刀指令時，各主軸頭依次地轉(zhuǎn)到加工位置，并接通主運動，使相應(yīng)的主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn)。而其它處于不加工位置上的主軸都與主運動脫開。
這種更換主軸換刀裝置，省去了自動松、夾、卸刀、裝刀以及刀具搬運等一系列的復(fù)雜操作，從而縮短了換刀時間，并提高了換刀的可靠性。
但是由于空間位置的限制，使主軸部件結(jié)構(gòu)尺寸不能太大，因而影響了主軸系統(tǒng)的剛性，為了保證主軸的剛性，必須限制主軸的數(shù)目，否則會使結(jié)構(gòu)尺寸增大。因此，轉(zhuǎn)塔主軸頭通常只適用于工序較少、精度要求不太高的機床，例如數(shù)控鉆、銑床等。
3、帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)
由于回轉(zhuǎn)刀架、轉(zhuǎn)塔頭式換刀裝置容納的刀具數(shù)量不能太多，不能滿足復(fù)雜零件的加工需要，因此，自動換刀數(shù)控機床多采用帶刀庫的自動換刀裝置。
帶刀庫的自動換刀裝置由刀庫和換刀機構(gòu)組成，換刀過程較為復(fù)雜，首先要把加工過程中使用的全部刀具分別安裝在標(biāo)準(zhǔn)刀柄上，在機外進(jìn)行尺寸預(yù)調(diào)整后，按一定的方式放入刀庫。
換刀時，先在刀庫中選刀，再由換刀裝置從刀庫或主軸上取出刀具，進(jìn)行交換，將新刀裝入主軸，舊刀放回刀庫，刀庫具有較大的容量，既可安裝在主軸箱的側(cè)面或上方。
由于帶刀庫的自動換刀裝置的數(shù)控機床的主軸箱內(nèi)只有一根主軸，主軸部件的剛度要高，以滿足精密加工要求。
另外，刀庫內(nèi)刀具數(shù)量較大，因而能夠進(jìn)行復(fù)雜零件的多工序加工，大大提高了機床的適應(yīng)性和加工效率，帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)適用于數(shù)控鉆削中心和加工中心。