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自动换刀装置（ATC，Automatic Tool Changer）的形式按刀具存储、换刀机构、布局方式分类，核心差异体现在换刀速度、刀具容量、空间占用及适用场景，以下是工业中主流形式及特点：

一、按刀具存储方式分类

1. 刀库式换刀装置（最常用）

刀具集中存储在独立刀库中，换刀机构从刀库取刀并更换，适合多刀具加工场景。

• 盘式刀库（圆盘刀库）

• 结构：刀具沿圆盘圆周均匀分布，刀库轴线可水平或垂直布置。

• 特点：结构紧凑、占地小，换刀速度中等（单次换刀 1~3 秒），刀具容量 10~60 把（常规），部分大型盘库可达 100 + 把。

• 适用：加工中心（立式、卧式）、雕铣机等中小批量多工序加工。

• 链式刀库

• 结构：刀具装在封闭链条上，链条可折叠布置（如卧式、立式环绕），通过链轮驱动。

• 特点：刀具容量大（30~200 把），扩展灵活，换刀速度略慢（2~5 秒），适合需要大量刀具的复杂加工（如模具、多品种零件）。

• 适用：大型加工中心、柔性制造单元（FMC）。

• 鼓式刀库（鼓形刀库）

• 结构：刀具沿圆柱形鼓体轴向或径向排列，类似 “转鼓”。

• 特点：结构紧凑、刚性好，换刀速度快（1~2 秒），但容量有限（10~30 把）。

• 适用：小型加工中心、高速铣床，侧重快速换刀需求。

• 格子式刀库（矩阵刀库）

• 结构：刀具存储在矩阵式格子中，通过机械手在 X/Y/Z 方向移动取刀。

• 特点：容量极大（50~500 把），但结构复杂、换刀速度慢（5~10 秒），成本高。

• 适用：柔性制造系统（FMS）、大批量多品种自动化生产线。

2. 无刀库式换刀装置（简易换刀）

无独立刀库，通过刀具架、主轴头切换或人工辅助实现换刀，适合少刀具场景。

• 转塔头式

• 结构：多个主轴头（带刀具）集成在转塔上，通过转塔旋转切换主轴头。

• 特点：换刀速度极快（0.1~0.5 秒），结构简单，刀具容量有限（4~12 把）。

• 适用：车床、车铣复合机床（如数控车床转塔刀架）、小型钻攻机。

• 主轴切换式

• 结构：机床配备多个主轴（各装不同刀具），通过主轴移动或旋转切换工作主轴。

• 特点：换刀速度快（0.3~1 秒），适合单一工序多刀具快速切换（如钻孔 + 攻丝）。

• 适用：专用机床、自动化生产线专用设备。

• 人工辅助换刀（半自动化）

• 结构：通过刀具架、托盘等辅助装置，人工将刀具预装好，机床自动取刀更换。

• 特点：成本低、灵活，换刀速度依赖人工（10~30 秒）。

• 适用：小型机床、定制化加工设备。

二、按换刀机构形式分类

1. 机械手换刀装置

• 核心：通过独立机械手（如双臂机械手、单臂机械手）实现 “刀库取刀→主轴拔刀→主轴装刀→刀库还刀” 的完整流程。

• 特点：换刀速度快、动作连贯，是刀库式换刀的主流形式，常见于加工中心。

• 典型结构：

• 双臂机械手（最常用）：两端分别夹持新刀和旧刀，同步完成换刀，效率高。

• 单臂机械手：单次夹持一把刀，需两次动作完成换刀，结构简单。

2. 无机械手换刀装置

• 核心：无独立机械手，通过刀库移动、主轴移动或两者联动实现换刀（如刀库直接靠近主轴换刀）。

• 特点：结构简单、成本低，换刀速度较慢，适合小型机床或低产能需求。

• 适用：小型立式加工中心、经济型雕铣机。

三、按布局方式分类

1. 立式布局

• 刀库 / 换刀机构竖直布置（如立式加工中心的顶部盘式刀库、侧面链式刀库）。

• 特点：空间利用率高，适合立式机床，换刀时不占用水平工作空间。

2. 卧式布局

• 刀库 / 换刀机构水平布置（如卧式加工中心的侧面盘式刀库、环绕式链式刀库）。

• 特点：刚性好，适合重型加工，避免刀具掉落风险。

3. 龙门式布局

• 刀库安装在龙门架横梁或侧柱上，换刀机构跨龙门移动换刀。

• 特点：适合大型龙门加工中心，覆盖加工范围广。

四、核心选型依据

1. 刀具容量：少刀具（≤12 把）选转塔头 / 小型盘库；中容量（10~60 把）选盘式刀库；大容量（≥30 把）选链式 / 格子式刀库。

2. 换刀速度：高速需求（≤1 秒）选转塔头 / 双臂机械手；常规需求（1~3 秒）选盘式刀库；低要求（≥3 秒）选链式 / 无机械手。

3. 设备类型：车床选转塔刀架；加工中心选盘式 / 链式刀库；FMS 选格子式刀库。

4. 空间与成本：紧凑空间选盘式 / 鼓式刀库；低成本选无机械手 / 转塔头；大批量自动化选链式 / 格子式刀库。