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1952年世界上第一台数控机床在美国麻省理工学院研制成功，1956年数控转塔式冲床在日本富士通研制成功，与此同时，在美国，具有刀具程序控制装置（APT）的数控机床也由美国IBM公司同期研制成功。1958年美国K&T公司研制出带ATC的综合性数控机床，后来被称为第一台“加工中心”，该机床按穿孔带指令更换刀具。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[6]。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。69370
加工中心在我国的发展起步较晚，自动换刀装置的研究也直到20 世纪80 年代才开始，这和欧美工业发达国家相比要晚的多。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[8]。20 世纪90 年代开始，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，我国在自动换刀装置方面的研究越来越多，技术水平也不断提高。目前国内自主研发的自动换刀装置刀对刀的换刀时间已达到10s以内，如上海盛钰生产的采用凸轮驱动的40＃立式刀库，其刀对刀换刀时间达到5.5s；南京工艺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[9]。另外，南京理工大学还提出了一种应用于柔性制造系统的无源式换刀机械手爪，该机械手爪结构简单紧凑，工作可靠，成本低、体积小[10]。论文网
总的来说，目前我国加工中心技术水平同发达国家相比仍存在巨大差距[11]。现时期我国自动换刀装置尚处于追赶国外先进水平的阶段。为尽快提高我国自动换刀装置的整体技术，需要联合相关专业厂家和专家学者，针对国产产品的缺点和不足进行关键技术上的攻关研究。关键技术包括系统的方案优化与结构的创新、刀库的高精度定位控制、快速自动换刀技术、可靠性技术等[12]。
自动换刀装置的发展趋势
随着数控机床及其各重要部件的发展，其切削速度不断提升，切削时间也不断下降。这种情况下，对加快换刀速度的要求也不断提高，而换刀速度也已经成为机床的一项重要指标，所以应在技术条件许可的情况下最大限制提高换刀速度[13]。可以预见，未来的机械加工将会更加复杂，对加工质量、加工效率的要求也会越来越高，所以未来的自动换刀装置也会进行多元化发展，以适应不同的工作需要。将来，在自动换刀装置换刀时间越来越短的同时，其通用性和可靠性会越来越强[14]。在驱动装置方面，相对于液压式换刀机械手，凸轮式换刀机械手换刀速度更快、可靠性更高、安装调试更容易。同时新的材料和加工工艺，弥补凸轮机构磨损后可靠性降低的缺点[15]。故近年来出现了大量采用凸轮机构的自动换刀装置。随着研究的不断深入，新的换刀方式也不断出现，可以作为进一步发展自动换刀装置的新思路。随着双主轴和多主轴换刀技术的出现，机床的换刀速度提升到了新的水平。多主轴换刀方式下，安装在夹具上的工件可以快速在各主轴之间移动，将切削对切削换刀时间降低到0.4s。此外，立卧式两用自动换刀装置将会成为提高自动换刀装置通用性的一个发展方向[16]。