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1、数控四方刀架拆装调试资阳晨风电气有限公司摘 要本文介绍了四工位简易刀架。刀架采用三相异步电动机驱动，刀位检测采用霍尔元件。这种刀架只能单方向换刀，电动机正转换刀，反转锁紧。本文还介绍了刀架的拆装调试及刀架常见故障及排除。关键词：拆装；刀架控制原理；刀架电气控制系统；自动换刀。资阳晨风电气有限公司目 录摘 要 .I第 1 章 机械结构 .11.1 刀架总述 .11.2 数控车床的刀架分类 .11.3 数控车床四工位刀架 .31.3.1 换刀工作原理 .31.3.2 刀架拆装 .6第 2 章：数控车刀架电气控制系统设计 .92.1 霍尔原理在刀架中运用的简单概述 .92.2 四工位刀架 PLC 接
2、线原理图 .10第 3 章：刀架调试及故障分析 .123.1 机械与电气调试部分 .123.2 数控车床刀架常见故障的实例分析 .133.3 刀架使用注意事项 .15第 4 章 结论 .16参 考 文 献 .17资阳晨风电气有限公司0第 1 章 机械结构1.1 刀架总述数控刀架安装在数控车床的滑板上。它上面可以装夹多把刀具，在加工中实现自动换刀刀架的作用是装夹车刀，孔加工刀具及螺纹刀具并能准确迅速的选择刀具进行对工件的切削。刀架滑板由纵向（Z 轴）滑板和横向（X 轴）滑板组成，Z 轴滑板安装在床身导轨上，可以沿床身纵向运动，横向滑板安装在纵向滑板上，能沿纵向滑板的导轨进行横向运动，刀架滑板的作
3、用是安装在其上的刀架刀具在加工中实现纵向和横向的进给运动。1.2 数控车床的刀架分类1.排刀式刀架一般用于小规格的数控车床，以加工棒料或盘类零件为主。在排刀式刀架中，夹持着各种不同用途的刀具沿着机床 X 坐标方向排列在横向滑板上。刀具的典型布置方式如图 1-1，所示：图 1-1 常见排刀式刀架这种刀架在刀具布置和机床调整等方面都较为方便，可以根据具体工件的车削工艺要求，任意组合各种不同用途的刀具，一把刀具完成车削任务后，横向滑板只要按程序沿 X 轴移动预先设定的距离，第二把刀就到达加工位置，这样就完成了机床的换刀动作。这样换刀方式迅速省时，有利于提高机床的效率。资阳晨风电气有限公司12.回转刀
4、架回转刀架是数控车床最常用的一种典型换刀刀架，是一种最简单的自动换刀装置。回转刀架上回转头各刀座用于安装或支持各种不同用途的刀具，通过回转头的旋转、分度和定位，实现机床的自动换刀。回转刀架分度准确、定位可靠、重复定位精度高、转位速度快、夹紧性好，可以保障数控车床的高精度和高效率。回转刀架必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工的切削力：同时要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度。数控机床使用的回转刀架是比较简单的自动换刀装置，常用的类型有四方刀架、六角刀架，即在其上装有四把、六把或更多的刀具。回转刀架根据刀架回转轴与安装地面的相对位置，又分为立式刀架和卧式刀架两种，立式回转轴垂直于机床主轴，多用
5、于经济型数控车床，卧式回转刀架的回转轴平行于机床主轴，可径向与轴向安装刀具。图 1-2 常见回转刀架结构 3.带 刀 库 的 自 动 换 刀 装 置上 述 排 刀 式 刀 架 和 回 转 刀 架 所 安 装 的 刀 具 都 不 可 能 太 多 ， 即 使 是 装 备 两个 刀 架 ， 对 刀 具 的 数 目 也 有 一 定 限 制 。 当 由 于 某 种 原 因 需 要 数 量 较 多 的 刀 具时 ， 应 采 用 带 刀 库 的 自 动 换 刀 装 置 。 带 刀 库 的 自 动 换 刀 装 置 由 刀 库 和 刀 具 交换 机 构 组 成 。资阳晨风电气有限公司2图 1-3 常见带刀库的换
6、刀装置1.3 数控车床四工位刀架1.3.1 换刀工作原理按下换刀键或输入换刀指令后，电机正转，并经联轴器，由滑键带动蜗杆、涡轮、轴、轴套转动。轴套的外圆上有两处凸起，可在套筒内孔中的螺旋槽内滑动，从而举起与套筒相连的刀架及上端齿盘，使齿盘与下端齿盘分开，完成刀架抬起动作。刀架抬起后，轴套仍在继续转动，同时带动刀架转过 90（如不到位，刀架还可继续转位 180、270、360)，并由微动开关发出信号给数控装置。刀架转到位后，由微动开关的信号使电动机反转，利用销使刀架定位而不再随轴套回转，于是刀架向下移动，上下端齿盘合拢压紧。蜗杆继续转动并产生轴向位移，压缩弹簧，套筒的外圆曲面压缩开关使电动机停止
7、旋转，从而完成一次转位。对于四工位自动回转刀架来说，它最多装有4 把刀具，微机系统控制的任务，就是选中任意一把刀具，让其回转到工作位置。现以其中任意一把刀具1#刀为例简述刀架换刀的过程。资阳晨风电气有限公司3图 1-4 为 1#刀转到工作位置的流程图经济型数控车床刀架式在普通车床四方位刀架的基础上发展的一种自动换刀装置，其功能和普通四方位刀架一样：有四个刀位，能夹持四把不同功能的刀具，方刀架回转 90 度时，刀架交换一个刀位，但方刀架回转和刀位号的选择是由加工程序指令控制的。换刀时方刀架的动作顺序是：刀架抬起、刀架转资阳晨风电气有限公司4位、刀架定位和夹紧。完成上述动作要求，要有相应的机构来实
8、现，下面就以四工位刀架为例来说明其结构与原理，如图 1-4 所示。图 1-5 刀架结构1电动机；2联轴器；3涡轮轴；4蜗轮丝杠；5刀架底座；6粗定位盘；7刀架体；8球头销；9转位套；10电刷座；11发信体；12螺母；13.14电刷；15粗定位销；资阳晨风电气有限公司5该刀架可以安装 4 把不同的刀具，转位信号由加工程序指定。当换刀指令发出后，小型电动机 1 启动正转，通过平键套筒联轴器 2 使蜗杆轴 3 转动，从而带动蜗轮丝杠 4 转动。涡轮的上部外圆柱加工有外螺纹，所以该零件称为蜗轮丝杠。刀架体 7 内孔加工有内螺纹，与涡轮丝杠旋合。蜗轮丝杠与刀架中心轴外圆是滑动配合，在转位换刀时，中心轴固
9、定不动，蜗轮丝杠环绕中心轴旋转。当涡轮开始旋转时，由于刀架底座 5 和刀架体 7 上的端面齿处在黏合状态，且涡轮丝杠轴向固定，这时刀架体 7 抬起。当刀架体抬至一定距离后，端面齿脱开。转位套 9 用销钉与蜗轮丝杠 4 连接，随蜗轮丝杠一同转动，当端面齿完全脱开，转位套正好转过 160（如图 A-A 所示） ，球头销 8 在弹簧力的作用下进入转位套 9 的槽中，带动刀架体转位。刀架体 7 转动时带着电刷 10 转动，当转到程序指定的刀号时，定位销 15 在弹簧力的作用下进入粗定位盘 6 的中进行粗定位，同时电刷 13、14 接触导通，使电动机 1 反转，由于粗定位槽的限制，刀架体 7 不能转动，
10、使其在该位置上垂直落下，刀架体 7 和刀架底座 5上的端面齿黏合，实现精确定位。电动机继续反转，此时涡轮停止转动，蜗杆轴 3 继续转动，随着夹紧力的增加，转矩不断扩大，达到一定值时，在传感器控制下，电动机 1 停止转动。译码装置由发信体 11、电刷 13、14 组成，电刷 13 负责发信，电刷 14 负责位置判断。刀架不定期会出现过位或不到位时，可松开螺母 12 调好发信体11 与电刷 14 的相对位置。这种刀架在经济型数控车床及普及车床的控制化改造中广泛运用。通常为 901.3.2 刀架拆装（1）拆下闷头，用内六角扳手顺时针转动蜗杆，使离合盘松开，其外形结构如图 1-6 所示。图 1-6 刀
11、架外形图资阳晨风电气有限公司6（2）拆下铝盖，罩座。（3）拆下刀位线，拆下小螺母，取出发讯盘。如图 1-7 所示图 1-7 发信体（4）拆下大螺母，止退圈，取出键，轴承。（5）取下离合盘，离合销（球头销）及弹簧。如图 1-8 所示图 1-8 定位销、反靠销（粗定位销）、弹簧（6）夹住反靠销逆时针旋转上刀体，取出上刀体。如图 1-9 所示资阳晨风电气有限公司7图 1-9 上刀体（刀架体）（7）拆下电机罩，电机，联接座，轴承盖，蜗杆。（8）拆下螺钉，取出定轴，蜗轮，螺杆，轴承。如图 1-10 所示图 1-10 蜗轮丝杆（9）拆下反靠盘，防护圈。（10）拆下外齿圈。2）装配顺序（1）装配时所有零件清洗干净，传动部件上润滑脂。（2）按拆卸反顺序装配。转动电动
