科技名詞定義
中文名稱：刀庫英文名稱：toolmagazine
定義：存放待換工具的裝置。
所屬學科：機械工程（一級學科）；切削加工工藝與設備（二級學科）；金屬切削工具機-金屬工具機零部件（三級學科）
概述
刀庫近年來刀庫的發展已超越其為工具機配件的角色，在其特有的技術領域中發展出符合工具機高精度、高效能、高可靠度及多工複合等概念之產品。其產品品質的優劣，關係到工具機的整體效能表現。
主要構件
刀庫主要是提供儲刀位置，並能依程式的控制，正確選擇刀具加以定位，以進行刀具交換；換刀機構則是執行刀具交換的動作。刀庫必須與換刀機構同時存在，若無刀庫則加工所需刀具無法事先儲備；若無換刀機構，則加工所需刀具無法自刀庫依序更換，而失去降低非切削時間的目的。此二者在功能及運用上相輔相成缺一不可。分類
刀庫的容量、布局，針對不同的工具機，其形式也有所不同，根據刀庫的容量、外型和取刀方式可概分為以下幾種：1、斗笠式刀庫
一般只能存16~24把刀具，斗笠式刀庫在換刀時整個刀庫向主軸移動。當主軸上的刀具進入刀庫的卡槽時，主軸向上移動脫離刀具，這時刀庫轉動。當要換的刀具對正主軸正下方時主軸下移，使刀具進入主軸錐孔內，夾緊刀具後，刀庫退回原來的位置。
2、 圓盤式刀庫
圓盤式刀庫通常套用在小型立式綜合加工機上。"圓盤刀庫"一般俗稱"盤式刀庫"，以便和"斗笠式刀庫"、"鏈條式刀庫"相區分。圓盤式的刀庫容量不大，頂多二、三十把刀。需搭配自動換刀機構ATC(AutoToolsChange)進行刀具交換。
3、鏈條式刀庫
鏈條式刀庫的特點是可儲放較多數量之刀具，一般都在20把以上，有些可儲放120把以上。它是藉由鏈條將要換的刀具傳到指定位置，由機械手將刀具裝到主軸上。換刀動作均採用馬達加機加工中心使用的刀庫最常見的形式是圓盤式刀庫和機械手換刀刀庫。
特點
刀庫圓盤式刀庫應該稱之為固定地址換刀刀庫，即每個刀位上都有編號，一般從1編到12、18、20、24等，即為刀號地址。操作者把一把刀具安裝進某一刀位後，不管該刀具更換多少次，總是在該刀位內。
1、製造成本低。主要部件是刀庫體及分度盤，只要這兩樣零件加工精度得到保證即可，運動部件中刀庫的分度使用的是非常經典的“馬氏機構”，前後、上下運動主要選用氣缸。裝配調整比較方便，維護簡單。一般工具機製造廠家都能自制。
2、刀號的計數原理。一般在換刀位安裝一個無觸點開關，1號刀位上安裝擋板。每次工具機開機後刀庫必須“回零”，刀庫在鏇轉時，只要擋板靠近（距離為0.3mm左右）無觸點開關，數控系統就默認為1號刀。並以此為計數基準，“馬氏機構”轉過幾次，當前就是幾號刀。只要工具機不關機，當前刀號就被記憶。刀具更換時，一般按最近距離鏇轉原則，刀號編號按逆時針方向，如果刀庫數量是18，當前刀號位8，要換6號刀，按最近距離換刀原則，刀庫是逆時針轉。如要換10號刀，刀庫是順時針轉。
工具機關機後刀具記憶清零。
3、固定地址換刀刀庫換刀時間比較長國內的工具機一般要8秒以上（從一次切削到另一次切削）。
4、圓盤式刀庫的總刀具數量受限制，不宜過多，一般40#刀柄的不超過24把，50#的不超過20把，大型龍門工具機也有把圓盤轉變為鏈式結構，刀具數量多達60把。
二、機械手刀庫特點
機械手刀庫換刀是隨機地址換刀。每個刀套上無編號，它最大的優點是換刀迅速、可靠。
1、製造成本高。刀庫有一個個刀套鏈式組合起來，機械手換刀的動作有凸輪機構控制，零件的加工比較複雜。裝配調試也比較複雜，一般由專業廠家生產，工具機製造商一般不自製。
2、刀號的計數原理。與固定地址選刀一樣，它也有基準刀號：1號刀。但我們只能理解為1號刀套，而不是零件程式中的1號刀：T1。系統中有一張刀具表。它有兩欄。一欄是刀套號，一欄是對應刀套號的當前程式刀號。假如我們編一個三把刀具的加工程式，刀具的放置起始是1號刀套裝T1（1號刀），2號刀套裝T2，3號刀套裝T3，我們知道當主軸上T1在加工時，T2刀即準備好，換刀後，T1換進2號刀套，同理，在T3加工時，T2就裝在3號刀套里。一個循環後，前一把刀具就安裝到後一把刀具的刀套里。數控系統對刀套號及刀具號的記憶是永久的，關機後再開機刀庫不用“回零”即可恢復關機前的狀態。如果“回零”，那必須在刀具表中修改刀套號中相對應的刀具號。
3、機械手刀庫換刀時間一般為4秒（從一次切削到另一次切削）。
4、刀具數量一般比圓盤刀庫多，常規有18、20、30、40、60等
5、刀庫的凸輪箱要定期更換起潤滑、冷卻作用的齒輪油。
使用選擇
兩種刀庫形式各有優缺點。選擇哪一種？常規選擇大家關注兩點：一是價格，二是使用場合。價格：以40#刀庫20把刀為例。圓盤式刀庫價格約為3.5萬，機械手刀庫為6.5萬。
使用場合：一般單件小批量生產用圓盤式刀庫為好，大批量生產用機械手刀庫。
另外大家也知道機械手刀庫可靠性比圓盤式刀庫高，但圓盤式刀庫維護保養簡單方便。
其實還有幾點大家容易忽略。
1、圓盤式刀庫的刀柄在刀庫內放置時7：24的錐面是敞開的，無保護，時間久了或車間環境惡劣，錐面易髒。影響刀具的重複安裝精度。而機械手刀庫的刀套包容全部錐面，不易髒。特別對精鏜刀的鏜孔精度穩定性有好處。
2、機械手刀庫對刀具重量要求嚴格，一旦超重，刀具會從機械手中甩出去，易出危險。長度也必須在要求範圍內，機械手鏇轉時所占的空間比較大，編程者須計算換刀是否會碰夾具等。
3、圓盤式刀庫從使用上講，刀具應在圓盤周圍均勻放置，儘可能使質量重心在圓盤中心。以延長刀庫使用壽命。
4、從承重的角度講，圓盤式刀庫的刀柄以40#和30#比較好，50#的刀柄最好選機械手刀庫。
5、機械手刀庫在使用大直徑刀具（大於相鄰刀位的最大直徑）時處理比較麻煩。要么每一把刀具間隔位置都一樣。要么通過PLC專門辟出幾個刀套位作為“特區”。
故障情況
圓盤式刀庫的故障機率比機械手刀庫高，易損件主要是“馬式機構”(馬氏機構就是"機械原理"中講述的一種間歇機構,是純機械機構.)中撥叉上的滾針軸承損壞，如果刀庫長時間滿載或者偏重運行。那導軌副會磨損、圓盤中心的軸承也會磨損。但是更換都是比較方便的。機械手刀庫主要是靠凸輪機構完成換刀動作的，簡單、可靠。平時只要按時更換凸輪箱裡的油即可。使用壽命長。如果凸輪槽磨損到一定程度後不更換，刀庫就不能用了。凸輪的結構，此設計之結構簡單、動作快速、確實、可靠，但是價格較高，通常為客制化產品。速度指標
刀庫1）刀到刀換刀時間(TtoT)
2）切屑到切屑換刀時間(CtoC)。
由於切屑到切屑換刀時間基本上就是綜合加工機兩次切削之間的時間，反映了綜合加工機換刀所需的輔助時間，因此切屑到切屑換刀時間應是衡量綜合加工機效率高低的最直接指標。而刀到刀換刀時間則主要反映自動換刀裝置本身性能的好壞，適合作為工具機自動換刀裝置的性能指標，這兩種方法通常用來評價換刀速度。至於換刀時間多少才算得上是高速工具機，並沒有確定的指標，在技術條件可能的情況下，應儘可能提高換刀速度。
2、提高換刀速度的基本原則
工具機的換刀裝置，通常由刀庫和換刀機構組成，有些套用機械手臂換刀，有些換刀方式並不需要機械手臂，刀庫的形式和擺放位置也不一樣。為了適合高速運動的需要，高速工具機在結構上已和傳統的工具機不同。以刀具運動進給為主，減小運動工件的質量，已成為高速工具機設計的主流。因此，設計換刀裝置時，要充分考慮到高速工具機的結構特徵。
3、提高換刀速度的主要技術方法
適合於工具機的快速自動換刀技術主要有以下幾個方面：在傳統自動換刀裝置的基礎上提高動作速度，或採用動作速度更快的機構和驅動元件。例如，機械凸輪結構的換刀速度高於液壓和氣動結構。 根據高速工具機的結構特點設計刀庫和換刀裝置的形式和位置。例如，傳統工具機的刀庫和換刀裝置多裝在立柱一側，在高速工具機則多為立柱移動的進給方式，為減輕運動件質量，刀庫和換刀裝置不宜再裝在立柱上。採用新方法進行刀具快速交換，不用刀庫和機械手方式，而改用其它方式換刀。例如不用換刀，用換主軸的方法。 使用適合於高速工具機的刀柄。如hsk刀柄質量輕，裝卸刀具的行程短，可以使自動換刀裝置的速度提高。快速自動換刀裝置採用HSK空心短錐柄刀是發展的趨勢。
自動換刀系統
自動換刀系統是CNC工具機的重要組成部分，主要是將加工所需刀具，從刀庫中傳送到主軸夾持機構上。刀具夾持元件的結構特性及其與工具機主軸的聯結方式，將直接影響工具機的加工性能。刀庫結構形式及刀具交換裝置的工作方式，則會影響工具機的換刀效率。自動換刀系統本身及相關結構的複雜程度，又會對整機的成本產生直接影響。 數控工具機的自動換刀系統大概分為1.油壓機構2.氣壓機構3.電氣式凸輪機構。在不斷追求速度及可靠性提升的數控工具機市場，凸輪式換刀機構就廣泛的被採用。此設計只用一個驅動馬達就可完成複雜的換刀動作，快速確實，除了換油外沒有其他消耗零件及保養需求，故障率最少，壽命超過百萬次以上。一般具有ATC裝置者都有ATC臂。換刀時若是需要在刀具庫與主軸兩處更換，則需要ATC臂來補助。但有些工具機並不需要ATC臂即可完成換刀動作。安裝調試
調節板的接地端絕對不可以和外部+24V電源的0V端相連，否則將會使內部的-9V電源取消，導致調節板無法正常工作。因調節板和比例閥距離很遠，因此閥芯位置反饋信號線必須使用帶禁止的電纜。
閥芯位置反饋信號uf在刀庫不轉時輸出必須調節到uf=0，調節用比例閥的調節螺釘進行，以保證同樣的給定電壓正反轉速度一致。
閥芯位置反饋中的移動鐵芯在比例閥中是藉助彈簧復位的，使用年代較長的工具機應更換相同規格的彈簧，以防止由於彈簧老化而帶來的轉速不穩。
對於零速給定單元的調整應注意，不可使ud的幅值太大，只要保證Y1、Y2在停止時保持熱態就可以了。(一般取0.5V)。
刀庫正常工作前(如維修或初始安裝後)必須用示波器實測PWM調製器是否已正常起振，並將uc端波形相比較，其幅值和頻率對控制系統的工作都至關重要，誤差應保證在10%以內，必要時用R29調整。
