數(shù)控機床刀架結(jié)構(gòu)及其常見故障？

（1）數(shù)控機床刀架的基本認識。數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢是：隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動和伺服驅(qū)動方向發(fā)展。

目前，國內(nèi)數(shù)控刀架以電動為主，分為立式回轉(zhuǎn)刀架和臥式轉(zhuǎn)刀架兩種。立式回轉(zhuǎn)刀架主要用于簡易數(shù)控車床；臥式回轉(zhuǎn)刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋轉(zhuǎn)，就近選刀，用于全功能數(shù)控車床。另外，臥式回轉(zhuǎn)刀架還有液壓驅(qū)動刀架和伺服驅(qū)動刀架。電動刀架是數(shù)控車床重要的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理的選配電動刀架，并正確實施控制，能夠有效地提高勞動生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)準備時間，消除人為誤差，提高加工精度和加工精度的一致性等。另外，加工工藝適應性和連續(xù)穩(wěn)定的工作能力也明顯提高；尤其是在加工幾何形狀較復雜的零件時，除了控制系統(tǒng)能提供相應的控制指數(shù)外，很重要的一點是數(shù)控車床需配備易于控制的電動刀架，以便一次裝夾所需的各種刀具，靈活方便地完成各種幾何形狀的加工。

數(shù)控刀架數(shù)的市場分析如下：國產(chǎn)數(shù)控車床將向中高檔發(fā)展，中檔數(shù)控車床采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔數(shù)控車床采用動力型刀架，兼有液壓驅(qū)動刀架、伺服驅(qū)動刀架、立式回轉(zhuǎn)刀架等品種。

1）數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的基本要求。數(shù)控刀架作為數(shù)控機床必要的功能部件，直接影響機床的性能和可靠性。數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的基本要求如下：

①轉(zhuǎn)位準確可靠，T.作平穩(wěn)安全。

②按最短路線就近選位，轉(zhuǎn)位時間短。

③重復定位精度高。

④防水、防屑、密封性優(yōu)良。

⑤夾緊剛度高，適宜重載荷切削。

2）數(shù)控車床立式回轉(zhuǎn)刀架的結(jié)構(gòu)特點：

①設置端齒盤作為精定位元件。

②采用霍爾開關(guān)（無觸點霍爾元件）作為信號傳輸控制，避免了機械接觸，延長了使用壽命。

③可以借助雙重粗定位機構(gòu)，使刀架回轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

④具有防水防滑作用。

（2）回轉(zhuǎn)刀架的工作過程。機械螺母升降轉(zhuǎn)位式回轉(zhuǎn)刀架的工作過程可分為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位并壓緊等幾個步驟。

1）刀架抬起。當數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，通過接口電路使電動機正轉(zhuǎn)，驅(qū)動蝸輪5、蝸桿7帶動離合轉(zhuǎn)盤8逆時針旋轉(zhuǎn)，此時由于齒盤3和定軸4上的齒盤處于嚙合狀態(tài)，在離合轉(zhuǎn)盤8轉(zhuǎn)動時，使上刀體產(chǎn)生向上的軸向力，將齒盤松開并抬起，直至齒盤3和定軸4上的齒盤脫離嚙合狀態(tài)，從而帶動上刀架和齒盤產(chǎn)生“上臺”動作。

2）刀架轉(zhuǎn)位。當蝸桿上的圓套逆時針轉(zhuǎn)過90°時，齒盤3和定軸4上的齒盤完全脫開。此時活動鉗2準確進入齒盤3的槽體內(nèi)，帶動刀架體轉(zhuǎn)動。

3）刀架定位。當上刀架轉(zhuǎn)到需要刀位后（旋轉(zhuǎn)90°、180°或270°），數(shù)控裝置發(fā)出的換刀指令使霍爾開關(guān)9中的某一個選通，當磁鋼10與被選通的霍爾開關(guān)對齊后，霍爾開關(guān)反饋信號使電動機反轉(zhuǎn)，活動鉗2在彈簧力作用下進入齒盤3的槽中進行粗定位，上刀架體停止轉(zhuǎn)動，電動機繼續(xù)反轉(zhuǎn)，使其在該位置落下，通過蝸桿7使上刀架移到齒盤3和定軸4上齒盤重新嚙合，實現(xiàn)精確定位。

4）刀架壓緊。刀架精確定位后，電動機允許反轉(zhuǎn)，夾緊刀架，當兩齒盤增加到一定夾緊力時，電動機由數(shù)控裝置停止反轉(zhuǎn)，防止電動機不停反轉(zhuǎn)而過載毀壞，從而完成一次換刀過程。

當數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀信號時，首先繼電器K6動作，換刀電動機正轉(zhuǎn)，驅(qū)動蝸輪蝸桿機構(gòu)，使上刀體上升。當上刀體上升到一定的高度時，離合轉(zhuǎn)盤起作用，帶動上刀體旋轉(zhuǎn)進行選刀。刀架上方的發(fā)信盤中對應的每個刀位邰安裝有一個傳感器（如霍爾開關(guān)、感應開關(guān)等），當上刀體旋轉(zhuǎn)到某刀位時，該刀位的傳感器向數(shù)控系統(tǒng)輸出信號，數(shù)控系統(tǒng)將刀位信號與指令刀位信號進行比較，當兩信號相同時，說明上刀體已旋轉(zhuǎn)到所選刀位。此時數(shù)控系統(tǒng)控制繼電器K6釋放，繼電器K7吸合，換力電動機反轉(zhuǎn)?；顒愉N反靠在反靠盤上初定位。在活動銷反靠的作用下，螺桿帶動上刀體下降，貞至齒盤咬合，完成精定位，并通過蝸輪和蝸桿鎖緊螺母，使刀架緊固。此時，數(shù)控系統(tǒng)控制繼電器K2釋放，換刀電動機停轉(zhuǎn)，從而完成換刀動作。

經(jīng)濟型數(shù)控車床方刀架是在普通車床四方刀架的基礎上發(fā)展的一種自動換刀裝置，功能和普通四方刀架一樣，有四個刀位，能裝夾四把不同功能的刀具。方刀架回轉(zhuǎn)90°時，刀具交換一個刀位，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、刀架定位和夾緊刀架。為完成上述動作要求，要有相應的機構(gòu)來實現(xiàn)，下面就來說明其具體結(jié)構(gòu)。

該刀架可以安裝四把不同的刀具，轉(zhuǎn)位信號由加工程序指定。當換刀指令發(fā)出后，小型電動機1啟動正轉(zhuǎn)，通過平鍵套筒聯(lián)軸器2使蝸桿軸3轉(zhuǎn)動，從而帶動蝸輪絲杠4轉(zhuǎn)動。蝸輪的上部外圓柱加工有外螺紋，所以該零件稱為蝸輪絲杠。刀架體7內(nèi)孔加工有內(nèi)螺紋，與蝸輪絲杠旋合。蝸輪絲杠內(nèi)孔與刀架中心軸外圓是滑動配合，在轉(zhuǎn)位換刀時，中心軸固定不動，蝸輪絲杠環(huán)繞中心軸旋轉(zhuǎn)。當蝸輪開始轉(zhuǎn)動時，由于在刀架底座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，這時刀架體7抬起。當?shù)都荏w7抬至一定距離后，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160°，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在彈簧的作用下進入粗定位盤6的槽中進行粗定位，同時電刷13、14接觸導通，使電動機1反轉(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。電動機1繼續(xù)反轉(zhuǎn)，此時蝸輪停止轉(zhuǎn)動。蝸桿軸3繼續(xù)轉(zhuǎn)動。譯碼裝置由發(fā)信體11與電刷13、14組成，電刷13負責發(fā)信，電刷14負責位置判斷。刀架偶爾出現(xiàn)過位或不到位時，可松開螺母12調(diào)整好發(fā)信體11與電刷14的相對位置。隨著夾緊力增加，轉(zhuǎn)矩不斷增大，達到一定值時，在傳感器的控制下，電動機1停止轉(zhuǎn)動。

（3）刀架發(fā)信盤的工作原理。電動刀架發(fā)信盤是固定在刀架內(nèi)部中心固定軸上，由尼龍材料作為封裝的圓盤部件。發(fā)信盤的內(nèi)部根據(jù)刀架工位數(shù)設有四個或六個霍爾元件，并與固定在刀架上的磁想鋼共同作用來檢測刀具的位置。

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