换刀机器人的发展历史主要经历了三个阶段，即初期，稳定期，再到高速发展期。 数控机床于 1952 年诞生。1956 年日本富士通研究成功数控转塔式冲床。 美国 IBM 公司同期也研制成功了“APT”(刀具程序控制装置)。1958 年美国 K&T 公司研制出带 ATC(自动刀具交换装置)的加工中心。1967 年出现了 FMS（Flexible Manufacture System，柔性制造系统）。1978 年以后，加工中心迅速发展，带有 ATC 装置，可实现多种工序加工的机床，步入了机床发展的黄金时代。1983 年 国际标准化组织制定了数控刀具锥柄的国际标准，自动换刀系统便形成了统一的 结构模式[5]。

国际机床制造工业十分重视刀库及 ATC  的研制和生产，已形成专业化的格局。国外生产 ATC 装置的主要厂家有：德国 Homsberg-Lamb 公司、德国 CHIRON 公司、德国 KTC 刀库系统有限公司、德国 Alfing-Kessler 公司、德国 MIKSCH 公司、日本 SODIC 公司、意大利 MCM-CLOCK 公司、奥地利 ANGERG 公司、 日本 FANUC  公司、新加坡 SUGINO 公司等。69422

随着科技的发展，换刀机器人的控制系统朝着实现网络化、标准化的方向发 展；越来越紧凑的控制柜，被提高集成度的器件，并采用模块化设计方案的换刀 机构，迅速提升了系统的可靠性、并易于操作和维护。现在，实现更快速度的自 动换刀装置，已经发展成为主流趋势[6]。

近年来，降低生产成本的要求已变成社会发展需求[7]，发展全面高性能的自 动换刀装置成为必然的时代趋势，换刀机器人也正朝着全面、高效的道路发展： 1）开发出的换刀机器人系统可以承载超重刀具，并配有稳定的锁刀装置，保证 重型刀具在使用过程中不会坠落；2）开发可以同时容纳多种类型换刀刀具的机 器人，以便经常使用变换刀具的加工中心；3）换刀机器人朝着高效精确的驱动 程序和自动选刀系统发展，需要发展出匹配其性能的减速器和伺服电机，以满足 快速选刀和精确换刀的要求。论文网

国内换刀机器人的研究状况

相对于欧美工业发达国家，我国自动换刀装置的研究起步比较晚，直到 20世纪 80 年代才开始。进入 90 年代以来，随着数控机床及其关键功能部件的研究 工作被列为国家重点科技攻关项目，自动换刀装置作为数控加工中心的关键功能 部件，其制造技术和水平直接影响到我国数控加工中心的自主发展与生产。目前

国内自主研发的自动换刀装置对刀的换刀时间已达 10s 以内，如上海盛钰生产的 采用凸轮驱动的 50#立式刀库，其对刀时间达到 5.5s；南京工艺装备制造有限公 司生产的盘式直线往复运动刀库采用气压驱动，刀对刀换刀时间为 8s。

总结国内外自动换刀装置技术特点，国产自动换刀装置与国外同类先进产品 相比，换刀速度的主要指标刀到刀、切削到切削以及切屑换刀时间和同时期的国 外先进水平有明显差距；刀库及机械手的定位精度和精度保持性能相对较差，还 需要进一步的提高和优化；自动换刀装置的可靠性作为衡量一个 ATC 先进与否的 关键指标，还需要明显的提高和优化[8]  。

与国外成熟的技术相比，我国在自动换刀装置的研究上还存在一些关键技术

问题需要解决：如优良运动曲线选择、机构运行可靠性、换刀复合凸轮的设计， 凸轮的精密加工，刀库的机构的改善精度的提升等。而自动换刀装置的常见故障 与问题应该更好的避免，如避免或减小换刀振动，提高稳定性。而自动换刀装置 的运行程序也应该有相应的提升。