【正文】 成工件報(bào)廢，甚至造成卡盤(pán)與刀架碰撞的事故。最重要的是在工件加工過(guò)程中還提供切削力、定位精度。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（～）。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。 回轉(zhuǎn)刀架必須具有良好的強(qiáng)度和剛度，以承受粗加工的切削力：同時(shí)要保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位的重復(fù)定位精度。在加工軸類零件時(shí)，可以用四方回轉(zhuǎn)刀架。圖817數(shù)控車床六角回轉(zhuǎn)刀架1－活塞 7－齒輪 5－空套齒輪6－活塞 9－固定插銷 12－觸頭 當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令后，壓力油由a孔進(jìn)入壓緊液壓缸的下腔，活塞1上升，刀架體2抬起，使定位用的活動(dòng)插銷10與固定插銷9脫開(kāi)。(2)刀架轉(zhuǎn)位通過(guò)端齒離合器使刀架轉(zhuǎn)過(guò)60186。 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。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。(4)轉(zhuǎn)位液壓缸復(fù)位如果定位和夾緊動(dòng)作正常，推桿11與相應(yīng)的觸頭12接觸，發(fā)出信號(hào)表示換刀過(guò)程已經(jīng)結(jié)束，可以繼續(xù)進(jìn)行切削加工。區(qū)別離合器是應(yīng)用電磁效應(yīng)接通或切斷運(yùn)動(dòng)的元件，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作。液壓缸是通過(guò)改變不同的通油方式可以使三聯(lián)齒輪獲得三個(gè)不同的變速位置。它增加了數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的復(fù)雜性，而且必須將數(shù)控裝置送來(lái)的信號(hào)先轉(zhuǎn)換成電磁閥的機(jī)械動(dòng)作，然后再將壓力油分配到相應(yīng)的液壓缸，因而增加了變速的中間環(huán)節(jié)，帶來(lái)了更多的不可靠因素。在加工零件時(shí)可以根據(jù)加工要求的不同可以同時(shí)一次性裝四把刀，所以叫它四方刀架。它是采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，三齒盤(pán)嚙合螺桿鎖緊的工作原理。系統(tǒng)收到信號(hào)后發(fā)出電機(jī)反轉(zhuǎn)延時(shí)信號(hào)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，上刀體15稍有反轉(zhuǎn)，反靠銷26進(jìn)入反靠盤(pán)10的槽子實(shí)行初定位，離合銷25脫離離合盤(pán)16的槽子，夾緊輪14往下壓緊內(nèi)外齒圈直至鎖緊，延時(shí)結(jié)束。四方刀架工作原理如下圖（a）所示為回轉(zhuǎn)刀架的工作原理為機(jī)械螺母升降轉(zhuǎn)位式刀架，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。其工作過(guò)程如下：①刀架抬起當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后, 通過(guò)接口電路使電機(jī)正轉(zhuǎn), 經(jīng)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)蝸輪帶動(dòng)絲桿螺母機(jī)構(gòu)8逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) ,此時(shí)由于齒盤(pán)5處于嚙合狀態(tài)，在絲桿螺母機(jī)構(gòu)8轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使上刀架體產(chǎn)生向上的軸向力將齒盤(pán)松開(kāi)并抬起,直至兩定位齒盤(pán)5 脫離嚙合狀態(tài),從而帶動(dòng)上刀架和齒盤(pán)產(chǎn)生“上臺(tái)”動(dòng)作。時(shí)，齒盤(pán)5完全脫開(kāi)，此時(shí)銷釘準(zhǔn)確進(jìn)入圓套9中的凹槽中，帶動(dòng)刀架體轉(zhuǎn)位。、180176。），數(shù)控裝置發(fā)出的換刀指令使霍爾開(kāi)關(guān)10 中的某一個(gè)選通,當(dāng)磁性板11 與被選通的霍爾開(kāi)關(guān)對(duì)齊后,霍爾開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)使電機(jī)反轉(zhuǎn),插銷7在彈簧力作用下進(jìn)入反靠盤(pán) 6地槽中進(jìn)行粗定位，上刀架體停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)繼續(xù)反轉(zhuǎn)，使其在該位置落下，通過(guò)螺母絲桿機(jī)構(gòu)8使上刀架移到齒盤(pán)5 重新嚙合, 實(shí)現(xiàn)精確定位。 經(jīng)傳動(dòng)裝置2驅(qū)動(dòng)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)1螺母機(jī)構(gòu)8齒盤(pán)5換刀過(guò)程a. 刀架抬起當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令后，電動(dòng)機(jī)23正轉(zhuǎn)，并經(jīng)聯(lián)軸套16軸17，由滑鍵(或花鍵)帶動(dòng)蝸桿1蝸輪軸軸套10轉(zhuǎn)動(dòng)。b. 刀架轉(zhuǎn)位刀架轉(zhuǎn)位 刀架抬起后，軸套10仍在繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)刀架8轉(zhuǎn)過(guò)90176。、270176。)，并由微動(dòng)開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)給數(shù)控裝置。蝸桿19繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)則產(chǎn)生軸向位移，壓縮彈簧22，套筒2l的外圓曲面壓縮開(kāi)關(guān)20使電動(dòng)機(jī)23停止旋轉(zhuǎn)，從而完成一次轉(zhuǎn)位換刀動(dòng)作順序系統(tǒng)發(fā)出換刀信號(hào) → 電機(jī)正轉(zhuǎn) → 上刀體轉(zhuǎn)位 → 到位信號(hào) → 電機(jī)反轉(zhuǎn)→粗定位 → 精定位夾緊 → 電機(jī)反轉(zhuǎn) → 回答信號(hào) → 加工順序進(jìn)行刀架邏輯控制圖如下圖所示，當(dāng)微機(jī)發(fā)出要刀信號(hào)時(shí)，首先要判斷刀位所處的位置是否是所要換刀位的位置。如果當(dāng)前刀位不是數(shù)控系統(tǒng)所要的刀位，那么通過(guò)刀架電機(jī)正轉(zhuǎn)將刀架進(jìn)行轉(zhuǎn)位，轉(zhuǎn)位信號(hào)是通過(guò)霍爾元件電路來(lái)檢測(cè)刀位轉(zhuǎn)位是否到位，刀位轉(zhuǎn)位信號(hào)到位刀架電機(jī)立即進(jìn)行發(fā)轉(zhuǎn)將刀架鎖緊，然后再執(zhí)行下一道指令。數(shù)控機(jī)床的組成結(jié)構(gòu)圖如圖8．1所示。數(shù)控裝置是整個(gè)數(shù)控機(jī)床的核心，機(jī)床的操作均由此發(fā)出。驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)控制電機(jī)不同，其控制電路形式也不同。機(jī)床電器控制裝置位于數(shù)控裝置與機(jī)床本體之間，它主要接收數(shù)控裝置發(fā)出的開(kāi)關(guān)命令控制機(jī)床主軸的啟停、正反轉(zhuǎn)、換刀、冷卻、潤(rùn)滑、液壓、氣壓等相關(guān)信號(hào)。輸入輸出裝置數(shù)控裝置驅(qū)動(dòng)控制裝 置機(jī)床電器控制裝置機(jī)床本體圖8．1數(shù)控機(jī)床的組成結(jié)構(gòu)圖電氣控制電路一般由主回路、控制電路和輔助電路等部分組成。按照先從主回路入手,根據(jù)伺服電動(dòng)機(jī)、輔助機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)和電磁閥等執(zhí)行電器的控制要求,分析它們的啟動(dòng)控制、方向控制、調(diào)速和制動(dòng)；再根據(jù)主回路中各伺服電動(dòng)機(jī)、輔助機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)和電磁閥等執(zhí)行電器的控制要求,逐一找出控制電路中的控制環(huán)節(jié)；最后分析電源顯示、工作狀態(tài)顯示、照明和故障報(bào)警等輔助電路部分。數(shù)控車床的機(jī)械部分比規(guī)格的普通車床更為緊湊和簡(jiǎn)潔。進(jìn)給移動(dòng)裝置采用滾珠絲桿，傳動(dòng)效率高、精度高、摩擦小。數(shù)控車床的刀架能自動(dòng)轉(zhuǎn)位。而其他的冷卻、液壓等電氣控制和普通機(jī)床的控制基本相同。我們分析車床刀架的控制原理其實(shí)就是指刀架的整個(gè)換刀過(guò)程，刀架的換刀過(guò)程其實(shí)是通過(guò)PLC對(duì)控制刀架的所有I/O信號(hào)進(jìn)行邏輯處理及計(jì)算。另外為了保證換刀能夠正確進(jìn)行，系統(tǒng)一般還要設(shè)置一些相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)來(lái)對(duì)換刀過(guò)程進(jìn)行調(diào)整。在分析之前，我們首先了解刀架控制的電氣部分。圖二中的a是刀架控制的強(qiáng)電部分，主要是控制刀架電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，來(lái)控制刀架的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)；圖b是刀架控制的交流控制回路，主要是控制兩個(gè)交流接觸器的導(dǎo)通和關(guān)閉來(lái)實(shí)現(xiàn)a中的強(qiáng)電控制；圖c部分是刀架控制的繼電器控制回路及PLC的輸入及輸出回路，整個(gè)過(guò)程的控制最終是由這個(gè)模塊來(lái)完成的。 圖8．2中QFl為電源總開(kāi)關(guān)。KMKMKM6分別為主軸電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)、冷卻電動(dòng)機(jī)交流接觸器,由它們的主觸點(diǎn)控制相應(yīng)電動(dòng)機(jī)；KMKM5為刀架正反轉(zhuǎn)交流接觸器,用于控制刀架的正反轉(zhuǎn)。RCRCRC4為阻容吸收,當(dāng)相應(yīng)的電路斷開(kāi)后,吸收伺服電源模塊、冷卻電動(dòng)機(jī)、刀架電動(dòng)機(jī)中的能量,避免產(chǎn)生過(guò)電壓而損壞器件。 圖8．3中TC2為控制變壓器,初級(jí)為AC380V,次級(jí)為ACllOV、AC220V、AC24V,其中ACIlOV給交流接觸器線圈和強(qiáng)電柜風(fēng)扇提供電源；AC24V給電柜門(mén)指示燈、工作燈提供電源；AC220V通過(guò)低通濾波器濾波給伺服模塊、電源模塊、DC24V電源提供電源；VCl為24V電源,將AC220V轉(zhuǎn)換為DC24V電源,給世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)、PLC輸入/輸出、24V繼電器線圈、伺服模塊、電源模塊、吊掛風(fēng)扇提供電源；QFQFQFQFQFlO空氣開(kāi)關(guān)為電路的短路保護(hù)。（1） 主軸電動(dòng)機(jī)的控制圖8．主軸的啟動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)時(shí)間由主軸變頻器內(nèi)部參數(shù)設(shè)定。當(dāng)有手動(dòng)換刀或自動(dòng)換刀指令時(shí),經(jīng)過(guò)系統(tǒng)處理轉(zhuǎn)變?yōu)榈段恍盘?hào),這時(shí)在圖8．5中,PLC輸出Y06有效,KA6繼電器線圈通電,繼電器觸點(diǎn)閉合,在圖8．4中,KM4交流接觸器線圈通電,交流接觸器主觸點(diǎn)吸合,刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)PLC 輸入點(diǎn)檢測(cè)到指令刀具所對(duì)應(yīng)的刀位信號(hào)時(shí),PLC輸出Y06有效撤銷,刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)停止；接著PLC輸出Y07有效,KA7繼電器線圈通電,繼電器觸點(diǎn)閉合,在圖8．4中KM5交流接觸器線圈通電,交流接觸器主觸點(diǎn)吸合,刀架電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn),延時(shí)一定時(shí)間后（該時(shí)間由參數(shù)設(shè)定,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況作調(diào)整,PLC輸出Y07有效銷,KM5交流接觸器主觸點(diǎn)斷開(kāi),刀架電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)停止,換刀過(guò)程完成。請(qǐng)注意,刀架轉(zhuǎn)位選刀只能一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng),取刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。（3） 冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制當(dāng)有手動(dòng)或自動(dòng)冷卻指令時(shí),這時(shí)在圖8．4中PLC輸出Y05有效,KA8繼電器線圈通電,繼電器觸點(diǎn)閉合,在圖8．4中KM6交流接觸器線圈通電,交流接觸器主觸點(diǎn)吸合,冷卻電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)冷卻泵工作。我們現(xiàn)在已經(jīng)清楚了刀架控制的I/O信號(hào)，下面我們結(jié)合這些信號(hào)來(lái)分析一下?lián)Q刀過(guò)程，刀架換刀有兩種模式，一種是手動(dòng)換刀，一種是通過(guò)T指令進(jìn)行自動(dòng)換刀。 選擇目的刀具完成以后，下面就是將機(jī)床刀架的當(dāng)前刀位轉(zhuǎn)換到目的刀位。刀架在正向旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中不停的對(duì)刀位輸入信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，如圖3所示，每把刀具各有一個(gè)霍爾位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)。（4）車床刀架過(guò)程分析以四工位自動(dòng)刀架為例，刀架電動(dòng)機(jī)采用三相交流380V供電，正轉(zhuǎn)時(shí)驅(qū)動(dòng)刀架正向旋轉(zhuǎn)，各刀具按順序依次經(jīng)過(guò)加工位置（如圖620所示），刀架電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，刀架自動(dòng)鎖死，保證刀具能夠承受切削力。換刀動(dòng)作由T指令或手動(dòng)換刀按鈕起動(dòng)，換刀過(guò)程如下：（a）刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；（b）檢測(cè)到所選刀位的有效信號(hào)后，停止刀架電動(dòng)機(jī)，并延時(shí)（100ms）；（c）延時(shí)結(jié)束后刀架電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)鎖死刀架，并延時(shí)（500ms）；（d）延時(shí)結(jié)束后停止刀架電動(dòng)機(jī)，換刀完成。2. 安全互鎖（a）刀架電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間旋轉(zhuǎn)（如20秒），而檢測(cè)不到刀位信號(hào)，則認(rèn)為刀架出現(xiàn)故障，立即停止刀架電動(dòng)機(jī)，以防止將其損壞并報(bào)警提示；（b）刀架電動(dòng)機(jī)過(guò)熱報(bào)警時(shí)，停止換刀過(guò)程，并禁止自動(dòng)加工；①刀架計(jì)數(shù)檢測(cè)開(kāi)關(guān)，卡緊檢測(cè)開(kāi)關(guān)，定位檢測(cè)開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障②刀具伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不良③檢測(cè)信號(hào)輸入板不良故障現(xiàn)象一：電動(dòng)刀架的每個(gè)刀位都轉(zhuǎn)動(dòng)不停 故障現(xiàn)象二：電動(dòng)刀架不轉(zhuǎn) 刀架控制原理間圖及工作流程簡(jiǎn)述如下：手動(dòng)狀態(tài)按面板刀架按鈕或在錄入狀態(tài)輸入T1指令 ↓CNC根據(jù)接受到的相應(yīng)指令，輸出正轉(zhuǎn)信號(hào)，輸出接口D7（1腳）=1（1＝高電平，0＝低電平），KA10線圈得電吸合 ↓KA10觸頭吸合使KM4Z線圈得電吸合，刀架電機(jī)M4得電正轉(zhuǎn) ↓刀架到位后，碼盤(pán)傳感器SQ1閉合，信號(hào)進(jìn)入CNC，輸入接口D3(1腳）收到信號(hào)后，經(jīng)CNC內(nèi)部出理后，輸出接口D7（1腳）=0，KA10→KM4Z線圈斷電釋放，電機(jī)停；同時(shí)輸出接口D6（9腳）=1，KA11線圈得電吸合 ↓KA11觸頭吸合使KM4F線圈得電吸合，刀架電機(jī)M4得電反轉(zhuǎn)，經(jīng)CNC內(nèi)部時(shí)間繼電器延時(shí)后，輸出接口D6（9腳）=0，KA11→KM4F線圈斷電釋放，電機(jī)停，刀架鎖緊； ↓完成、調(diào)試刀架的電氣部分分強(qiáng)電和弱電兩部分， 強(qiáng)電部分由三相電源驅(qū)動(dòng)三相交流異步電動(dòng)機(jī)正反旋轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)刀架的松開(kāi)、轉(zhuǎn)位、鎖緊等動(dòng)作；弱電部分主要由位置傳感器——發(fā)訊盤(pán)采用霍爾傳感器發(fā)訊。刀架的控制原理如上圖所示，當(dāng)手動(dòng)或自動(dòng)狀態(tài)下執(zhí)行換刀指令時(shí)，微機(jī)接口輸出一組換刀信號(hào)（+24 V），使刀架控制箱的直流繼電器KA1吸合，把三相正相序交流電送給刀架電機(jī)，電機(jī)正轉(zhuǎn)并通過(guò)減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)刀架上升轉(zhuǎn)位，旋轉(zhuǎn)到所選刀位。微機(jī)輸出另一組+24V電壓給刀架控制箱，使另一個(gè)直流繼電器KA1吸合，電機(jī)得到反相序交流電，電機(jī)反轉(zhuǎn)，刀架上刀體下降并固緊，霍爾元件向微機(jī)發(fā)出回答信號(hào)，微機(jī)得到回答信號(hào)后開(kāi)始執(zhí)行下道工序。繼電器板KA4+TKM1刀架正轉(zhuǎn)A2A112繼電器板KA5+TRC2+TKM2刀架反轉(zhuǎn)A2A112+TKM2+TKM1K7K8K9K10113114220A220B+TRC13刀架的安裝刀架的安裝一般分為兩部分：1機(jī)械安裝 2電氣安裝（1） 機(jī)械安裝一般機(jī)械安裝是指刀架的上刀體、下刀體、電機(jī)、發(fā)訊盤(pán)等組合。使用者只需將其放置平穩(wěn)、安全的地方將其固定即可。它是用來(lái)控制電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)。其電路的連接主要是將刀架的電源線與車床的電源相連接。不要將相序接反。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是一種開(kāi)關(guān)量的控制，它是通過(guò)中間繼電器來(lái)控制接觸器的線圈，從而控制電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)。四、LDB4系列電動(dòng)刀架一、概述LDB4系列電動(dòng)刀架是繼LD4系列刀架之后的又一新產(chǎn)品。徹底可靠地解決了刀架的密封問(wèn)題。目前在國(guó)內(nèi)的常州市新野機(jī)床數(shù)控設(shè)備公司集中技術(shù)優(yōu)勢(shì)，幾經(jīng)探索和攻堅(jiān)，終于獲得成功。二、實(shí)物圖三、工作原理微機(jī)發(fā)出換刀指令信號(hào)后，控制繼電器動(dòng)作，電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過(guò)蝸輪、蝸桿、螺桿將銷盤(pán)上升至一定高度時(shí)，離合銷進(jìn)入離合盤(pán)槽，離合盤(pán)帶動(dòng)離合銷，離合銷帶動(dòng)銷盤(pán)，銷盤(pán)帶動(dòng)上刀體轉(zhuǎn)位，當(dāng)上刀體轉(zhuǎn)到所需刀位時(shí)，霍爾元件電路發(fā)出到位信號(hào)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)銷進(jìn)入反靠盤(pán)槽，離合銷從離合盤(pán)槽中爬出，刀架完成粗定位。（15T）反轉(zhuǎn)時(shí)間到，繼電器動(dòng)作，電機(jī)停止。四、刀架動(dòng)作順序換刀信號(hào)————電機(jī)正轉(zhuǎn)————上刀體轉(zhuǎn)位————到位信號(hào)————電機(jī)反轉(zhuǎn)————粗定位————精定位夾緊————電機(jī)停止————加工順序進(jìn)行換刀動(dòng)作：1松開(kāi)：刀架電動(dòng)機(jī)與刀架內(nèi)一蝸桿相連，刀架電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與蝸桿配套