自动车床的刀架转位机构（自动数控车床都有哪些结构部件组成）

本文目录

• 自动数控车床都有哪些结构部件组成
• 数控车床电动刀架是如何旋转换刀的
• 数控机床材料中有关自动回转刀架的内容
• 数控机床的自动换刀装置有哪些形式
• 数控机床刀架旋转的原理
• 普通车床的刀架转位锁紧机构
• 数控车床刀架工作原理
• 自动回转刀架的工作原理

自动数控车床都有哪些结构部件组成

虽然数控车床种类较多，但一般均由车床主体、数控装置和伺服系统三大部分组成。1）车床主体除了基本保持普通车床传统布局形式的部分经济型数控车床外，目前大部分数控车床均已通过专门设计并定型生产。1）主轴与主轴箱a）主轴数控车床主轴的回转精度，直接影响到零件的加工精度；其功率大小、回转速度影响到加工的效率；其同步运行、自动变速及定向准停等要求，影响到车床的自动化程度。b）主轴箱具有有级自动调速功能的数控车床，其主轴箱内的传动机构已经大大简化；具有无级自动调速(包括定向准停)的数控车床，起机械传动变速和变向作用的机构已经不复存在了，其主轴箱也成了"轴承座"及"润滑箱"的代名词；对于改造式(具有手动操作和自动控制加工双重功能)数控车床，则基本上保留其原有的主轴箱。2）导轨数控车床的导轨是保证进给运动准确性的重要部件。它在很大程度上影响车床的刚度、精度及低速进给时的平稳性，是影响零件加工质量的重要因素之一。除部分数控车床仍沿用传统的滑动导轨(金属型)外，定型生产的数控车床已较多地采用贴塑导轨。这种新型滑动导轨的摩擦系数小，其耐磨性、耐腐蚀性及吸震性好，润滑条件也比较优越。3）机械传动机构除了部分主轴箱内的齿轮传动等机构外，数控车床已在原普通车床传动链的基础上，作了大幅度的简化。如取消了挂轮箱、进给箱、溜板箱及其绝大部分传动机构，而仅保留了纵、横进给的螺旋传动机构，并在驱动电动机至丝杠间增设了(少数车床未增设)可消除其侧隙的齿轮副。a）螺旋传动机构数控车床中的螺旋副，是将驱动电动机所输出的旋转运动转换成刀架在纵、横方向上直线运动的运动副。构成螺旋传动机构的部件，一般为滚珠丝杠副。滚珠丝杠副的摩擦阻力小，可消除轴向间隙及预紧，故传动效率及精度高，运动稳定，动作灵敏。但结构较复杂，制造技术要求较高，所以成本也较高。另外，自行调整其间隙大小时，难度亦较大。b）齿轮副。在较多数控车床的驱动机构中，其驱动电动机与进给丝杠间设置有一个简单的齿轮箱（架）。齿轮副的主要作用是，保证车床进给运动的脉冲当量符合要求，避免丝杠可能产生的轴向窜动对驱动电动机的不利影响。4）自动转动刀架除了车削中心采用随机换刀(带刀库)的自动换刀装置外，数控车床一般带有固定刀位的自动转位刀架，有的车床还带有各种形式的双刀架。5）检测反馈装置检测反馈装置是数控车床的重要组成部分，对加工精度、生产效率和自动化程度有很大影响。检测装置包括位移检测装置和工件尺寸检测装置两大类，其中工件尺寸检测装置又分为机内尺寸检测装置和机外尺寸检测装置两种。工件尺寸检测装置仅在少量的数控车床上配用。6）对刀装置除了极少数专用性质的数控车床外，普通数控车床几乎都采用了各种形式的自动转位刀架，以进行多刀车削。这样，每把刀的刀位点在刀架上安装的位置，或相对于车床固定原点的位置，都需要对刀、调整和测量，并以确认，以保证零件的加工质量。（2）数控装置和伺服系统数控车床与普通车床的主要区别就在于是否具有数控装置和伺服系统这两大部分。如果说，数控车床的检测装置相当于人的眼睛，那么，数控装置相当于人的大脑，伺服系统则相当于人的双手。这样，就不难看出这两大部分在数控车床中所处的重要位置了。a）数控装置数控装置的核心是计算机及其软件，它在数控车床中起“指挥”作用：数控装置接收由加工程序送来的各种信息，并经处理和调配后，向驱动机构发出执行命令；在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，以便经处理后发出新的执行命令。数控机床是一种装有程序控制系统（数控系统）的自动化机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令（**移动轨迹信息）规定的程序。具体地讲，把数字化了的**移动轨迹的信息输入到数控装置，经过译码、运算，从而实现控制**与工件相对运动，加工出所需要的零件的机床，即为数控机床。1、数控机床工作原理按照零件加工的技术要求和工艺要求，编写零件的加工程序，然后将加工程序输入到数控装置，通过数控装置控制机床的主轴运动、进给运动、更换**，以及工件的夹紧与松开，冷却、润滑泵的开与关，使**、工件和其它辅助装置严格按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作，从而加工出符合图纸要求的零件。2、数控机床结构数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体四个部分组成。数控机床的加工过程：1）控制介质控制介质以指令的形式记载各种加工信息，如零件加工的工艺过程、工艺参数和**运动等，将这些信息输入到数控装置，控制数控机床对零件切削加工。2）数控装置数控装置是数控机床的核心，其功能是接受输入的加工信息，经过数控装置的系统软件和逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理，向伺服系统发出相应的脉冲，并通过伺服系统控制机床运动部件按加工程序指令运动。3）伺服系统伺服系统由伺服电机和伺服驱动装置组成，通常所说数控系统是指数控装置与伺服系统的集成，因此说伺服系统是数控系统的执行系统。数控装置发出的速度和位移指令控制执行部件按进给速度和进给方向位移。每个进给运动的执行部件都配备一套伺服系统，有的伺服系统还有位置测量装置，直接或间接测量执行部件的实际位移量，并反馈给数控装置，对加工的误差进行补偿。4）机床本体数控机床的本体与普通机床基本类似，不同之处是数控机床结构简单、刚性好，传动系统采用滚珠丝杠代替普通机床的丝杠和齿条传动，主轴变速系统简化了齿轮箱，普遍采用变频调速和伺服控制。数控车床的**：（1）对**的要求数控车床能兼作粗、精加工。为使粗加工能以较大切削深度、较大进给速度地加工，要求粗车**强度高、耐用度好。精车首先是保证加工精度，所以要求**的精度高、耐用度好。为减少换刀时间和方便对刀，应可能多地采用机夹刀。数控车床还要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用**寿命管理功能。在使用**寿命管理时，刀片耐用度的设定原则是以该批刀片中耐用度zui低的刀片作为依据的。在这种情况下，刀片耐用度的一致性甚至比其平均寿命更重要。（2）数控车床的**数控车削用的车刀一般分为三类，即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。以直线形切削刃为特征的车刀一般称为尖形车刀。这类车刀的刀尖(同时也为其刀位点)由直线形的主、副切削刃构成，如90?内、外圆车刀，左、右端面车刀，切槽(断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。用这类车刀加工零件时，其零件的轮廓形状主要由一个独立的刀尖或一条直线型主切削刃位移后得到，它与另两类车刀加工时所得到零件轮廓形状的原理是截然不同的。圆弧形车刀是较为特殊的数控加工用车刀。其特征是，构成主切削刃的刀刃形状为一圆度误差或线轮廓度误差很小的圆弧；该圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，因此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上；车刀圆弧半径理论上与被加工零件的形状无关，并可按需要灵活确定或测定后确认。当某些尖形车刀或成型车刀(如螺纹车刀)的刀尖具有一定的圆弧形状时，也可作为这类车刀使用。圆弧形车刀可以用于车削内、外表面，特别适宜于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。成型车刀俗称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹车刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀，当确有必要选用时则应在工艺准备文件或加工程序单上进行详细说明。为了适应数控机床自动化加工的需要(如**的对刀或预调、自动换刀或转刀、自动检测及管理工作等)，并不断提高产品的加工质量和生产效率，节省**费用，应多使用模块化和标准化**。2、数控车床的卡盘液压卡盘是数控车削加工时夹紧工件的重要附件，对一般回转类零件可采用普通液压卡盘；对零件被夹持部位不是圆柱形的零件，则需要采用专用卡盘；用棒料直接加工零件时需要采用弹簧卡盘。3、数控车床的尾座对轴向尺寸和径向尺寸的比值较大的零件，需要采用安装在液压尾架上的活顶针对零件尾端进行支撑，才能保证对零件进行正确的加工。尾架有普通液压尾架和可编程液压尾座。4、数控车床的刀架刀架是数控车床非常重要的部件。数控车床根据其功能，刀架上可安装的**数量—般为8把、10把、12把或16把，有些数控车床可以安装更多的**。刀架的结构形式一般为回转式，**沿圆周方向安装在刀架上，可以安装径向车刀、轴向车刀、钻头、镗刀。车削加工中心还可安装轴向铣刀、径向铣刀。少数数控车床的刀架为直排式，**沿一条直线安装。数控车床可以配备两种刀架：（1）专用刀架由车床生产厂商自己开发，所使用的刀柄也是专用的。这种刀架的优点是制造成本低，但缺乏通用性。（2）通用刀架根据一定的通用标准而生产的刀架，数控车床生产厂商可以根据数控车床的功能要求进行选择配置。5、数控车床的铣削动力头数控车床刀架上安装铣削动力头可以大大扩展数控车床的加工能力。

数控车床电动刀架是如何旋转换刀的

刀架连续动作的顺序如下：首先，系统发出指令，电机通电，使电机按其特定的方向转动,电机通过一对齿轮、蜗杆带动蜗轮传动体（1）拨套（6）沿逆时针方向旋转，此时蜗轮传动体（1）将通过其外螺纹（1）将刹紧齿盘（9）渐渐开起，同时拨销（5）在拨套（6）的外圆上滑动，当拨销（5）掉入拨套（6）的槽中（在弹簧作用下）时，此时刹紧齿盘（9）已脱离转动齿盘（10）及固定齿盘（11），此后拨套（6）将带动拨销（5）连同刀台（4）一起旋转，这时粗定位销（3）将沿粗定位盘（2）的斜面上升，继续转动至粗定位盘（2）的平面上时，粗定位销（3）将拨销（5）锁在拨套（6）的槽中，当转到设定的工位时，霍尔元件（7）在永久磁铁（8）的作用下发出到位信号，这时粗定位销（3）掉入粗定位盘（2）的槽中，此时也开始反转，但是由于拨套（6）及拨销（5）属于棘轮棘爪性质，所以刀台（4）将在惯**作用下继续向前转位方向移动，粗定位销（3）将沿粗定位盘（2）的斜面上升，拨销（5）将沿拨套（6）的斜面拔出到一定位置，粗定位销（3）将与拨销（5）接触，使两者互锁不能继续向转位方向移动，电机继续反转，通过齿轮、蜗杆蜗轮传动体（1）、拨套（6）、粗定位销（5）将刀盘（4）带回到设定位置，这时粗定位销（3）又掉入粗定位盘（2）的槽中（最低点）这时拨套（6）继续转动，拨销（5）将退出拨套（6）的槽中，同时刹紧齿盘（9）下落，直至刹紧。

数控机床材料中有关自动回转刀架的内容

数控机床自动回转刀架综述摘要：数控机床是装备制造业的基础，振兴装备制造业首先要振兴数控机床业。一个国家 数控机床业的水平已经成为衡量该国制造业水平、工业现代化程度和国家综合竞争力的重要 标志，直接关系到国家经济建设和国防安全及战略地位。而数控车床为了能在工件的一次装 夹中完成工序加工，缩短辅助时间，减少多次装夹所引起的加工误差，必须带有自动回转刀 架。本文要对自动回转刀架的总体结构、主要的传动装置，以及以PLC 和单片机为控制系统 等方面进行分析。并对自动回转刀架的性能，要从实践中的故障分析去了解，并且要提出合 理的解决方法。关键字：数控车床 自动刀架 转塔刀架 控制电路0 前言 中国数控机床工业是以利用国际技术资源开始的，在摒弃了以前作为消费者和加工中历者心 的被动形式下，现在已经发展到了国内企业在立足自主创新的同时开始涉及以利用国际资 源、增强国际竞争能力为主旨的国际投资。近十多年来，机床借助于微电子、计算机技术 的飞速发展，正向着高精度、多功能、高速化、高效率、复合加工功能、智能化等方向迈进， 明显地反映出时代的特征。自动回转刀架是数控车床的关键部件之它用来安装各种切削加工 **，直接影响数控车床的切削性能和工作效率。自动回转刀架是普遍采用的换刀方式，常 用方刀架和转塔式回转刀架数控车床用转塔动力刀架为国际机床业刀架发展中一项主流应 用产品。现己广泛被国内外立、卧式中心产品采用。经济型数控车床都配有电动回转刀架, 回 转刀架除了必须具有良好的强度和刚度, 以承受粗加工的切削力和定位精度外, 同时通过 数控系统内置PLC 或独立PLC 和控制电路完成回转刀架的自动回转及找刀定位的全部动作, 所以自动回转刀架的PLC 程序设计对刀架的运行效率和稳定性具有重要的作用。1 我国数控机床发展现状及方向中国数控机床工业是以利用国际技术资源开始的，在摒弃了以前作为消费者和加工中心 的被动形式下，现在已经发展到了国内企业在立足自主创新的同时开始涉及以利用国际资 源、增强国际竞争能力为主旨的国际投资。其目标主要是：获取对方国际品牌效应、相应的 动态技术开发力量、国际市场销售网络以及有效的经营管理体系；用以建立桥头堡和橱窗来 推介我方具有市场竞争力但又缺少外销渠道的产品。如新瑞集团并购宁夏长城机床厂、常州 多棱机床厂；阿波罗集团并购长沙机床厂等。纵观我国数控车床近几年的发展并以第十届中 国国际机床展览会(CIMT2007)为例主要取得了以下几点跨越。发展方向从以下几点叙述（1） 中国自主出安全的加工平台（2） 突破无芯化（3）五轴联动数控技术更加成熟（4）即可供 应网络制造（5）复合加工技术（6）数控技术与国产大重型数控机闷烂猛床（7）进入世界高速高 精密数控机床生产国行列（8）进入全数控化螺旋齿锥齿轮铣齿机生产国行列（9）技术上可 靠性的问题有所缓解（10）中国数控系统产业的技术得到国外认可（11）我国数控技术目前 面临的形势；发展方向 （1）专业化生产是发展的方向（2）重视旧机床及生产线数控化改 造（3）以市场需求为导向，开发中高档数控机床（4）重视复合型人才培养2 数控蚂桥刀架在数控机床中的地位及发展方向数控机床是多品种小批量生产的高效自动化的技术群体, 它是把多工序加工、切削处 理、**磨损和测量等各种功能集为一体的自动化机床。随着科学技术的迅猛发展, 各种数 控机床已经进入实用化阶段, 成为生产现场的主力军。在各种数控机床中，对数控车床来说, 无论是它的开发到利用, 无论是它的使用上的优良性能和价格均很可观。在进入实用阶段后, 实现了高可靠性、高速度和高效率。目前数控车床向数控车削中心发展, 而其中数控车床与 数控车削中心的一个重要组成部分是数控转塔刀架。数控转塔刀架的工作质量直接影响到数 控机床尤其是加工中心的质量。数控转塔刀架的工作质量主要表现在换刀时间和故障率。加 工中心的故障率有 50 %以上与自动换刀装置有关, 自动换刀装置的投资常常占整台机床的 30%--50 % 。为了相应降低整机的价格, 应在满足使用条件的前提下, 尽量选择结构简 单和可靠性高的自动换刀装置。发展方向从(1)刀架转位时间最短, 且转位准确。(2)刀架定 位精度高、动作迅速、稳定可靠。(3)可多刀夹持, 双向转位和任意刀位就近选刀。(4)应用 范围广, 维修方便等特点。3 现代典型数控转塔刀架的结构分析液压式这类刀架用液压缸实现刀盘锁紧，低速大扭矩液压马达驱动刀盘转位。液压缸可获 得很大的锁紧力，故刀架刚性很好。该机构适用于重负荷切削，且易双向转位就近换刀，大型 数控车床应用较多。液压机械式这类刀架用液压缸锁紧刀盘，转位和预分度则用点电机通过机械传动装置实 现, 如槽轮机构。目前趋向采用动态性能较好的间歇凸轮转位机构。电动势有以下几种（1）单面凸爪锁紧式是我国自行开发的小型产品刀盘主轴上固联有 单向凸爪离合器的右半。电机经蜗轮传动使主动凸爪(离合器左半)正向旋转，两个半离合器 结合，两定位多齿盘觉分开啮合，刀盘转位。到位后反向旋转，刀盘转动被预分度机构构的定位 销阻止，由于凸爪斜面作用使离合器左右两半分离，使刀盘右移实现定位锁紧。（2）双插销 反靠式这类刀架以 T 形丝杠螺母机构产生锁紧力。电机正转时丝杠移动使两多齿盘分离， 再由反靠盘及插销带动刀盘转动到位，检测装置发讯时电机反转，插销向预分度糟反靠实现 预分度。由于另一端插销斜面作用，反靠盘与之分离，电机继续反转则使丝杠连同刀盘反向位 移至多齿盘啮合锁紧。（3）双向滚子端面凸轮锁紧式类刀架采用正反方向均可实现转位锁 紧的滚子端面凸轮机构，能就近换刀4 刀架整体结构和工作原理4.1 结构设计自动回转刀架必须有很好的强度和刚性结构，可以承受切削抗力。它还需要有可靠的定 位和合理的结构，保证定位的精度。刀架的自动换刀功能由驱动电路和控制系统完成。本文 采用立式转位刀架结构，因此选择蜗杆副减速。蜗杆副传动能够改变运动方向，获得传动比 大，确保传动的平稳性和高精度，整个装置小巧灵活。其上刀体的锁进玉定位机构选择端面 齿盘，使上下刀体的配合面变成梯形端面齿。当刀架锁紧时，上下端面齿啮合，此时上刀体 无法绕刀架轴旋转；进行换刀时电动机正转，上刀体抬起，等到上下端面齿脱开，上刀体围 绕中心轴转动，实现转位。本文选择螺杆一螺母副使上刀体抬起，上刀体有内螺纹，电动机 带动蜗杆绕中心轴转动时，上刀体当作螺母转动或者上下移动。当刀架锁紧时，上下刀体的 端面齿啮合，此时上刀体不和螺杆一起转动，上刀体是向上移动的。当端面齿脱离时，上刀 体才和螺杆一起转动。4.2 换刀工作原理电动机正转→驱动蜗杆正转→蜗轮正转→蜗轮带动连体的螺杆旋转→螺杆上的螺母即 上刀体向上移动→上刀体与下刀体的定位齿分离→上刀体正转→所选择的刀到达工作位置 →开关接通→电动机反转→蜗轮反转→蜗轮带动连体的螺杆旋转→上刀体惯性作用冲过工 作位置→上刀体和蜗轮带动连体螺杆相对旋转→上刀体向下并反转→上刀体和下刀体的定 位齿接触→上刀体停止转动并向下压紧下刀体→电动机电流增大→电动机停电→上刀体完 成换刀。该系统存在的缺点是故障率高，特别是换刀时上刀架一直转动停不下来等故障。 原 因是塔式罩内清**并密封后仍然会进水，并不断增加刀位置传感器开关接触不良，此外， 原来的***使用了W 个小继电器，也易造成其触点接触不良。经过改进实验和经验总结， 设计了全新控制系统。5 自动回转刀架控制系统刀架的换刀过程通过PLC对控制刀架的所有I/O信号进行逻辑处理及计算, 实现刀架的 顺序控制,另外为了保证换刀能够正确进行, 系统还要设置一些相应的系统参数来对换刀 过程进行调整。本设计采用西门子S7 -200 编程软件进行程序设计。数控刀架换刀有两种模 式, 一种是手动换刀, 另一种是通过T 指令进行自动换刀。手动换刀是指将机床调至手动状 态, 通过刀位选择按键进行目的刀位选择，有的系统是利用波段开关的形式进行实现, 有的 系统是利用记数的形式来实现, 比如说通过检测刀位选择信号的状态, 如果按下刀位选择 按键, 计数器的数值会发生改变, 系统选择也会发生相应的改变。也可以采用单键换刀, 一 个短促的按键可以换下一个刀位。T 指令换刀是直接通过编程刀号作为目的刀位进行换刀。 刀架电机顺时针旋转时为选刀过程, 逆时针旋转时为锁紧过程, 选刀监控时间和锁紧监控 时间由PLC 定时器决定。6 自动回转刀架典型故障的分析与排除对于刀架，要使其正常工作，均涉及到机械、电气、控制系统等多方面的稳定、可靠 工作。刀架一旦出现某种故障现象，则可能是机械原因，也有可能是电气、控制系统方面的 原因。因此，应根据不同故障类型，找准原因，准确迅速确定故障点，方能及时排除故障。 对于刀架，要使其正常工作，均涉及到机械、电气、控制系统等多方面的稳定、可靠工作。 刀架一旦出现某种故障现象，则可能是机械原因，也有可能是电气、控制系统方面的原因。 因此，应根据不同故障类型，找准原因，准确迅速确定故障点，方能及时排除故障。故障现 象一：刀架不能启动（1）机械方面的原因1)刀架预紧力过大。2)刀架内部机械卡死。当从 蜗杆端部转动蜗杆时，顺时针方向转不动，其原因是机械卡死。首先，检查夹紧装置反靠定 位销是否在反靠棘轮槽内，若在，则需将反靠棘轮与螺杆连接销孔回转一个角度重新打孔连 接；其次，检查主轴螺母是否锁死，如螺母锁死，应重新调整；再次，由于润滑不良造成旋 转件研死，此时，应拆开，观察实际情况，加以润滑处理。（2）电器方面的原因1)电源不 通、电机不转。检查溶芯是否完好、电源开关是否良好接通、开关位置是否正确。当用万用 表测量电容时，电压值是否在规定范围内，可通过更换保险、调整开关位置、使接通部位接 触良好等相应措施来排除。除此以外，电源不通的原因还可考虑刀架至***断线、刀架内 部断线、电刷式霍尔元件位置变化导致不能正常通断等情况。2)电源通，电机反转。可确定 为电机相序接反。通过检查线路，变换相序排除。3)手动换刀正常、机控不换刀。此时应重 点检查微机与刀架***引线、微机I／O 接口及刀架到位回答信号。故障现象二：刀架连 续运转、到位不停由于刀架能够连续运转，所以，机械方面出现故障的可能性较小，主要从 电气方面检查。1）检查刀架到位信号是否发出，若没有到位信号，则是发讯盘故障。此时 可检查：发讯盘弹性触头是否磨坏、发讯盘地线是否断路或接触不良或漏接，是否需要更换 弹性片触头或重修，针对其线路中的继电器接触情况、到位开关接触情况、线路连接情况相 应地进行线路故障排除。2）当仅出现某号刀不能定位时，则一般是由于该号刀位线断路所 至。故障现象三：刀架越位过冲或转不到位刀架越位过冲故障的机械原因可能性较大。主要 是后靠装置不起征作用。1）检查后靠定位销是否灵活，弹簧是否疲劳。此时应修复定位销 使其灵活或更换弹簧。2）检查后靠棘轮与蜗杆连接是否断开，若断开，需更换连接销。若 仍出现过冲现象则可能是由于**太长过重，应更换弹性模量稍大的定位销弹簧。3）出现 刀架运转不到位(有时中途位置突然停留)，主要是由于发讯盘触点与弹性片触点错位，即刀 位信号胶木盘位置固定偏移所至。此时，应重新调整发讯盘与弹性片触头位置并固定牢靠。 4）若仍不能排除故障，则可能是发讯盘夹紧螺母松动，造成位置移动。结语近年来，世界传统机床制造业强国正处于调整期。国内数控机床企业应抓住这一机遇， 从基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，如注重机床的数 控改造以及功能部件的可靠性和专业化生产。并继续通过并购海外先进企业或合资经营等方 式，加强国际合作，善借“外脑”助创薪提升自身技术水平。经济型数控机床价格低适合我 国市场需要，是当前的主流产品。数控车床在工件一次装夹中实现多工序加工，以减少误差、 缩短时间， 而带有自动回转刀架。刀架要求具备很好的刚度和坚硬的强度、合理的结构等 使其能高精度重复定位。它通过驱动电路和控制系统实现其功能。自动回转刀架在数控车床 中占有极其重要的地位。在数控机床使用过程中，难免会出现各种故障，在日常故障中，我 们常见的是刀架类、主轴类、螺纹加工类、系统显示类、驱动类、通信类等故障。而刀架故 障在其中占有很大比例。维修数控机床结构和控制电路比较复杂。掌握一些数控设备维修技 术可以快速判断故障所在，缩短维修时间，以降低维修成本。￥5.9百度文库VIP限时优惠现在开通,立享6亿+VIP内容立即获取数控机床自动回转刀架综述数控机床自动回转刀架综述摘要：数控机床是装备制造业的基础，振兴装备制造业首先要振兴数控机床业。一个国家 数控机床业的水平已经成为衡量该国制造业水平、工业现代化程度和国家综合竞争力的重要 标志，直接关系到国家经济建设和国防安全及战略地位。而数控车床为了能在工件的一次装 夹中完成工序加工，缩短辅助时间，减少多次装夹所引起的加工误差，必须带有自动回转刀 架。本文要对自动回转刀架的总体结构、主要的传动装置，以及以PLC 和单片机为控制系统 等方面进行分析。并对自动回转刀架的性能，要从实践中的故障分析去了解，并且要提出合 理的解决方法。第 1 页关键字：数控车床 自动刀架 转塔刀架 控制电路0 前言 中国数控机床工业是以利用国际技术资源开始的，在摒弃了以前作为消费者和加工中心 的被动形式下，现在已经发展到了国内企业在立足自主创新的同时开始涉及以利用国际资 源、增强国际竞争能力为主旨的国际投资。近十多年来，机床借助于微电子、计算机技术 的飞速发展，正向着高精度、多功能、高速化、高效率、复合加工功能、智能化等方向迈进， 明显地反映出时代的特征。自动回转刀架是数控车床的关键部件之它用来安装各种切削加工 **，直接影响数控车床的切削性能和工作效率。自动回转刀架是普遍采用的换刀方式，常 用方刀架和转塔式回转刀架

数控机床的自动换刀装置有哪些形式

各类数控机床的自动换刀装置的结构取决于机床的形式、工艺范围以及**的种类和数量等，主要可以分为以下几种形式\x0d\x0a①回转刀架换刀\x0d\x0a数控机床上使用的回转刀架是一种最简单搜燃的自动换刀装置，根据加工对象的不同，可以设计成四方刀架和六角刀架等多种形式，分别安装着四把、六把或更多的**，并按数控装置的指令换刀。回转刀架的结构上必须具有良好的强度和刚性，以承受粗加工时的切削抗力，由于车削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置，而加工工程中对刀尖位置一般不进行人工调整，因此更有必要选择可靠地定位方案和合理的定位结构，以保证回转刀架在每次转位之后，具有尽可能高的重复定位精度\x0d\x0a回转刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制，他的动作分为四个步骤：刀架抬起。刀架转位。刀架压紧。转位油缸复位\x0d\x0a回转刀架除了采用液压缸驱动转位和定位销定位以外，还可以采用电机/马氏机构转位和鼠齿定位，以及其他转位和定位机构。\x0d\x0a②更换主轴头换刀\x0d\x0a在带有旋转**的数控机床中，更换主轴头是一种比较简单的换刀方式，主轴头通常有卧式和立式两种，而且常用砖塔的转位来更换主轴头，以实现自动换刀，在砖塔的各个主轴头上，预先安装有各工序所需要的旋转**，当发出换刀指令时，各主轴头依次的转到加工位置，并接通主运动，使相应的主轴带动**旋转，而其他处于不加工位置上的主轴都与主运动脱亮漏弊开。\x0d\x0a由于空间位置的限制，主轴部件的结构不可能设计的十分坚实，因为影响了主轴系统的刚度敬族，为了保证主轴的刚度，主轴的数目必须加以限制，否则将会使结构尺寸大为增加。砖塔主轴头换刀方式的主要优点在于省去了自动松夹、卸刀、装刀、夹紧以及**搬运等一系列复杂的操作，从而提高了换刀的可能性，并显著的缩短了换刀时间，但由于结构上的原因，砖塔主轴头通常只适用于工序较少，精度要求不太敢的数控机床，如数控钻床等。\x0d\x0a③带刀库的自动换刀系统\x0d\x0a带刀库的自动换刀系统由刀库和**交换装置如机械手等组成，目前他是多工序数控机床上应用最为广泛的换刀方法\x0d\x0a整个换刀过程较为复杂，首先把加工过程中需要使用的全部**分别安装在标准的刀柄上，在机外进行尺寸育调整之后，按一定的方式放入刀库，换刀时先在到库中进行选刀，并由**交换装置分别动刀库和主轴上取出**，在进行**交换之后，将新道具装入主轴，把就**放回刀库。存放**的刀库具有较大的容量，它既可安装在主轴箱的侧面或上方，也可作为单独部件安装的机床以外，并有搬运装置运动**。\x0d\x0a带刀库的自动换到数控机床主轴箱与砖塔主轴头相比较，由于主轴箱内只有一个主轴，设计主轴部件时就有可能充分增强它的刚度，因而能够满足精密加工的要求，另外刀库可以存放数量很大的**，因为能够进行复杂零件的多工序加工，这样就明显的提高了机床的适应性和加工效率。所以带刀库的自动换刀装置特别适用于数控钻、铣、镗床。但这种换刀方式的整个过程动作较多，换刀时间长，系统较为复杂，降低了工作可靠性。

数控机床刀架旋转的原理

刀架里又一个旋转机构和一个锁紧机构。四个等分的地方分别有四个霍尔元件。换刀过程：1、锁紧机构松开；2、刀架旋转，当开始旋转后碰到第一个霍尔元件时就是刀架转了90度，碰到第二个霍尔元件时就是刀架转了180度；3、锁紧机构锁紧。

普通车床的刀架转位锁紧机构

普通车床的刀架转位锁紧机构是在刀架与小托板的接触面上，刀架下方滚汪磨有一缺口，小托板上钻有一孔，孔中有一弹簧扮逗和销子，销子前面磨掉半圆柱，令半圆柱有一斜角，故刀架只厅备卖能正转不能反转，转位后扳紧手柄锁紧。

数控车床刀架工作原理

数控车床刀架工作原理是在加工的过程中，当端面齿盘上的定位销拔出后，切削力过大或撞刀时，刀盘会产生微量转动，圆光栅将传动转换成脉冲信号送给数控系统，正常时用于刀盘上**刀位的计数；撞刀时用于产生刀架报警信号。刀盘的转动可根据最近找刀原则实现正反向转动，以达到快速找力的目的。

它属于四工位刀架，由电动机、蜗轮和蜗杆结构、丝杠和螺母结构、霍尔元件定位系统等组成，正转时，电动机通过涡轮和蜗杆结构将驱动传给丝杠，螺母和转动的刀架是键槽联结，即螺母和转动的刀架只能做相对上下滑动，而不能相对转动。

而螺母与电机底座是通过齿面啮合形成定位机构，在这对啮合齿脱开之前，螺母是不能转动的，也就是转动的刀架也是不能转动，刚刚开始，由于丝杠的顺时针旋转，螺母相对于转动的刀架向上移动。

当啮合齿脱开后，通过销钉和止推槽的作用，使得丝杠转动→螺母转动一刀架转动→进行换刀，到指定的工位时，通过霍尔元件定位系统将到位信号传递给数控装置系统，从而停止转动，通过霍尔元件定位系统和辅助定位销钉进行位置的定位。

数控装置控制刀架换刀电动机进行一定延时的反转信号，因为止推销钉的作用，螺母系统和刀架系统不能反转，因而螺母系统顺着丝杠向下移动，直到两对啮合齿重新啮合为止，这样完成了整个换刀的过程。

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扩展资料

数控机床上的刀架是安放**的重要部件，许多刀架还直接参与切削工作，如卧式车床上的四方刀架，转塔车床的转塔刀架，回轮式转塔车床的回轮刀架，自动车床的转塔刀架和天平刀架等。这些刀架既安放**，而且还直接参与切削，承受极大的切削力作用，所以它往往成为工艺系统中的较薄弱环节。

随着自动化技术的发展，机床的刀架也有了许多变化，特别是数控车床上采用电(液)换位的自动刀架，有的还使用两个回转刀盘。

加工中心则进一步采用了刀库和换刀机械手，定现了大容量存储**和自动交换**的功能，这种刀库安放**的数量从几十把到上百把，自动交换**的时间从十几秒减少到几秒甚至零点几秒。

因此，刀架的性能和结构往往直接影响到机床的切削性能、切削效率和体现了机床的设计和制造技术水平。

回转刀架是数控车床最常用的一种典型换刀刀架，一般通过液压系统或电气来实现机床的自动换刀动作，根据加工要求可设计成四方、六方刀架或圆盘式刀架，并相应地安装4把、6把或更多的**。

自动回转刀架的工作原理

数控车床上使用的回转刀架是一种最简单的自动换刀装置，根据不同加工对象，可以设计成四方刀架和六角刀架等多种形式。回转刀架上分别安装着四把、六把或更多的**，并按数控装置的指令换刀。

回转刀架在结构上应具有良好的强度和刚性，以承受粗加工时的切削抗力。由于车削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置，对于数控车床来说，加工过程中刀尖位置不进行人工调整，因此更有必要选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证回转刀架在每一次转位之后，具有尽可能高的重复定位精度（一般为0.001~0.005）。

数控车床回转刀架动作的要求是：刀架抬起、刀架转位、刀架定位和夹紧刀架。为完成上述动作要求，要有相应的机构来实现，下面就以WZD4型刀架（图1）为例说明其具体结构。

图1  数控车床方刀架结构

1-电机  2-联轴器  3-蜗杆轴  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

该刀架可以安装四把不同的**，转位信号由加工程序指定。当换刀指令发出后，小型电机1起动正转，通过平键套筒联轴器2使蜗杆轴3转动，从而带动蜗轮4转动。刀架体7内孔加工有螺纹，与丝杠连接，蜗轮与丝杠为整体结构。当蜗轮开始转动时，由于加工在刀架底座5 和刀架体7 上的端面齿处在啮合状态，且蜗轮丝杠轴向固定，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联接，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剖示所示），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转动时带着电刷座10转动，当转到程序指定的刀号时，定位销15在弹簧的作用下进入粗定位盘6的槽中进行粗定位，同时电刷13接触导体使电机1反转，由于粗定位槽的限制，刀架体7不能转动，使其在该位置垂直落下，刀架体7和刀架底座5上的端面齿啮合实现精确定位。电机继续反转，此时蜗轮停止转动，蜗杆轴3自身转动，当两端面齿增加到一定夹紧力时，电机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。当刀架定位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卧式车床的数控化改造中得到广泛的应用。回转刀架一般采用液压缸驱动转位和定位销定位，也有采用电动机-马氏机构转位和鼠盘定位，以及其它转位和定位机构。