自动换刀系统的工作原理
木材加工高速电主轴的自动换刀机构由刀具夹紧部分和松刀部分组成。刀具夹紧部分主要由拉刀爪、拉杆、碟形弹簧等组成，这一部分随主轴一起旋转;松刀功能主要通过气缸来实现。由气动装置提供动力，实现夹紧和放松刀柄的动作。
电主轴自动换刀系统的工作原理是:在夹头夹紧刀具的状态下，碟形弹簧压缩，弹簧向后施加力给拉杆，拉杆拉紧拉刀爪，夹紧刀具;松刀时，电主轴后端配置的松刀气缸充气，顶杆顶推拉杆后部，压缩碟形弹簧，拉杆推动拉刀爪下移，拉刀爪张开，松开刀具。
刀具夹紧机构
刀具夹紧机构的结构如图1所示，采用碟形弹簧实现刀具夹紧。碟形弹簧多采用复合组合形式，即多组叠合碟簧对合组成，拉杆较长，拉杆对主轴的动平衡有一定影响。该结构的碟形弹簧损坏后可以方便地取出，进行更换。采用滚动轴承的钻、铣削主轴采用较多
图1刀具夹紧结构示意图 图2松拉刀气缸结构原理图
松拉刀气缸
电主轴的松刀气缸的结构如图2所示，采用固定式双缸的结构形式实现松刀。固定缸是指气缸体在工作过程中是固定的，气缸体不承受松刀力的反力。其工作原理是:压缩空气进入气缸，当气缸充气时压缩空气从图示箭头方向推动活塞带动推杆，推杆直接推动拉杆的后部，压缩碟形弹簧，使拉刀爪张开，松开刀具。
拉刀力的计算
电主轴单元的拉刀力是影响主轴单元旋转精度、加工零件精度、安全性和主轴使用寿命等的重要因素。拉刀力过大，主轴锥孔易变形，主轴单元旋转精度和加工零件精度会降低，同时主轴寿命也会缩短;拉刀力过小，会影响主轴单元旋转精度和加工零件精度，同时在使用安全上也有隐患。碟形弹簧是自动换刀系统的关键零件，具有小变形大承载力的特点,主轴拉刀机构采用碟形弹簧提供拉刀力，有效地解决了刀具转动过程中夹具系统夹持力不足的缺点。根据木材加工电主轴所承受的工作载荷情况，碟形弹簧的载荷计算方式如图下：
刀柄的轴向拉力等于碟形弹簧的弹性变形力大小，根据计算出的碟形弹簧载荷大小，给碟形弹簧施加相应的预载荷，施加的预载荷力即为主轴的拉刀力。
实现松刀的条件
卸刀过程是通过气缸推动推杆往前运动，推杆顶推杆后部，压缩碟形弹簧，拉杆推动夹头下移，弹簧夹头张开，松开刀具。卸刀气缸的推力计算如下图:
当气缸在推动顶杆向前运动的过程中，计算总的工作载荷P₁,当满足条件P推＞P₁时，可以实现松刀运动。
