各類數(shù)控車床的自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于車床的形式、工藝范圍及其刀具的種類和數(shù)量。鴻軒數(shù)控它的基本類型有以下幾種。

回轉(zhuǎn)刀架是一種的自動換刀裝置，常見用于CNC數(shù)控車床。可以調(diào)成四方刀架、六角刀架和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)刀架它在結(jié)構(gòu)上必須有良好的強(qiáng)度和硬度，以便承受粗加工的切削抗力。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。回轉(zhuǎn)刀架按其工作原理分為若干類型，如圖6-1所示。

如下圖所示為螺母升降轉(zhuǎn)位刀架，電動機(jī)經(jīng)彈簧安全離合器到蝸輪副帶動螺母旋轉(zhuǎn)，螺母舉起刀架使上齒盤與下齒盤分離，隨即帶動刀架旋轉(zhuǎn)到位，然后給系統(tǒng)發(fā)信號螺母反轉(zhuǎn)鎖緊。

下圖所示為利用十字槽輪來轉(zhuǎn)位及鎖緊刀架（還要加定位銷），銷釘每轉(zhuǎn)一周，刀架便轉(zhuǎn)1/4轉(zhuǎn)（也可設(shè)計成六工位等）。

圖c)所示為凸臺棘爪式刀架，蝸輪帶動下凸輪臺相對于上凸輪臺轉(zhuǎn)動，使其上、下端齒盤分離，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，則棘輪機(jī)構(gòu)推動刀架轉(zhuǎn)90º，然后利用一個接觸開關(guān)或霍爾元件發(fā)出電動機(jī)反轉(zhuǎn)信號，重新鎖緊刀架。

圖d)所示為電磁式刀架，它利用了一個有10kN左右拉緊力的線圈使刀架定位鎖定。

圖c)所示為液壓式刀架，它利用擺動液壓缸來控制刀架轉(zhuǎn)位，圖中有擺動閥芯、撥爪、小液壓缸；撥爪帶動刀架轉(zhuǎn)位，小液壓缸向下拉緊，產(chǎn)生10kN以上的拉緊力。這種刀架的特點是轉(zhuǎn)位可靠，拉緊力可以再加大，但其缺點是液壓件難制造，還需多一套液壓系統(tǒng)，有液壓油泄漏及發(fā)熱問題。

    為數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架，它適用于盤類零件的加工。這類刀架的全部動作者是由液壓系統(tǒng)通過電磁換向閥和順序閥分別控制，其換刀過程如下：

（1）刀架抬起。當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令后，壓力油由A進(jìn)入壓緊液壓缸的下腔，活塞上升，刀架體抬起，使定位活動插銷與固定插銷脫離。同時，活塞桿下端的端齒離合器與空套齒輪結(jié)合。

（2）刀架轉(zhuǎn)位。當(dāng)?shù)都芴鹬螅瑝毫τ蛷腃孔轉(zhuǎn)入液壓缸左腔，活塞向右移動，通過連接板帶動齒條移動，使空套齒輪作逆時針方向轉(zhuǎn)動，通過端齒離合器使刀架轉(zhuǎn)過60º。活塞的行程應(yīng)等于齒輪節(jié)圓周長的1/6，并由限位開關(guān)控制。

（3）刀架壓緊。刀架轉(zhuǎn)位之后，壓力油從B孔進(jìn)入壓緊液壓缸的上腔，活塞帶動刀架體下降。缸體的底盤上精確地安裝六個帶斜楔的圓柱固定插銷，利用活動插銷消除定位銷與孔之間的間隙，實現(xiàn)反靠定位。刀架整體下降時，定位活動插銷和另一個固定插銷會卡緊，同時缸體與壓盤的錐面接觸，刀架在新的位置定位并壓緊。這時，端齒離合器與空套齒輪脫開。

（4）轉(zhuǎn)位液壓缸復(fù)位。刀架壓緊后，壓力油從D孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位油缸右腔，活塞會帶動齒條復(fù)位，此時端齒離合器已脫開，齒條帶動齒輪在軸上空轉(zhuǎn)。如果定位和壓緊動作正常，拉桿與相應(yīng)的接觸頭接觸，發(fā)出信號表示換刀過程已結(jié)束，可以繼續(xù)進(jìn)行切削加工。

回轉(zhuǎn)刀架除了采用液壓缸驅(qū)動轉(zhuǎn)位和定位銷定位外，也可以采用電動機(jī)-馬氏機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位或鼠盤定位，以及其它轉(zhuǎn)位和定位裝置

更換主軸換刀是帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控車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，如圖6-3所示。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，各主軸頭依次的回轉(zhuǎn)到加工位置，并接通主軸運(yùn)動，使對應(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(yùn)動脫開。

這種更換主軸換刀裝置，省去了自動松、夾、卸刀、裝刀和刀具搬運(yùn)等一些復(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，應(yīng)該限制主軸的數(shù)目，不然會使結(jié)構(gòu)的尺寸增大。因此，轉(zhuǎn)塔主軸頭通常只適用于工序較少、精度要求不太高的車床，例如數(shù)控鉆、銑床等。

有的數(shù)控車床像組合車床一樣，采用多主軸箱，利用更換主軸箱達(dá)到換刀的目的，如圖6-4所示。主軸箱庫8吊掛著備用主軸箱2～7。主軸箱兩端的導(dǎo)軌上，裝有同步運(yùn)行的小車1和2，它們在主軸箱庫與車床動力頭之間運(yùn)送主軸箱。

根據(jù)加工要求，先選好所需的主軸箱，待兩小車運(yùn)行至該主軸箱處時，將它推到小車1上，小車1載著主軸箱與小車2同時運(yùn)動到車床動力頭兩側(cè)的更換位置。當(dāng)上一道工序完成后，動力頭帶著主軸箱1上升到更換位置，夾緊機(jī)構(gòu)將主軸箱1松開，定位銷從定位孔中撥出，推桿機(jī)構(gòu)將主軸箱1推到小車2上，同時又將小車1上的待用主軸箱推到車床動力頭上，并進(jìn)行定位夾緊。與此同時，兩小車返回主軸箱庫，停在下次待換的主軸箱旁的空位。也可通過機(jī)械手10在刀庫9和主軸箱1之間進(jìn)行刀具交換。這種換刀形式，對于加工箱體類零件，可以提高生產(chǎn)率。

這種換刀裝置由刀庫，選刀機(jī)構(gòu)，刀具交換機(jī)構(gòu)和刀具在主軸上的自動裝卸機(jī)構(gòu)等四部分組成，應(yīng)用泛。

如上圖所示為刀庫裝在車床的工作臺（或立柱）上的數(shù)控車床的外觀圖。
如圖所示為刀庫裝在車床之外，成為一個獨(dú)立部件的數(shù)控車床的外觀圖。此時，刀庫容量大，刀具可以較重，常常要附加運(yùn)輸裝置來完成刀庫與主軸之間刀具的運(yùn)輸。

帶刀庫的自動換刀系統(tǒng),整個換刀過程比較復(fù)雜。首先要把加工過程中要用的全部刀具分別安裝在標(biāo)準(zhǔn)的刀柄上,在車床外進(jìn)行尺寸預(yù)調(diào)整后,插入刀庫中。換刀時根據(jù)選刀指令在刀庫上選刀，由刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀具，進(jìn)行刀具交換，隨后將新刀具裝入主軸，將用過的刀放回刀庫。

采用這種自動換刀系統(tǒng)，需要增加刀具的自動夾緊、放松機(jī)構(gòu)、刀庫運(yùn)動及定位機(jī)構(gòu)，常常還需要有清潔刀柄和刀孔、刀座的裝置，因而結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。它的換刀過程動作多、換刀時間長。同時，影響換刀工作可靠性的因素也較多。

為了縮短換刀時間，可采用帶刀庫的雙主軸或多主軸換刀系統(tǒng)，如圖 所示。由圖可知，當(dāng)水平方向的主軸在加工位置時，待更換刀具的主軸處于刀換刀位置，由刀具交換裝置預(yù)先換刀，待本工序加工完畢后，轉(zhuǎn)塔頭回轉(zhuǎn)并交換主軸（即換刀）。

這種換刀方式，換刀時間大部分和機(jī)加工時間重合，只需轉(zhuǎn)塔頭轉(zhuǎn)位的時間，所以換刀時間短，轉(zhuǎn)塔頭的主軸數(shù)量少，有助于提高主軸的結(jié)構(gòu)硬度，另外刀庫上刀具數(shù)量也可增加，對多工序的加工有利。但這種換刀方式難保證精鏜加工所需要的主軸精度。因此，這種換刀方式主要用于鉆床，也可以用于銑鏜床和數(shù)控組合車床。