【正文】 刀架電動(dòng)機(jī)帶過(guò)載保護(hù)的電源空開(kāi) 3 KM KM5 刀架電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制交流接觸器 4 KA1 由急停控制的中間繼電器 5 KA KA7 刀架電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制中間繼電器 6 S1~S4 刀位檢測(cè)霍爾開(kāi)關(guān) 7 SB11 手動(dòng)刀位選擇按 鈕 8 SB12 手動(dòng)換刀啟動(dòng)按鈕 9 RC4 三相滅弧器 10 RC RC8 單相滅弧器 自動(dòng)刀架控制涉及到的 I/O 信號(hào)如下： PLC 輸入信號(hào)： ：刀架電動(dòng)機(jī)過(guò)熱報(bào)警輸入； ~： 1~4 號(hào)刀到位信號(hào)輸入； ：手動(dòng)刀位選擇按 鈕信號(hào)輸入； ：手動(dòng)換刀啟動(dòng)按鈕信號(hào)輸入； PLC 輸出信號(hào)： ：刀架正轉(zhuǎn)繼電器控制輸出； ：刀架反轉(zhuǎn)繼電器控制輸出。刀架電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí) ,刀架鎖緊定位。為了防止電源短路和電氣互鎖 ,在刀架 電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器線圈、接觸器線圈回路中串入了反轉(zhuǎn)繼電器、接觸器常閉觸點(diǎn) ,反轉(zhuǎn)繼電器、接觸器線圈回路中串入了正轉(zhuǎn)繼電器、接觸器常閉觸點(diǎn)。 （ 2）刀架電動(dòng)機(jī)的控制 。 在圖 8． 2中 ,先將 QF QF3空氣開(kāi)關(guān)合上 ,在圖 8． 5中 ,當(dāng)機(jī)床未壓限位開(kāi)關(guān)、伺服未報(bào)警、急停未壓下、主軸未報(bào)警時(shí) ,KA KA3繼電器線圈通電 ,繼電器觸點(diǎn)吸合 ,并且 PLC 輸出點(diǎn) YOO發(fā)出伺服允許信號(hào) ,KAl繼電器線圈通電 ,繼電器觸點(diǎn)吸合 ,在圖 8． 4中 ,KMl交流接觸器線圈通電 ,交流接觸器觸點(diǎn)吸合 ,KM3主軸交流接觸器線圈通電 ,在圖 81中交流接觸器主觸點(diǎn)吸合 ,主軸變頻 器加上 AC380V電壓；若有主軸正轉(zhuǎn)或主軸反轉(zhuǎn)及主軸轉(zhuǎn)速指令時(shí)(手動(dòng)或自動(dòng) ),在圖 8． 5中 ,PLC輸出主軸正轉(zhuǎn) YlO或主軸反轉(zhuǎn) Y11有效、主軸轉(zhuǎn)速指令輸出對(duì)應(yīng)于主軸轉(zhuǎn)速的直流電壓值 (O～ lOV)至主軸變頻器上 ,主軸按指令值的轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)；當(dāng)主軸速度到達(dá)指令值時(shí) ,主軸變頻器輸出主軸速度到達(dá)信號(hào)給 PLC,主軸轉(zhuǎn)動(dòng)指令完成。 。 2．電源電路分析 圖 8． 3為 CK6140數(shù)控車床電氣控制中的電源回路圖 。 TCl 為三相伺服變壓器 ,將交流380V 變?yōu)榻涣?200V,供給伺服電源模塊。 QF QF QF QF5分別為主軸強(qiáng)電、伺服強(qiáng)電、冷卻電動(dòng)機(jī)、刀架電動(dòng)機(jī)的空氣開(kāi)關(guān) ,它們的作用是接通電源及短路、過(guò)流時(shí)起保護(hù)作用；其中 QFQF5 帶輔助觸頭 ,該觸點(diǎn)輸入到 PLC,作為 QF QF5 的狀態(tài)信號(hào) ,并且這兩個(gè)空開(kāi)的保護(hù)電流為可調(diào)的 ,可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)調(diào)節(jié)空開(kāi)的設(shè)定值 ,起到過(guò)流保護(hù)作用。 1． 主回路分析 圖 8． 2是 CK6140 數(shù)控車床電氣控制中的 380V 強(qiáng)電回路。刀架電氣控制部分如圖二所示。下面我們分析 PLC 控制下的換刀過(guò)程。實(shí)現(xiàn)刀架的順序控制。以 CK6140數(shù)控車床電氣控制電路為例 數(shù)控機(jī)床刀架是由機(jī)床 PLC 來(lái)進(jìn)行控制，對(duì)于普通的四工位刀架來(lái)說(shuō)，控制比較簡(jiǎn)單，一般用于普通的車床。換刀電機(jī)有步進(jìn)、直流和異步電機(jī)之分，這些電動(dòng)刀架的旋轉(zhuǎn)、定位由 NC裝置發(fā)出信號(hào)，控制其動(dòng)作。一般經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的進(jìn)給采用步進(jìn)電機(jī)，進(jìn)給電機(jī)的運(yùn)動(dòng)由 NC裝置實(shí)現(xiàn)信號(hào)控制。主軸傳動(dòng)為一級(jí)傳動(dòng)，去掉了主軸的變速齒輪箱，采用了變頻器實(shí)現(xiàn)主軸無(wú)級(jí)變速。數(shù)控機(jī)床對(duì)于安全性和可靠性有很高的要求，因此，控制線路中設(shè)置了一系列電氣保護(hù)環(huán)節(jié)。了解電氣控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)和電器元件的分布狀況及控制要求等內(nèi)容之后 ,便可以閱讀分析電氣原理圖?，F(xiàn)以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車為例介紹數(shù)控機(jī)床的電氣 控制線路。步進(jìn)電機(jī)有步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置，直流伺服電機(jī)有直流伺服驅(qū)動(dòng)裝置，交流伺服電機(jī)有交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)裝置位于數(shù)控裝置和機(jī)床之間，包括進(jìn)給驅(qū)動(dòng)和主軸驅(qū)動(dòng)裝置。普通機(jī)床與數(shù)控機(jī)床的主要區(qū)別是數(shù)控機(jī)床的主軸調(diào)速和刀架的進(jìn)給全部自動(dòng)完成，即根據(jù)編程指令按要求執(zhí)行。 第 20 頁(yè) 共 53 頁(yè) 刀架 電氣控制 數(shù)控的電氣控制線路與普通機(jī)床電路有所不同，除了常用的電器控制線路外，它還有數(shù)控裝置。如果當(dāng)前刀位正是數(shù)控系統(tǒng)所要的刀位，那么就繼續(xù)執(zhí)行下一道指令。 c. 刀架壓緊 刀架轉(zhuǎn)位后，由微動(dòng)開(kāi)關(guān)發(fā)出的信號(hào)使電動(dòng)機(jī) 23 反轉(zhuǎn)，銷 13 使 刀架 8 定住而不隨軸套 10 回轉(zhuǎn)，于是刀架 8 向下位移，上下端齒 盤(pán)合攏壓緊。、 360176。 (如不到位，刀架還可繼續(xù)轉(zhuǎn)位 180176。軸套 10 的 外圓上有兩處凸起，可在套筒 9 內(nèi)孔中的螺旋槽內(nèi)滑動(dòng)，從而舉起 與 9 相連的刀架 8 及上端齒盤(pán) 6，使齒盤(pán) 6 與下端齒盤(pán) 5 分開(kāi)，完成刀 架抬起動(dòng)作。 ④ 刀架壓緊 刀架精確定位后，電機(jī)及許反轉(zhuǎn)，夾緊刀架，當(dāng)兩齒盤(pán)增加到一定夾緊力時(shí)， 電機(jī)由數(shù)控裝置停止反轉(zhuǎn)，防止電機(jī)不停反轉(zhuǎn)而過(guò)載毀壞，從而完成一次換刀過(guò)程?；?270176。 ③ 刀架定位 當(dāng)上刀架轉(zhuǎn)到需要到位后（旋轉(zhuǎn) 90176。 ② 刀架轉(zhuǎn)位 當(dāng)圓套 9 逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò) 150176。 工作過(guò)程可分為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位并壓緊等幾個(gè)步驟。主機(jī)系統(tǒng)指令下一道程序。具體工作程序；當(dāng)主機(jī)系統(tǒng)發(fā)出轉(zhuǎn)位信號(hào)后，刀架電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)蝸桿 19 轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿 19 帶動(dòng)蝸輪 2 轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸輪 2 與蝸桿 19 用鍵聯(lián)接，螺桿 9 的轉(zhuǎn)動(dòng)把夾緊輪 14 往上抬，從而使三齒 圈（內(nèi)齒圈、外齒圈和夾緊齒圈）都松開(kāi)，這時(shí)離合銷進(jìn)入離合盤(pán) 16 的槽內(nèi)，反靠銷26 同時(shí)脫離反靠盤(pán) 10 的槽子，上刀體 15 開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)?shù)扼w 15 轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的刀位時(shí)，磁鋼 22與發(fā)訊盤(pán) 24 上的霍爾元件相對(duì)應(yīng)，發(fā)出到位信號(hào)。 如 下 圖 81 所示立式四方刀架結(jié)構(gòu)。 四方刀架結(jié)構(gòu) 四方刀架是回轉(zhuǎn)刀架的一種，它 的外形是四方形的，同時(shí) 具有四個(gè)刀位 。它必須在主軸停車之后才能進(jìn)行，但停車時(shí)撥動(dòng)滑移齒輪嚙合又可能出現(xiàn)“頂齒”現(xiàn)象。 它是 通過(guò)若干個(gè)安裝在 第 16 頁(yè) 共 53 頁(yè) 各傳動(dòng)軸上的離合器的吸合和分離的不同組合來(lái)改變齒輪的傳動(dòng)路線，實(shí)現(xiàn)主軸的變速。 回轉(zhuǎn)刀架采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)離合器定位 如下圖（ a）所示為螺母升降轉(zhuǎn)位刀架，電動(dòng)機(jī)經(jīng)彈簧安全離 合器到蝸輪副帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，螺母舉起刀架使上齒盤(pán)與下齒盤(pán)分離，隨即帶動(dòng)刀架旋轉(zhuǎn)到位，然后給系統(tǒng)發(fā)信號(hào)螺母反轉(zhuǎn)鎖緊。 (4)轉(zhuǎn)位液壓缸復(fù)位 刀架壓緊之后，壓力油從 d 孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位液壓缸的右腔，活塞 6帶動(dòng)齒條復(fù)位，由于此時(shí)端齒離合器已脫開(kāi)，齒條帶動(dòng)齒輪 3 在軸上空轉(zhuǎn)。刀架體 2 下降時(shí)，定位活動(dòng)插銷 10與另一個(gè)固定插銷 9卡緊，同時(shí)齒輪 3與齒圈 4的錐面接觸，刀架在新的位置定位并夾緊。 (3)刀架壓緊 刀架轉(zhuǎn)位之后，壓力油從 b孔進(jìn)入壓緊液壓缸上腔，活塞 1帶動(dòng)刀架體 2 下降。通過(guò)端齒離合器使刀架轉(zhuǎn)過(guò) 60186。同時(shí)，活塞桿下端的端齒離合器與空套齒輪 5 結(jié)合。由于兩者底部安裝尺寸相同，更換刀架十分方便。 回轉(zhuǎn)刀架采用液壓缸轉(zhuǎn)位和定位銷定位的方式 圖 817 為數(shù)控車床六角回轉(zhuǎn)刀架，它適用于盤(pán)類零件的加工。 數(shù)控機(jī)床使用的回轉(zhuǎn)刀架是最簡(jiǎn)單的自動(dòng)換刀裝置，有四方刀架、六角刀架，即在其上裝有四把、六把或更多的刀具。由于車削加工精度在很大程度上取決于刀尖位置，對(duì)于數(shù)控車床來(lái)說(shuō)，加工過(guò)程中刀具位置不進(jìn)行人工調(diào)整，因此更有必要選擇可靠的定位方案和合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位之后，具有盡可能高的重復(fù)定位精度（一般為 ～ ）。 最重要的是在工件加工過(guò)程中還提供切削力 、定位精度 。 刀架作為數(shù)控車床的重要配置，在機(jī)床運(yùn)行工作中起著至關(guān)重要的作用，一旦出現(xiàn)故障很可能造成工件報(bào)廢，甚至造成卡盤(pán)與刀 架碰撞的事故。 第 13 頁(yè) 共 53 頁(yè) b 分電機(jī)帶動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)兩種 (液壓驅(qū)動(dòng)的一般是臥式的 ) 如電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的轉(zhuǎn)塔刀架、液壓驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)塔刀架 ；兩者的區(qū)別在于采用的定位方式和驅(qū)動(dòng)方式不同。其中四方刀架是數(shù)控車床上最長(zhǎng)用的刀架之一。老式傳統(tǒng)車床刀架多為手動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)或少部分的電動(dòng)。刀架作為數(shù)控車床的重要部件。 數(shù)控車床使用的刀架是最簡(jiǎn)單的自動(dòng)換刀裝置，有四方刀架、六角刀架等，即在其上裝有四把刀、六把或更多的刀具?？梢栽O(shè)計(jì)成四方刀架、六角刀架或圓盤(pán)式軸向裝刀刀架等多種形式。而對(duì)自動(dòng)換刀裝置的基本要求是：換刀時(shí)間短，刀具重復(fù)定位精度高，有足夠的刀具存儲(chǔ)量，刀庫(kù)占地面積小及安全可靠等。它的原理采用蝸桿傳動(dòng)，上下齒盤(pán)嚙合，螺桿夾緊的工作原理。 數(shù)控刀架的高、中、低檔產(chǎn)品市場(chǎng)數(shù)控刀架作為數(shù)控機(jī)床必需的功能部件，直接影響機(jī)床的性能和可靠性，是機(jī)床的故障高發(fā)點(diǎn)。我國(guó)數(shù)控車床經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，特別是近幾年迅速的發(fā)展，與國(guó)際先進(jìn)水平的差距在逐年縮小。 國(guó)外數(shù)控車床的發(fā)展目的在于提高加工精度和縮短制造周期。為確保國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的大發(fā)展，就必須把數(shù)控機(jī)床附件盡快搞上去。 有關(guān)人士指出，數(shù)控機(jī)床附件及其配套功能部件是我國(guó)機(jī)床工具制造業(yè) “十五 ”計(jì)劃重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)品。煙臺(tái)機(jī)床附件公司生產(chǎn)的 AK31 系列數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架是引進(jìn)意大利技術(shù)生產(chǎn)的高性能機(jī)床附件，特別適宜全功能數(shù)控車床 ，可多刀夾持，變向轉(zhuǎn)位和任意刀位就近選刀，實(shí)現(xiàn)了加工程序的自動(dòng)化、高效化。 煙臺(tái)機(jī)床附件公司是我國(guó)生產(chǎn)數(shù)控刀架的主要廠家之一。另外臥式刀架還有液動(dòng)刀架和伺服驅(qū)動(dòng)刀架。 目前國(guó)內(nèi)數(shù)控刀架以電動(dòng)為主，分為立式和臥式兩種。 這種主要由一般 (普通 )出發(fā)進(jìn)行研究討論 ,從而推出特殊的思路。在操作過(guò)程中需了解刀架的安裝、調(diào)試的基本知識(shí)，以便在出現(xiàn)故障后有一定解決故障的能力。然而操作者就需要具備一定的數(shù)控技術(shù)知識(shí)。我們要從制造業(yè)大國(guó)走向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)，必須大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為主的先進(jìn)制造技術(shù)。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）進(jìn) 度 表 日期 工作內(nèi)容 執(zhí)行情況 指導(dǎo)教師簽 第 7 頁(yè) 共 53 頁(yè) 字 指導(dǎo)教師 對(duì)進(jìn)度實(shí)施 情況總評(píng) . 評(píng)分 簽字 年 月 日 答 辯 組 評(píng)審意見(jiàn) 評(píng)分 組長(zhǎng)簽字 年 月 日 主考院校 評(píng)審意見(jiàn) 簽章 年 月 日 第 8 頁(yè) 共 53 頁(yè) 前言 當(dāng)前，高度發(fā)達(dá)的制造業(yè)和先進(jìn)的制造技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技水平的重要標(biāo)志之一，成為一個(gè)國(guó)家在競(jìng)爭(zhēng)激烈的國(guó)際市場(chǎng)上獲勝的關(guān)鍵因素。 題目難度分為： A、 B、 C、 D 四個(gè)等級(jí)。此外還對(duì)刀架安裝后調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的一些常見(jiàn)故障進(jìn)行故障排除，以便操作者能對(duì)常見(jiàn)故障進(jìn)行及時(shí)排除。 第 5 頁(yè) 共 53 頁(yè) 二、主要研究（設(shè)計(jì)）內(nèi)容、研究（設(shè)計(jì)）思想及工作方法或工作流程 主要 研究?jī)?nèi)容：數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架（四方刀架或電動(dòng)刀架）的安裝、調(diào)試。對(duì)于數(shù)控車床而言，現(xiàn)階段大多數(shù)是由普通機(jī)床進(jìn)行改裝而成經(jīng)濟(jì)的數(shù)控車床，這主要是為了減少投資。 雖然中國(guó)現(xiàn)在是制造業(yè)大國(guó)，但還不是制造業(yè)強(qiáng)國(guó)。這就要求設(shè)計(jì)的刀架具有具有轉(zhuǎn)位快，定位精度高，切向扭矩大的特點(diǎn)。對(duì)于某些依賴于進(jìn)口的高檔數(shù)控車床，如高精度數(shù)控車床和車削中心 (主軸徑跳軸跳 ≤)、適用耐熱合金和鈦合金零件加工的大功率、高扭矩?cái)?shù)控車床和車削中心等等要加強(qiáng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究攻關(guān)，突破其核心技術(shù)。實(shí)現(xiàn)上述目的之手段是實(shí)現(xiàn)機(jī)床多功能化和工序工種集成，開(kāi)發(fā)多種多樣復(fù)合化加工的機(jī)種，如增添銑削功能的復(fù)合加工車削中心、雙主軸多刀塔 (雙刀塔或四刀塔 )數(shù)控車床和車削中