⑴ 在數控機床中,四工位刀架轉位應用的是哪種機構它有哪些特點
應用的是渦輪蝸桿機構。刀架電機驅動蝸桿，帶動渦輪旋轉。刀架霍爾元件檢測到輸入刀位信號後轉動到刀架的刀位，從而轉動的需要的刀號。
特點就是，渦輪蝸桿自鎖性好，傳動比大，結構簡單，經濟性好。但不合格的產品易磨損，製造工藝要求高，傳動效率底。因而，中低檔的數控車床常用四方刀架。
PS：以下是網上摘錄下來的內容
需要換刀時，控制系統發出刀架轉位信號，三相非同步電機正向旋轉，通過蝸桿副帶動螺桿正向轉動，與螺桿配合的上刀體逐漸抬起，上刀體與下刀體之間的端面齒慢慢脫開；與此同時，上蓋圓盤也隨著螺桿正向轉動（上蓋圓盤1通過圓柱銷與螺桿聯接），當轉過約270°時，上蓋圓盤直槽的另一端轉到圓柱銷的正上方，由於彈簧的作用，圓柱銷落入直槽內，於是上蓋圓盤就通過圓柱銷使得上刀體轉動起來（此時端面齒已完全脫開）。
上蓋圓盤、圓柱銷以及上刀體在轉動過程中，反靠銷能夠從反靠圓盤中十字槽的左側斜坡滑出，而不影響上刀體尋找刀位時的正向轉動。
上刀體帶動磁鐵轉到需要的刀位時，發信盤上對應的霍爾元件輸出低電平信號，控制系統收到後，立即控制刀架電動機反轉，上蓋圓盤通過圓柱銷帶動上刀體開始反轉，反靠銷馬上就會落入反靠圓盤的十字槽內，至此，完成粗定位。此時，反靠銷從反靠圓盤的十字槽內爬不上來，於是上刀體停止轉動，開始下降，而上蓋圓盤繼續反轉，其直槽的左側斜坡將圓柱銷的頭部壓入上刀體的銷孔內，之後，上蓋圓盤的下表面開始與圓柱銷的頭部滑動。在此期間，上、下刀體的端面齒逐漸嚙合，實現精定位，經過設定的延時時間後，刀架電動機停轉，整個換刀過程結束。
由於蝸桿副具有自鎖功能，所以刀架可穩定地工作。
⑵ 分析4工位數控刀架的換刀過程
1 車床四工位電動回轉刀架的工作原理
數控車床上使用的回轉刀架一般是立式的，具有四工位（裝有四把刀具）或六工位，由數控機床發出的脈沖指令進行回轉和換刀。對於使用回轉刀架的數控機床，在加工過程中，回轉刀架不但可以存儲刀具，而且在切削時要連同刀具一起承受切削力，在加工過程中要完成刀具交換轉位、定位夾緊等動作。
1.發信盤；2.推力軸承；3.螺桿螺母副；4.端面齒盤；5.反靠圓盤；6.三相非同步電機；7.聯軸器；8.蝸桿副；9.反靠銷；10.圓柱銷；11.上蓋圓盤；12.上刀體
四工位電動刀架一般由電動機、機械換刀機構、發訊盤等組成如圖1所示，自動回轉刀架換刀具體的換刀動作如下：數控系統輸出換刀信號——PLC控制信號輸出（控制電路中繼電器-接觸器動作）——刀架電機正向尋刀開始——刀架抬起（螺桿將銷盤上升到一定高度）——刀架正轉（離合銷進入離合盤槽，離合盤槽帶動銷盤，銷盤帶動上刀體轉位）——檢測元件檢測到刀位信號——刀架電機開始反轉並鎖緊——刀架電機斷電——加工順序進行。
2 四工位電動回轉刀架的電路調試
目前數控車床刀架基本為電動刀架，電動刀架具有很多種類。以用霍爾元件檢測到位的刀架最為常見。圖2為刀架的電路控制系統硬體接線圖，刀架採用三相非同步電動機驅動，刀架檢測採用霍爾元件。電氣控制為控制直流繼電器，繼電器再驅動交流接觸器接通三相交流電源，使刀架電動機正轉或反轉。
刀架在電動機正轉換刀，反轉鎖緊。刀架反轉鎖緊時刀架電機實際上是一種堵轉狀態，因此刀架電機反轉的時間不能太長，否則可能導致刀架電機的損壞。刀架上每一個刀位都配備一個霍爾元件。霍爾元件的常態是截止，當刀具轉到工作位置時，利用磁體和霍爾元件導通，將刀架位置狀態發送到PLC數字輸入，通過PLC的數字輸出，控制直流繼電器，繼電器再驅動交流接觸器接通三相交流電源，使刀架電機正轉或反轉。
3 四工位刀架的PLC控制
由數控裝置和可編程式控制制器協調配和完成對數控機床的控制，數控機床上應用的PLC有兩類：「內裝型」（Bulid-in Type）PLC和「獨立型」（Stand-alone Type）PLC，現在使用的PLC以內裝式居多。可編程式控制制器主要負責完成與邏輯運算有關的一些動作。
刀架的順序控制是由PLC通過對刀架的全部I/O信號( xs10、11和xs20、21)的掃描，進行邏輯處理及計算來實現的，為了保證手動換刀和通過T指令進行自動換刀這兩種換刀方式的正確性，在系統中設置一些相應的PMC參數來進行保證，手動換刀是用按鈕啟動的，自動換刀是用T指令觸發的，換刀動作、延時控制時間及相應的參數設置如下：
1）刀架電機接收到PLC相應信號後正轉，正轉有一個最大時間（一般為8s），在參數設計時有一個參數保證，用P2--換刀超時時間來保證；2）霍爾元件檢測到所選刀位的有效信號後，停止刀架電動機，並延時（100ms），此時間控制用P4—正轉延時時間來控制；3）延時結束後刀架電動機反轉鎖死刀架，並延時（600ms）, 此時間控制用P3—刀具鎖緊時間來控制；4）延時結束後停止刀架電動機，換刀完成。
在設計PLC時，還要考慮機床整體安全互鎖方面的因素，主要有以下幾點：
1）刀架電機在正轉時不能反轉，此在軟體也設計就會與硬體互鎖相呼應，起到雙重互鎖的作用；
2）數控機床出現急停、限位、進給驅動報警或主軸報警時都要禁止刀具的換刀動作；
3）刀架電動機長 時間旋轉（如8s），而 檢測不到刀位信號，則應給停止刀架電機，防止刀架電機被損壞並應報警提示；
4）刀架電機過熱報警時，停止換刀過程，並禁止自動加工。
⑶ 數控機床電動四方刀架自動換刀時的動作過程
自動換刀裝置的形式
自動換刀裝置是加工中心的重要執行機構，它的形式多種多樣，目前常見的有以下幾種。
1．回轉刀架換刀
數控機床使用的回轉刀架是最簡單的自動換刀裝置，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。
回轉刀架必須具有良好的強度和剛度，以承受粗加工的切削力：同時要保證回轉刀架在每次轉位的重復定位精度。
圖1為數控車床六角回轉刀架，它適用於盤類零件的加工。在加工軸類零件時，可以用四方回轉刀架。由於兩者底部安裝尺寸相同，更換刀架十分方便。
回轉刀架的全部動作由液壓系統通過電磁換向閥和順序閥進行控制，它的動作分為4個步驟：
(1)刀架抬起 當數控裝置發出換刀指令後，壓力油由a孔進入壓緊液壓缸的下腔，活塞1上升，刀架體2抬起，使定位用的活動插銷10與固定插銷9脫開。同時，活塞桿下端的端齒離合器與空套齒輪5結合。
(2)刀架轉位 當刀架抬起後，壓力油從c孔進入轉位液壓缸左腔，活塞6向右移動，通過聯接板帶動齒條8移動，使空套齒輪5作逆時針方向轉動。通過端齒離合器使刀架轉過60º。活塞的行程應等於齒輪5分度圓周長的1/6，並由限位開關控制。
(3)刀架壓緊 刀架轉位之後，壓力油從b孔進入壓緊液壓缸上腔，活塞1帶動刀架體2下降。齒輪3的底盤上精確地安裝有6個帶斜楔的圓柱固定插銷9，利用活動插銷10消除定位銷與孔之間的間隙，實現反靠定位。刀架體2下降時，定位活動插銷10與另一個固定插銷9卡緊，同時齒輪3與齒圈4的錐面接觸，刀架在新的位置定位並夾緊。這時，端齒離合器與空套齒輪5脫開。
(4)轉位液壓缸復位 刀架壓緊之後，壓力油從d孔進入轉位液壓缸的右腔，活塞6帶動齒條復位，由於此時端齒離合器已脫開，齒條帶動齒輪3在軸上空轉。
如果定位和夾緊動作正常，推桿11與相應的觸頭12接觸，發出信號表示換刀過程已經結束，可以繼續進行切削加工。
回轉刀架除了採用液壓缸轉位和定位銷定位之外，還可以採用電動機帶動離合器定位，以及其他轉位和定位機構。
2．更換主軸頭換刀
在帶有旋轉刀具的數控機床中，更換主軸頭是一種簡單換刀方式。主軸頭通常有卧式和立式兩種，而且常用轉塔的轉位來更換主軸頭，以實現自動換刀。在轉塔的各個主軸頭上，預先安裝有各工序所需的旋轉刀具。當發出換刀指令時，各主軸頭依次地轉到加工位置，並接通主軸運動，使相應的主軸帶動刀具旋轉，而其他處於不加工位置上的主軸都與主運動脫開。
圖2為卧式八軸轉塔頭。轉塔頭上徑向分布著八根結構完全相同的主軸7，主軸的回轉運動由齒輪12輸入。當數控裝置發出換刀指令時，先通過液壓撥叉將移動齒輪3與齒輪12脫離嚙合，同時在中心液壓缸14的上腔通壓力油。由於活塞桿和活塞15固定在底座上，因此中心液壓缸14帶著由兩個推力軸承17和16支承的轉塔刀架體18抬起，離合器2和1脫離嚙合。然後壓力油進入轉位液壓缸，推動活塞齒條，再經過中間齒輪使大齒輪4與轉塔刀架體18一起回轉45º，將下一工序的主軸轉到工作位置。轉位結束後，壓力油進入中心液壓缸14的下腔，使轉塔頭下降，離合器2和1重新嚙合，實現了精確的定位。在壓力油的作用下，轉塔頭被壓緊，轉位液壓缸退回原位。最後，通過液壓撥叉移動齒輪3，使它與新換上的主軸齒輪12相嚙合。為了改善主軸結構的裝配工藝性，整個主軸部件裝在套筒5內，只要卸去螺釘10，就可以將整個部件抽出。主軸前軸承9採用錐孔雙列圓柱滾子軸承，調整時，先卸下端蓋6，然後擰緊螺母8，使內環做軸向移動，以便消除軸承的徑向間隙。
圖2 卧式八軸轉塔頭
1、2一離合器 3、4、12一齒輪 5一套筒 6一端蓋 7一主軸 8一螺母
9、16、17一軸承 10一螺釘 1l一推動桿 13一操縱桿 14一液壓缸 15一活塞 18一轉塔刀架體
為了便於卸出主軸錐孔內的刀具，每根主軸都有操縱桿13，只要按壓操縱桿，就能通過斜面推動桿11，頂出刀具。
轉塔主軸頭的轉位、定位和壓緊方式與鼠齒盤式分度工作台極為相似，但因為在轉塔上分布著許多回轉主軸部件，使結構更為復雜。
由於空間位置的限制，主軸部件的結構不可能設計得十分堅實，因而影響了主軸系統的剛度。為了保證主軸的剛度，主軸數目必須加以限制，否則將會使結構尺寸大為增加。
轉塔主軸頭換刀方式的主要優點在於省去了自動松夾、卸刀、裝刀、夾緊以及刀具搬運等一系列復雜的操作。從而提高了換刀的可靠性，並顯著地縮短了換刀時間。但由於上述結構上的原因，轉塔主軸頭通常只是用於工序較少、精度要求不太高的機床，例如數控鑽床等。
3．帶刀庫的自動換刀系統
帶刀庫的自動換刀系統由刀庫和刀具交換機構組成。首先把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標准刀柄上，在機外進行尺寸預調整後，按一定的方式放入刀庫中去。換刀時先在刀庫中進行選刀，並由刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀具，在進行交換刀具之後，將新刀具裝入主軸，把舊刀具放回刀庫。存放刀具的刀庫具有較大的容量，它既可以安裝在主軸箱的側面或上方，也可作為單獨部件安裝到機床以外，並由搬運裝置運送刀具。
與轉塔主軸頭相比較，由於帶刀庫的自動換刀裝置數控機床主軸箱內只有一個主軸，設計主軸部件就有可能充分增強它的剛度，因而能滿足精密加工的要求。另外，刀庫可以存放數量很大的刀具，因而能夠進行復雜零件的多工序加工，這樣就明顯提高了機床的適應性和加工效率。所以帶刀庫的自動換刀裝置特別適用於數控鑽床、數控銑床和數控鏜床。
⑷ 數控車床四工位電動刀架工作過程
由於刀具直接安裝在刀體上，所以刀體要承受全部的切削力，其鎖緊與定位的精度
將直接影響工件的加工精度。刀體的鎖緊與定位機構選用端面齒盤，將上刀體
與下刀體的配合面加工成梯形端面齒。當刀架處於鎖緊狀態時，上下端面齒相互嚙合，
這時上刀體不能繞刀架的中心軸轉動；換刀時電動機正轉，抬起機構使上刀體抬起,等上下斷面齒脫開後，上刀體才可以繞刀架中軸轉動，完成轉位動作。
【補充】：
常見典型故障：
1)刀架連轉不停或在某個刀位不停。
此故障往往有換刀超時或刀位錯誤報警。應檢查發訊盤電源是否有短路或開路、電源電壓是否正常。檢查霍爾元件及其線路是否有短路或開路。檢查調整霍爾元件與磁鋼的相對高度。
2)刀架選刀時過沖或不到位。
此故障往往有刀位錯誤報警。應檢查磁鋼在圓周方向與霍爾元件的相對位置。最佳位置應在刀架鎖緊狀態下，霍爾元件要比磁鋼順時針方向向前大約磁鋼寬度的三分之一。另外在電機正轉停止和反轉開始控制的梯形圖控製程序中停歇延時時間太長也會引起此故障，可對此停歇延時做以修改。
3)刀架鎖不緊。
機械方面應考慮刀架基面是否磨損或有毛刺，可用油石打磨高點，但要嚴防定位精度完全喪失。檢查反靠銷和離合銷是否磨損，太短會引起上刀體錯位，無法鎖緊。中軸彎曲造成其它零件的同心度不良，消耗了電機功率，也會使刀架鎖不緊。在確定非機械原因後，適當延長電機反轉時間。還應檢查電機線路是否有接觸不良以至缺相現象。對於有鎖緊到位檢測的刀架，還應檢查梯形圖程序，此信號可以作為系統的完成信號，不能把它用來控制電機反轉接觸器的釋放。刀架鎖不緊的故障也是加工零件表面出現波紋的原因之一。
4)電機不轉、堵轉等。
此類故障多屬於繼電器、接觸器控制電路問題。可運用機床電氣線路檢修數控車床四工位電動刀架的故障分析及維修知識和技術，檢查三相電源電壓、相序，控制迴路電壓，中間繼電器、接觸器的吸合或連鎖是否可靠，電機是否缺相、短路等，並做以相應的處理。
⑸ 數控四工位刀架的工作原理
電機帶動蝸桿，渦輪減速 帶動梯形螺紋，正轉螺紋松開抬起刀架轉刀體或者是鎖緊機構，轉刀體旋轉，當發信盤信號符合需要的刀號時候，系統首先送出停止命令一般0.1秒左右，接著就是反轉信號，每個工位都有棘輪，反轉後會卡住轉刀體，使刀體無法旋轉，這樣梯形螺紋就可以鎖緊轉刀體了
⑹ 數控車床刀架轉動工作示意圖
電動刀架發信盤是固定在刀架內部中心固定軸上由尼龍材料作為封裝的圓盤部件。發信盤的內部根據刀架工位數設有四個或六個霍爾元件，並與固定在刀架上的磁鋼共同作用來檢測刀具的位置，如圖1所示。
圖1 四工位電動刀架發信盤在電動刀架的位置