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双臂往复交叉式机械手是加工中心常见的自动换刀装置（ATC）结构，其换刀顺序围绕 “主轴拔刀→刀库取新刀→主轴装新刀→旧刀还刀库” 的核心流程，通过双臂交叉动作实现 “取新刀” 与 “还旧刀” 同步进行，大幅缩短换刀时间。以下是标准换刀顺序及关键动作解析：

一、初始状态（待机位置）

• 机械手：双臂处于 “待机位”（通常在主轴与刀库之间的中间位置），双臂张开（呈 180° 或 90° 交叉，根据结构设计），双手均为空（无刀具）。

• 主轴：装有当前加工刀具（旧刀），处于 “换刀点”（主轴上升 / 下降到固定换刀高度）。

• 刀库：已通过刀库旋转，将待换的新刀旋转至 “换刀位置”（与机械手取刀位对齐）。

二、换刀核心步骤（以 180° 交叉双臂为例）

1. 机械手取旧刀（第一臂动作）

• 动作 1：机械手整体向主轴移动，第一臂（持旧刀臂） 对准主轴内的旧刀，卡爪闭合夹紧旧刀刀柄。

• 动作 2：主轴内的刀具松开机构（如拉刀爪）松开，旧刀与主轴脱离。

• 动作 3：机械手后退，第一臂携带旧刀离开主轴，回到中间过渡位置。

2. 交叉换刀（双臂旋转 / 平移实现新旧刀交替）

• 动作 4：机械手双臂绕中心轴旋转 180°（或沿导轨平移交叉），使第二臂（持新刀臂） 对准主轴，第一臂（持旧刀）对准刀库的 “还刀位置”（原新刀所在刀位）。

• 此时刀库已将新刀送至取刀位，第二臂卡爪对准新刀刀柄。

3. 装新刀与还旧刀（同步动作）

• 动作 5：机械手整体向前移动，第二臂卡爪闭合夹紧新刀，同时第一臂对准刀库还刀位。

• 动作 6：主轴松开机构闭合，将第二臂携带的新刀拉紧固定在主轴上；同时，刀库的刀具夹紧机构松开，第一臂将旧刀放入刀库还刀位，刀库夹紧机构闭合固定旧刀。

• 动作 7：机械手双臂卡爪松开，与新刀（主轴侧）和旧刀（刀库侧）脱离。

4. 复位待机（准备下一次换刀）

• 动作 8：机械手整体后退，双臂旋转 180° 回到初始交叉角度，退回至待机位置。

• 动作 9：刀库旋转，将下一把待换刀具预定位到换刀位置；主轴移动至加工位置，开始下一道工序。

三、关键设计与优势

1. 交叉同步性：双臂旋转 180° 后，装新刀与还旧刀同步进行（动作 5~6），相比单臂机械手减少 “取新刀→还旧刀” 的往返时间，换刀效率更高（通常 1~2 秒完成）。

2. 定位精度：换刀过程中，主轴、刀库、机械手的位置需严格对齐（通过编码器或接近开关定位），避免刀具碰撞（如刀柄与卡爪错位）。

3. 安全逻辑：程序中需包含 “卡爪夹紧检测”“主轴拉紧确认”“刀库到位信号” 等互锁条件，任一环节异常则立即暂停换刀，防止刀具掉落或损坏。

四、异常处理补充

• 若卡爪未夹紧刀具，换刀程序触发 “夹紧失败” 报警，机械手停止动作并退回待机位；

• 若刀库未到位，机械手等待刀库定位完成后再执行下一步，避免错位碰撞。

双臂往复交叉式机械手的换刀顺序核心是 “取旧刀→交叉换位→同步装新刀 + 还旧刀→复位”，通过动作重叠最大化换刀效率，是中高端加工中心的主流换刀方案。