fanuc數(shù)控車床的刀架控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-25 08:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 械液壓傳動(dòng)結(jié)構(gòu)到所需工位間的轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)構(gòu)主要分為間歇分度結(jié)構(gòu)和連續(xù)分度機(jī)構(gòu)。快速換刀一般選用雙向旋轉(zhuǎn)的連續(xù)分度機(jī)構(gòu)。（3）預(yù)定位裝置 到達(dá)所需的工位后，停止分度運(yùn)動(dòng)，以便于齒盤正確嚙合。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)刀架，利用伺服電機(jī)編碼器作為預(yù)定位。（4）松開、剎緊裝置 齒盤副的松開剎緊。為了完成快速殺緊和得到的殺緊力，松開和剎緊一般選用液壓和機(jī)械等來實(shí)現(xiàn)松開和剎緊。（5）精定位裝置 刀具在切削時(shí)需要很高的剛性和定位精度，因此刀架都選用齒盤副做的精度定位元件。（6）發(fā)信裝置 包括工位信號(hào)（編碼器）和動(dòng)作控制信號(hào)。（7）裝刀裝置 包括刀盤、刀夾及夾刀裝置。目前刀盤有2種模式：歐式VDI、日式槽刀盤。德國標(biāo)準(zhǔn)VDI刀盤DIN69880和DIN69881標(biāo)準(zhǔn)。（8）數(shù)控刀架換刀動(dòng)作 系統(tǒng)發(fā)出指令——齒盤松開——刀架旋轉(zhuǎn)分度——到達(dá)目標(biāo)工位并發(fā)信號(hào)給系統(tǒng)——預(yù)定位——齒盤鎖緊精定位——系統(tǒng)確認(rèn)后工件切削。為滿足不同工件的加工要求，數(shù)控刀架分為12工位，形式為立式和臥式。 刀架的分類按刀架的回轉(zhuǎn)軸線分類，有繞水平軸旋轉(zhuǎn)分度和繞垂直軸旋轉(zhuǎn)分度兩大類。按裝刀數(shù)來分常見的有四工位電動(dòng)刀架和六工位電動(dòng)刀架等。按機(jī)械定位方式分，常見的有端齒盤定位，三齒盤定位，斜板圓銷轉(zhuǎn)位電動(dòng)刀架等。三齒盤定位電動(dòng)刀架(又稱為“免抬刀架”)可實(shí)現(xiàn)上刀體不抬起而順利地轉(zhuǎn)位換刀的要求，排除了冷卻液、加工屑對(duì)刀架轉(zhuǎn)位時(shí)的影響，較為可靠地解決了刀架的密封問題。斜板圓銷轉(zhuǎn)位電動(dòng)刀架結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。 刀架的幾種典型結(jié)構(gòu)如圖31 所示，電機(jī)經(jīng)彈簧安全離合器至蝸輪副帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，螺母舉起刀架使端齒盤的上盤與下盤分離，隨即帶動(dòng)刀架旋轉(zhuǎn)到位，然后發(fā)信號(hào)使電機(jī)反轉(zhuǎn)鎖緊，使刀架換位，進(jìn)行切削加工。螺母升降式零件多，但加力可靠，精度較高，許多刀架都利用這種原理設(shè)計(jì)。圖31 螺旋轉(zhuǎn)位刀架 1內(nèi)裝信號(hào)盤2刀架 3端齒盤 4電機(jī)5安全離合器（2）數(shù)控車床方刀架 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床方刀架是在普通車床四方刀架的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種自動(dòng)換刀裝置，其功能和普通四方刀架一樣：有四個(gè)刀位，能裝夾六把不同的刀具，方刀架回轉(zhuǎn)90`時(shí)，刀具變換一個(gè)刀位，但方刀架的回轉(zhuǎn)和刀位號(hào)的選擇是由加工程序指令控制的。換刀時(shí)方刀架的動(dòng)作順序是：刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位和刀架夾緊。完成上述動(dòng)作要求，有相應(yīng)的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。（3）轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)刀架轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)刀架適用與盤類零件加工。在加工軸類零件時(shí)，可以換用四方回轉(zhuǎn)刀架。由于兩者底部安裝尺寸相同，更換刀架十分方便?；剞D(zhuǎn)刀架動(dòng)作根據(jù)數(shù)控指令進(jìn)行，由液壓系統(tǒng)通過電磁換向閥進(jìn)行控制，其動(dòng)作過程分為如下四個(gè)步驟：（1）、刀架抬起，（2）、刀架轉(zhuǎn)位、（3）、刀架壓緊，（4）、轉(zhuǎn)位液壓缸復(fù)位。如果定位、壓緊動(dòng)作正常，刀架會(huì)發(fā)出信號(hào)表示已完成換刀過程，可進(jìn)行切削加工。（4）盤形自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架盤形自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架根據(jù)刀位又可分為A型、B型和C型，其中A型和B型刀架可配置12把刀具，C型可配置8把刀具。A、B型回轉(zhuǎn)刀盤的外切刀可使用25mm*150mm標(biāo)準(zhǔn)刀具和刀桿截面為25mm*25mm的可調(diào)工具，C型可用尺寸為20mm*20mm*125mm的標(biāo)準(zhǔn)刀具。鏜刀桿直徑最大為32mm。該種刀架更換和對(duì)刀十分方便。刀位選擇由刷形選擇器進(jìn)行，松開、夾緊位置檢測由微動(dòng)開關(guān)控制。整個(gè)刀架控制是一個(gè)純電氣系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單。 八工位刀架（5）車削中心的動(dòng)力刀架車削中心的動(dòng)力刀架的刀盤上可以安裝各種非動(dòng)力輔助刀夾（車刀夾、鏜刀夾、彈簧刀夾、莫氏刀柄），夾持刀具進(jìn)行加工，還可安裝動(dòng)力刀夾進(jìn)行主動(dòng)切削，配合主機(jī)完成車、銑、鉆、鏜等各種復(fù)雜工序，實(shí)現(xiàn)加工程序自動(dòng)化、高效化。該刀架采用端齒盤作為分度定位元件，刀架轉(zhuǎn)位由三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部帶有制動(dòng)機(jī)構(gòu)，刀位由二進(jìn)制絕對(duì)編碼起器識(shí)別，并可雙向轉(zhuǎn)位和任意刀位就近選刀。動(dòng)力刀具由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過同步齒形帶、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)齒輪、端面齒離合器將動(dòng)力傳遞到動(dòng)力刀夾，再通過刀夾內(nèi)部的齒輪傳動(dòng)，刀具回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)切削。在本課題中以六工位刀架為例，因此系統(tǒng)發(fā)出換刀信號(hào)，通過PMC輸出一個(gè)刀架正轉(zhuǎn)信號(hào)，刀架電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，刀架開始找刀。刀架的刀位檢測電路在正向旋轉(zhuǎn)的過程中輸出刀位信號(hào)，刀位檢測電路如圖所示，每個(gè)刀位各有一個(gè)霍爾位置檢測開關(guān)，各刀具按順序依次經(jīng)過磁發(fā)體位置產(chǎn)生相應(yīng)的刀位信號(hào)輸入到PMC中，當(dāng)實(shí)際刀位和目的刀位寄存器中的刀位相一致時(shí)，道具到位。系統(tǒng)通過PMC輸出刀位反轉(zhuǎn)信號(hào)，刀架下降、鎖緊，刀架反轉(zhuǎn)時(shí)間可以通過程序進(jìn)行設(shè)定，時(shí)間不宜過長或過短，過長就有可能燒壞電動(dòng)機(jī)或造成電動(dòng)機(jī)過熱空氣開關(guān)跳閘，時(shí)間過短就有可能造成刀架不能夠鎖緊。刀架鎖緊以后，整個(gè)換刀過程結(jié)束。 刀架檢測電路對(duì)于六工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架來說，它最多裝有六把刀具，微機(jī)系統(tǒng)控制的任務(wù)，就是選中任意一把刀具，讓其回轉(zhuǎn)到工作位置。 刀架外觀圖經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床刀架式在普通車床六方位刀架的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種自動(dòng)換刀裝置，其功能和普通四方位刀架一樣：有6個(gè)刀位，能夾持六把不同功能的刀具，方刀架回轉(zhuǎn)60176。時(shí)，刀架交換一個(gè)刀位，但方刀架回轉(zhuǎn)和刀位號(hào)的選擇是由加工程序指令控制的。下面就以六工位刀架為例來說明其結(jié)構(gòu)與原理。 盤行自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)示意圖1—刀架； 3—鼠牙盤； 4—滑塊； 5—蝸輪； 6—軸； 7—蝸桿 8,9,10—傳動(dòng)齒輪； 11—電動(dòng)機(jī)； 12—微動(dòng)開關(guān)； 13—小軸；14—圓盤；15—壓板； 16—調(diào)節(jié)鍥鐵該刀架的工作過程為：刀架松開刀架轉(zhuǎn)位刀架定位鎖緊刀架轉(zhuǎn)位結(jié)束。（1） 刀架松開轉(zhuǎn)位開始時(shí)，電動(dòng)機(jī)11開始轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪10帶動(dòng)蝸桿7旋轉(zhuǎn)，從而使蝸輪內(nèi)孔有螺紋，與軸6上的螺紋配合。這時(shí)軸6不能回轉(zhuǎn)，當(dāng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使軸6沿軸向左移動(dòng)，因?yàn)榈都?與軸6,、活動(dòng)鼠牙盤2是固定在一起的，所以刀盤和鼠牙盤也向左移動(dòng)，鼠牙盤2和3脫開。（2） 刀架轉(zhuǎn)位在軸6上有兩個(gè)對(duì)稱槽，內(nèi)裝滑塊4，在鼠牙盤脫開后，蝸輪轉(zhuǎn)到一定角度與蝸輪固定在一起的圓盤14上的凸塊便碰到滑塊4，蝸輪便通過圓
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