【文章內(nèi)容簡介】 濟型數(shù)控車床方刀架是在普通車床四方刀架的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種自動換刀裝置，其功能和普通四方刀架一樣：有 四個刀位，能裝夾四把不同的刀具，方刀架回轉(zhuǎn) 90`時，刀具變換一個刀位，但方刀架的回轉(zhuǎn)和刀位號的選擇是由加工程序指令控制的。換刀時方刀架的動作順序是：刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位和刀架夾緊。完成上述動作要求，有相應(yīng)的機構(gòu)來實現(xiàn)。 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，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)刀架動作根據(jù)數(shù)控指令進行，由液壓系統(tǒng)通過電磁換向閥進行控制，其動作過程分為如下四個步驟：（ 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。 [2]如果定位、壓緊動作正常，刀架會發(fā)出信號表示已完成換刀過程，可進行切削加工。 盤形自動回轉(zhuǎn)刀架 盤形自動回轉(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 標準刀具和刀桿截面為 25mm*25mm 的可調(diào)工具， C 型可用尺寸為20mm*20mm*125mm 的標準刀具。鏜刀桿直徑最大為 32mm。該種刀架更換和對刀十分方便。刀位選擇由刷形選擇器進行，松開、夾緊位置檢測由微動開關(guān)控制。整個刀架控制是一 個純電氣系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單。 車削中心的動力刀架 車削中心的動力刀架的刀盤上可以安裝各種非動力輔助刀夾（車刀夾、鏜刀夾、彈簧刀夾、莫氏刀柄），夾持刀具進行加工，還可安裝動力刀夾進行主動切削，配合主機完成車、銑、鉆、鏜等各種復(fù)雜工序，實現(xiàn)加工程序自動化、高效化。該刀架采用端齒盤作為分度定位元件，刀架轉(zhuǎn)位由三相異步電機驅(qū)動，電動機內(nèi)部帶有制動機構(gòu)，刀位由二進制絕對編碼起器識別，并可雙向轉(zhuǎn)位和任意刀位就近選刀。動力刀具由交流伺服電機驅(qū)動，通過同步齒形帶、傳動軸、傳動齒輪、端面齒離合器將動力傳遞到動力刀夾，再通過刀夾 內(nèi)部的齒輪傳動，刀具回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)主動切削。 宿遷澤達職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 7 刀架工作原理 該裝配圖為螺旋升降式四方回轉(zhuǎn)刀架，其工作原理見圖： 圖 31 數(shù)控車床四工位刀架結(jié)構(gòu) 1直流伺服電動機； 2聯(lián)軸器； 3蝸桿軸； 4蝸輪絲杠； 5刀架底座； 6粗定位盤；7刀架體； 8球頭銷； 9轉(zhuǎn)為套； 10電刷座； 11發(fā)信號； 12螺母； 1 14電刷； 15粗定位 圖 31所示為經(jīng)濟型數(shù)控機床常用方刀架結(jié)構(gòu)，該刀架可以安裝四把不同的刀具轉(zhuǎn)位信號有加工程序指定。其工作過程為：刀架抬起 — 刀架轉(zhuǎn)位 — 刀架定位 — 夾緊刀架。 刀架抬起 當數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令后，電動機 1啟動正常，通過套筒連軸器 2 使蝸桿軸 3轉(zhuǎn)動，從而帶動蝸輪絲杠 4轉(zhuǎn)動。刀架體 7的內(nèi)孔加工有螺紋，與蝸輪絲杠旋合，蝸輪與絲杠為整體結(jié)構(gòu)。蝸輪絲杠內(nèi)孔與刀架中心軸式間隙配合，在轉(zhuǎn)位換刀時，中心軸固定不動，蝸輪絲杠繞中心軸旋轉(zhuǎn)。當蝸輪開始轉(zhuǎn)動時，由于刀架底座 5和刀架體 7 上的端面齒處在嚙合狀態(tài)，且蝸輪絲杠軸向固定，因此刀架體 7抬起。 刀架轉(zhuǎn)位 當?shù)都荏w抬至一定距離后，刀架底座 5和刀架體 7的端面齒脫開，轉(zhuǎn)位套9 用銷釘與蝸輪絲杠 4 聯(lián)接，隨蝸輪絲杠一同轉(zhuǎn)動，當端面齒完全脫開時轉(zhuǎn)位套正好轉(zhuǎn) 過160176。（如圖所示），球頭銷 8在彈簧力的作用下進入轉(zhuǎn)位套 9的槽中，帶動刀架體轉(zhuǎn)位。 刀架定位 刀架體 7 轉(zhuǎn)動時帶著電刷座 10 轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)到程序指定的刀號時，粗定位銷 15 在彈簧力的作用下進入粗定位盤 6的槽中進行粗定位，同時電刷 13接觸導體使電動機 1 翻轉(zhuǎn)。由于粗定位槽的限制，刀架體 7 不能轉(zhuǎn)動，使其在該位置垂直落下，刀架體 7和刀架底座 5上的端面齒嚙合實現(xiàn)精確定位。 夾緊刀架 電動機繼續(xù)反轉(zhuǎn)，此時蝸輪停止轉(zhuǎn)動，渦桿軸 3自身轉(zhuǎn)動，當兩端面齒增加到一定夾緊力時，電動機 1停止轉(zhuǎn)動。 譯碼裝置由發(fā)信體 組成，電刷 13負責發(fā)信號，電刷 14 負責位置判斷當?shù)都芏ㄋ捱w澤達職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 8 位出現(xiàn)過位或不到位時，可松開螺母 12，調(diào)好發(fā)信體 11 與電刷 14 的相對位置。 M3 ~K A 1K A 2K M 1 K M 2L3 8 0 V A CK M 2K M 1繼 電 器數(shù)字輸出N刀 架 電 機交 流 接 觸 器 圖 32 電動刀架電機的控制硬件連接圖 當 PLC 應(yīng)用程序由數(shù)控系統(tǒng)的信號接口或從機床控制面板得到換刀指令后，控制刀架電機正轉(zhuǎn)，同時通過 PLC 的數(shù)字輸入監(jiān)控刀架的實際位置。如果刀架的實際位置等于指令刀具的位置， PLC 應(yīng)用程序控制刀架電機反轉(zhuǎn)鎖緊，并啟動延時控制。延時時間到達后，刀架反轉(zhuǎn)停止，換刀 過程結(jié)束 。 4 數(shù)控車床刀架的 PLC控制 可編程邏輯控制器（ PLC）的作用 數(shù)控機床的自動控制由 CNC和 PLC 共同完成，其中 CNC負責完成與數(shù)字運算和管理有關(guān)的功能，如編輯加工程序、插補運算、譯碼、位置伺服控制等； PLC 負責完成與邏輯運算有關(guān)的各種動作。 PLC 接受 CNC 控制代碼 M（輔助功能）、 S(主軸轉(zhuǎn)速 )、 T（選刀、換刀）等順序動作信息，對其進行譯碼后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制信號，驅(qū)動輔助裝置完成一系列開關(guān)動作，如裝夾工件、更換刀具和開關(guān)切削液等。 PLC 是一種專門應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，以微處理器為基礎(chǔ)的通 用型自動控制裝置，這種裝置的主要作用是解決工業(yè)設(shè)備邏輯關(guān)系與開關(guān)量控制，故稱為可編程邏輯控制器 PLC（ prammable logic controller） 。 [1]在數(shù)控機床上使用 PLC 取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，使得數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)更加緊湊，功能更豐富，響應(yīng)速度更快，工作更可能 。 可編程邏輯控制器（ PLC）的組成 數(shù)控機床的控制可分為兩大部分：一部分是坐標軸運動的位置控制；另一部分是數(shù)控機床加工過程的順序控制。 [1]在討論 PLC、 CNC 和機床各機械部件、機床輔助裝置、強電回路之間的關(guān)系時，常把數(shù)控機 床分為“ NC 側(cè)”（數(shù)控系統(tǒng)側(cè)）和“ MT 側(cè)”（機床側(cè)）兩大部分。“ NC 側(cè)”包括 CNC 系統(tǒng)的硬件和軟件、與 CNC 系統(tǒng)連接的外部設(shè)備：“ MT 側(cè)”包括機床機械部分及其液壓、氣壓、冷卻、潤滑、排屑等輔助裝置、機床操作面板、繼電器線路和機床強電線路等。 PLC 處于 CNC 和 MT 之間，對 NC側(cè)和 MT 側(cè)的輸入、輸出信號進行處理。 MT側(cè)順序控制的最終對象隨數(shù)控機床的類型、結(jié)構(gòu)、輔助裝置等不同而有很大差別。機床機構(gòu)越復(fù)雜，輔助裝置越多，最終受控對象也越多。一般來說，最終受控對象的數(shù)量和順序控制程序的復(fù)雜程度從低到高依次為 CNC 車 床、 CNC 銑床、加工中心、 FMC、 FMS。 宿遷澤達職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 9 5 自動換刀的電器控制 刀架電氣控制系統(tǒng) 電動刀架為四工位，每個刀位對應(yīng)一個刀位到位信號，當?shù)都苓\動經(jīng)過工位時，發(fā)出相應(yīng)的控制信號，使得電機反轉(zhuǎn)，對銷反靠，雙端齒精定位，螺紋升降夾緊，電機運動停止。 數(shù)控刀架轉(zhuǎn)到工位時，由安裝在刀架