縱切機床的兩種自動進料裝置

A. 什麼是自動車床，自動車床的特點

只說對了一種，自動車床還有一種是靠凸輪帶動生產零件的，它的優點是速度快，精密度高，成型度高！適合大批量生產的零件。學會了工資也高，只要小學文法就可以學

B. 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。

C. 自動車床的機床應用

經裝料和調整後，能按一定程序自動完成工作循環，重復加工一批工件的車床。除裝卸工件以外能自動完成工作循環的車床稱為半自動車床。自動車床可減輕工人體力勞動強度，縮短輔助時間，並可由一人看管多台機床，生產率較高。
按主軸數目，自動車床分單軸和多軸兩大類。前者主要有單軸縱切、單軸轉塔和單軸橫切3種型式;後者則主要有順序作業的和平行作業的兩種，並按主軸的配置又有立式和卧式之分。機床一般採用凸輪和擋塊自動控制刀架、主軸箱的運動和其他輔助運動。單軸縱切自動車床（圖1）以冷拔棒料為坯料,工作除旋轉外還隨主軸箱作縱向進給，刀架作橫向切入和進給，可獲得較高的加工精度。機床還配有鑽孔、鉸孔(見鉸削)和切螺紋的附件，是儀表工業的重要機械加工設備。單軸轉塔自動車床具有轉塔刀架和多個橫向刀架，可用多種刀具順序切削，適合於加工形狀復雜的小工件。單軸橫切自動車床的主軸箱和刀架均不作縱向進給運動，而由成形刀具的橫向進給運動完成切削加工。這種機床僅用於加工形狀簡單、 尺寸較小的銷、 軸類工件。順序作業多軸自動車床（圖2）的多根 （通常有4、6、8根）主軸裝在可周期性轉位的主軸鼓內，裝夾在主軸中的坯料順序經過各工位完成不同工序的加工，並在最後一個工位切斷或卸下。這種車床適合於加工形狀較為復雜的工件。平行作業多軸自動車床有位置固定的幾根（一般為2或4根）主軸，同時在幾個工位上進行相同工序的加工，適合於加工形狀簡單的工件。
以凸輪和擋塊作為控制元件的自動車床工作穩定可靠，在自動車床中仍佔多數。但工件改變時要重新設計和製造凸輪，並需花費較多時間調整機床，故只適用於大批、大量生產。20世紀50年代以來，陸續出現了用插銷板控制的程序控制自動車床和用穿孔帶或電子計算機控制的數字控制自動車床，因而在中小批生產中也得到應用。

D. 數控機床材料中有關自動回轉刀架的內容

數控機床自動回轉刀架綜述

摘要：數控機床是裝備製造業的基礎，振興裝備製造業首先要振興數控機床業。一個國家 數控機床業的水平已經成為衡量該國製造業水平、工業現代化程度和國家綜合競爭力的重要 標志，直接關繫到國家經濟建設和國防安全及戰略地位。而數控車床為了能在工件的一次裝 夾中完成工序加工，縮短輔助時間，減少多次裝夾所引起的加工誤差，必須帶有自動回轉刀 架。本文要對自動回轉刀架的總體結構、主要的傳動裝置，以及以PLC 和單片機為控制系統 等方面進行分析。並對自動回轉刀架的性能，要從實踐中的故障分析去了解，並且要提出合 理的解決方法。

關鍵字：數控車床 自動刀架 轉塔刀架 控制電路

0 前言 中國數控機床工業是以利用國際技術資源開始的，在摒棄了以前作為消費者和加工中歷者心 的被動形式下，現在已經發展到了國內企業在立足自主創新的同時開始涉及以利用國際資 源、增強國際競爭能力為主旨的國際投資。近十多年來，機床藉助於微電子、計算機技術 的飛速發展，正向著高精度、多功能、高速化、高效率、復合加工功能、智能化等方向邁進， 明顯地反映出時代的特徵。自動回轉刀架是數控車床的關鍵部件之它用來安裝各種切削加工 刀具，直接影響數控車床的切削性能和工作效率。自動回轉刀架是普遍採用的換刀方式，常 用方刀架和轉塔式回轉刀架數控車床用轉塔動力刀架為國際機床業刀架發展中一項主流應 用產品。現己廣泛被國內外立、卧式中心產品採用。經濟型數控車床都配有電動回轉刀架, 回 轉刀架除了必須具有良好的強度和剛度, 以承受粗加工的切削力和定位精度外, 同時通過 數控系統內置PLC 或獨立PLC 和控制電路完成回轉刀架的自動回轉及找刀定位的全部動作, 所以自動回轉刀架的PLC 程序設計對刀架的運行效率和穩定性具有重要的作用。

1 我國數控機床發展現狀及方向

中國數控機床工業是以利用國際技術資源開始的，在摒棄了以前作為消費者和加工中心 的被動形式下，現在已經發展到了國內企業在立足自主創新的同時開始涉及以利用國際資 源、增強國際競爭能力為主旨的國際投資。其目標主要是：獲取對方國際品牌效應、相應的 動態技術開發力量、國際市場銷售網路以及有效的經營管理體系；用以建立橋頭堡和櫥窗來 推介我方具有市場競爭力但又缺少外銷渠道的產品。如新瑞集團並購寧夏長城機床廠、常州 多棱機床廠；阿波羅集團並購長沙機床廠等。縱觀我國數控車床近幾年的發展並以第十屆中 國國際機床展覽會(CIMT2007)為例主要取得了以下幾點跨越

。發展方向從以下幾點敘述（1） 中國自主出安全的加工平台（2） 突破無芯化（3）五軸聯動數控技術更加成熟（4）即可供 應網路製造（5）復合加工技術（6）數控技術與國產大重型數控機悶爛猛床（7）進入世界高速高 精密數控機床生產國行列（8）進入全數控化螺旋齒錐齒輪銑齒機生產國行列（9）技術上可 靠性的問題有所緩解（10）中國數控系統產業的技術得到國外認可（11）我國數控技術目前 面臨的形勢；發展方向 （1）專業化生產是發展的方向（2）重視舊機床及生產線數控化改 造（3）以市場需求為導向，開發中高檔數控機床（4）重視復合型人才培養

2 數控螞橋刀架在數控機床中的地位及發展方向

數控機床是多品種小批量生產的高效自動化的技術群體, 它是把多工序加工、切削處 理、刀具磨損和測量等各種功能集為一體的自動化機床。隨著科學技術的迅猛發展, 各種數 控機床已經進入實用化階段, 成為生產現場的主力軍。在各種數控機床中，對數控車床來說, 無論是它的開發到利用, 無論是它的使用上的優良性能和價格均很可觀。在進入實用階段後, 實現了高可靠性、高速度和高效率。目前數控車床向數控車削中心發展, 而其中數控車床與 數控車削中心的一個重要組成部分是數控轉塔刀架。數控轉塔刀架的工作質量直接影響到數 控機床尤其是加工中心的質量。數控轉塔刀架的工作質量主要表現在換刀時間和故障率。加 工中心的故障率有 50 %以上與自動換刀裝置有關, 自動換刀裝置的投資常常占整台機床的 30%--50 %[ 5] 。為了相應降低整機的價格, 應在滿足使用條件的前提下, 盡量選擇結構簡 單和可靠性高的自動換刀裝置。發展方向從(1)刀架轉位時間最短, 且轉位準確。(2)刀架定 位精度高、動作迅速、穩定可靠。(3)可多刀夾持, 雙向轉位和任意刀位就近選刀。(4)應用 范圍廣, 維修方便等特點。

3 現代典型數控轉塔刀架的結構分析

液壓式這類刀架用液壓缸實現刀盤鎖緊，低速大扭矩液壓馬達驅動刀盤轉位。液壓缸可獲 得很大的鎖緊力，故刀架剛性很好。該機構適用於重負荷切削，且易雙向轉位就近換刀，大型 數控車床應用較多。

液壓機械式這類刀架用液壓缸鎖緊刀盤，轉位和預分度則用點電機通過機械傳動裝置實 現, 如槽輪機構。目前趨向採用動態性能較好的間歇凸輪轉位機構。

電動勢有以下幾種（1）單面凸爪鎖緊式是我國自行開發的小型產品刀盤主軸上固聯有 單向凸爪離合器的右半。電機經蝸輪傳動使主動凸爪(離合器左半)正向旋轉，兩個半離合器 結合，兩定位多齒盤覺分開嚙合，刀盤轉位。到位後反向旋轉，刀盤轉動被預分度機構

構的定位 銷阻止，由於凸爪斜面作用使離合器左右兩半分離，使刀盤右移實現定位鎖緊。（2）雙插銷 反靠式這類刀架以 T 形絲杠螺母機構產生鎖緊力。電機正轉時絲杠移動使兩多齒盤分離， 再由反靠盤及插銷帶動刀盤轉動到位，檢測裝置發訊時電機反轉，插銷向預分度糟反靠實現 預分度。由於另一端插銷斜面作用，反靠盤與之分離，電機繼續反轉則使絲杠連同刀盤反向位 移至多齒盤嚙合鎖緊。（3）雙向滾子端面凸輪鎖緊式類刀架採用正反方向均可實現轉位鎖 緊的滾子端面凸輪機構，能就近換刀

4 刀架整體結構和工作原理

4.1 結構設計

自動回轉刀架必須有很好的強度和剛性結構，可以承受切削抗力。它還需要有可靠的定 位和合理的結構，保證定位的精度。刀架的自動換刀功能由驅動電路和控制系統完成。本文 採用立式轉位刀架結構，因此選擇蝸桿副減速。蝸桿副傳動能夠改變運動方向，獲得傳動比 大，確保傳動的平穩性和高精度，整個裝置小巧靈活。其上刀體的鎖進玉定位機構選擇端面 齒盤，使上下刀體的配合面變成梯形端面齒。當刀架鎖緊時，上下端面齒嚙合，此時上刀體 無法繞刀架軸旋轉；進行換刀時電動機正轉，上刀體抬起，等到上下端面齒脫開，上刀體圍 繞中心軸轉動，實現轉位。本文選擇螺桿一螺母副使上刀體抬起，上刀體有內螺紋，電動機 帶動蝸桿繞中心軸轉動時，上刀體當作螺母轉動或者上下移動。當刀架鎖緊時，上下刀體的 端面齒嚙合，此時上刀體不和螺桿一起轉動，上刀體是向上移動的。當端面齒脫離時，上刀 體才和螺桿一起轉動。

4.2 換刀工作原理

電動機正轉→驅動蝸桿正轉→蝸輪正轉→蝸輪帶動連體的螺桿旋轉→螺桿上的螺母即 上刀體向上移動→上刀體與下刀體的定位齒分離→上刀體正轉→所選擇的刀到達工作位置 →開關接通→電動機反轉→蝸輪反轉→蝸輪帶動連體的螺桿旋轉→上刀體慣性作用沖過工 作位置→上刀體和蝸輪帶動連體螺桿相對旋轉→上刀體向下並反轉→上刀體和下刀體的定 位齒接觸→上刀體停止轉動並向下壓緊下刀體→電動機電流增大→電動機停電→上刀體完 成換刀。該系統存在的缺點是故障率高，特別是換刀時上刀架一直轉動停不下來等故障。 原 因是塔式罩內清乾爽並密封後仍然會進水，並不斷增加刀位置感測器開關接觸不良，此外， 原來的控制器使用了W 個小繼電器，也易造成其觸點接觸不良。經過改進實驗和經驗總結， 設計了全新控制系統。

5 自動回轉刀架控制系統

刀架的換刀過程通過PLC對控制刀架的所有I/O信號進行邏輯處理及計算, 實現刀架的 順序控制,

另外為了保證換刀能夠正確進行, 系統還要設置一些相應的系統參數來對換刀 過程進行調整。本設計採用西門子S7 -200 編程軟體進行程序設計。數控刀架換刀有兩種模 式, 一種是手動換刀, 另一種是通過T 指令進行自動換刀。手動換刀是指將機床調至手動狀 態, 通過刀位選擇按鍵進行目的刀位選擇，有的系統是利用波段開關的形式進行實現, 有的 系統是利用記數的形式來實現, 比如說通過檢測刀位選擇信號的狀態, 如果按下刀位選擇 按鍵, 計數器的數值會發生改變, 系統選擇也會發生相應的改變。也可以採用單鍵換刀, 一 個短促的按鍵可以換下一個刀位。T 指令換刀是直接通過編程刀號作為目的刀位進行換刀。 刀架電機順時針旋轉時為選刀過程, 逆時針旋轉時為鎖緊過程, 選刀監控時間和鎖緊監控 時間由PLC 定時器決定。

6 自動回轉刀架典型故障的分析與排除

對於刀架，要使其正常工作，均涉及到機械、電氣、控制系統等多方面的穩定、可靠 工作。刀架一旦出現某種故障現象，則可能是機械原因，也有可能是電氣、控制系統方面的 原因。因此，應根據不同故障類型，找准原因，准確迅速確定故障點，方能及時排除故障。 對於刀架，要使其正常工作，均涉及到機械、電氣、控制系統等多方面的穩定、可靠工作。 刀架一旦出現某種故障現象，則可能是機械原因，也有可能是電氣、控制系統方面的原因。 因此，應根據不同故障類型，找准原因，准確迅速確定故障點，方能及時排除故障。故障現 象一：刀架不能啟動（1）機械方面的原因1)刀架預緊力過大。2)刀架內部機械卡死。當從 蝸桿端部轉動蝸桿時，順時針方向轉不動，其原因是機械卡死。首先，檢查夾緊裝置反靠定 位銷是否在反靠棘輪槽內，若在，則需將反靠棘輪與螺桿連接銷孔回轉一個角度重新打孔連 接；其次，檢查主軸螺母是否鎖死，如螺母鎖死，應重新調整；再次，由於潤滑不良造成旋 轉件研死，此時，應拆開，觀察實際情況，加以潤滑處理。（2）電器方面的原因1)電源不 通、電機不轉。檢查溶芯是否完好、電源開關是否良好接通、開關位置是否正確。當用萬用 表測量電容時，電壓值是否在規定范圍內，可通過更換保險、調整開關位置、使接通部位接 觸良好等相應措施來排除。除此以外，電源不通的原因還可考慮刀架至控制器斷線、刀架內 部斷線、電刷式霍爾元件位置變化導致不能正常通斷等情況。2)電源通，電機反轉。可確定 為電機相序接反。通過檢查線路，變換相序排除。3)手動換刀正常、機控不換刀。此時應重 點檢查微機與刀架控制器引線、微機I／O 介面及刀

架到位回答信號。故障現象二：刀架連 續運轉、到位不停由於刀架能夠連續運轉，所以，機械方面出現故障的可能性較小，主要從 電氣方面檢查。1）檢查刀架到位信號是否發出，若沒有到位信號，則是發訊盤故障。此時 可檢查：發訊盤彈性觸頭是否磨壞、發訊盤地線是否斷路或接觸不良或漏接，是否需要更換 彈性片觸頭或重修，針對其線路中的繼電器接觸情況、到位開關接觸情況、線路連接情況相 應地進行線路故障排除。2）當僅出現某號刀不能定位時，則一般是由於該號刀位線斷路所 至。故障現象三：刀架越位過沖或轉不到位刀架越位過沖故障的機械原因可能性較大。主要 是後靠裝置不起征作用。1）檢查後靠定位銷是否靈活，彈簧是否疲勞。此時應修復定位銷 使其靈活或更換彈簧。2）檢查後靠棘輪與蝸桿連接是否斷開，若斷開，需更換連接銷。若 仍出現過沖現象則可能是由於刀具太長過重，應更換彈性模量稍大的定位銷彈簧。3）出現 刀架運轉不到位(有時中途位置突然停留)，主要是由於發訊盤觸點與彈性片觸點錯位，即刀 位信號膠木盤位置固定偏移所至。此時，應重新調整發訊盤與彈性片觸頭位置並固定牢靠。 4）若仍不能排除故障，則可能是發訊盤夾緊螺母松動，造成位置移動。

結語

近年來，世界傳統機床製造業強國正處於調整期。國內數控機床企業應抓住這一機遇， 從基本國情的角度出發，以國家的戰略需求和國民經濟的市場需求為導向，如注重機床的數 控改造以及功能部件的可靠性和專業化生產。並繼續通過並購海外先進企業或合資經營等方 式，加強國際合作，善借「外腦」助創薪提升自身技術水平。經濟型數控機床價格低適合我 國市場需要，是當前的主流產品。數控車床在工件一次裝夾中實現多工序加工，以減少誤差、 縮短時間， 而帶有自動回轉刀架。刀架要求具備很好的剛度和堅硬的強度、合理的結構等 使其能高精度重復定位。它通過驅動電路和控制系統實現其功能。自動回轉刀架在數控車床 中佔有極其重要的地位。在數控機床使用過程中，難免會出現各種故障，在日常故障中，我 們常見的是刀架類、主軸類、螺紋加工類、系統顯示類、驅動類、通信類等故障。而刀架故 障在其中佔有很大比例。維修數控機床結構和控制電路比較復雜。掌握一些數控設備維修技 術可以快速判斷故障所在，縮短維修時間，以降低維修成本。

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數控機床自動回轉刀架綜述
數控機床自動回轉刀架綜述

摘要：數控機床是裝備製造業的基礎，振興裝備製造業首先要振興數控機床業。一個國家 數控機床業的水平已經成為衡量該國製造業水平、工業現代化程度和國家綜合競爭力的重要 標志，直接關繫到國家經濟建設和國防安全及戰略地位。而數控車床為了能在工件的一次裝 夾中完成工序加工，縮短輔助時間，減少多次裝夾所引起的加工誤差，必須帶有自動回轉刀 架。本文要對自動回轉刀架的總體結構、主要的傳動裝置，以及以PLC 和單片機為控制系統 等方面進行分析。並對自動回轉刀架的性能，要從實踐中的故障分析去了解，並且要提出合 理的解決方法。

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關鍵字：數控車床 自動刀架 轉塔刀架 控制電路

0 前言 中國數控機床工業是以利用國際技術資源開始的，在摒棄了以前作為消費者和加工中心 的被動形式下，現在已經發展到了國內企業在立足自主創新的同時開始涉及以利用國際資 源、增強國際競爭能力為主旨的國際投資。近十多年來，機床藉助於微電子、計算機技術 的飛速發展，正向著高精度、多功能、高速化、高效率、復合加工功能、智能化等方向邁進， 明顯地反映出時代的特徵。自動回轉刀架是數控車床的關鍵部件之它用來安裝各種切削加工 刀具，直接影響數控車床的切削性能和工作效率。自動回轉刀架是普遍採用的換刀方式，常 用方刀架和轉塔式回轉刀架

E. 什麼是走心機

走心車床一般會用在棒材類加工小零件，批量大，好多都是一次成型的零件。只要是涉及到棒材類加工，直徑（不要超過32）不要太大的話，走心車床配合送料機他的優勢很大（因為走心車床必須配上送料機來加工），這樣他就是一個小型的獨立的生產線，不管是加工速度、人工成本、他都是有優勢的。
最主要的區別是:走心機的材料在動,走刀機是刀在動在,
走心機國內以前的老叫法應該是縱切車床。主要用於捧料小零件，大批量加工。
一般是送料機將棒料從主軸通孔穿過，彈簧夾頭自動夾緊。如果零件懸伸長就需要配頂尖。如果要尾部需要加工的話，就要配第二主軸。如果還需要加工四與六鑽孔等分孔要配動力刀座和主軸分度。
走心機主要受到材料的直徑限制，一般最大型號的走心車床只能加工直徑20毫米的零件，我只在資料上見過可以加工直徑32毫米的走心車床。只要是走心機可以加工的零件，其加工精度，加工速度，走刀機都難以相提並論！優勢主要有以下幾點：
1：一次裝夾不停主軸可以車削200mm以上長度的零件，如果你是車一個5mm長度的零件，走刀走心都可以車，但走心一氣呵成可以車出20~30個零件才需要停車送料
2：走心車床切削時永遠在材料固定最近位置，所以剛性是非常之好的，你想想你的車床夾緊零件之後，刀具貼住夾緊位置幾mm的地方來車削，剛性會好到什麼程度。
3：走心機都是車銑一體的，一次加工成型的復雜程度也非走刀機可比原來有老式自動車，我們俗稱凸輪機車床。而現在更高級的CNC自動車床，我們稱之為走心車床或縱切車床。主要是主軸Z向前後移動，而刀可以X、Y移動，可以實現立體加工，一次成型。以前基本是用進口的，但價格高得不得了，現在國內也有自己成熟的技術了，比如說四川的寧江、廣東的瑞鵬機床、大連大力（大連機床）、還有很多浙江一帶生產的更低檔的。

F. 縱切車床的簡介

車銑復合機床，走心式數控車床
縱切車床，顧名思義就是在金屬切削加工中，刀具的運動軌跡相對於工件的中軸線是垂直的，也就是在車削加工中工件是旋轉和移動的，車刀不需要跟隨工件移動，與常規的車床有著本質的區別。常規的車床在加工中是依靠刀具的移動來完成對多餘毛坯料的車削，但是在針對精密細長軸類的加工中，常規車床顯然無法滿足加工需要，而縱切車床的出現使批量加工精密軸類工件成為可能。該機床也可稱為走心式數控車床、主軸箱移動型數控自動車床或經濟型車銑復合機床。

G. CM1107型精密單軸縱切自動車床

問題沒有說明具體是什麼，不知道你是不是需要這方面的知識，希望能幫到你

CM1107機床

自動車床在投入生產之前，必須做好以下幾項生產准備工作：
1．
擬訂零件的加工工藝過程，選用適當的切削用量 標准刀具和輔具，必要時設計特殊的刀 輔具；
2．
根據零件的加工工藝，擬訂機床調整卡；
3．
根據調整卡的數據，設計並製造凸輪；
4．
按照調整卡調整機床
面以零件「輪軸」的加工為例（見表2-2）說明擬訂工藝過程的注意事項，調整卡的制定方法和凸輪曲線的繪制方法。
（一）零件的加工工藝過程的擬訂
加工工藝是指定調整卡和設計凸輪的基礎，合理的加工工藝是發揮機床效能和提高產品質量的有力保證。擬訂加工工藝時，除了應遵循《機械製造工藝學》和《金屬切削原理和刀具》課程中所指出的一般原則外，還應當考慮單軸縱切自動車床的特點，注意下列幾點：
1．盡量採用多刀同時加工，力求工序重合，以縮短加工時間
CM1107型 由於結構上的原因，No1和No2兩個刀架不能同時參加切削。No 3 與No 4刀架之間和No 4與No 5之間，因距離較近，同時工作可能會出現干涉現象。所以不能安排它們同時參加切削。
2．盡量減少空行程對單件加工時間的影響。
可使空行程與工作行程重合，或讓 空行程和空行程重合。
在加工實例中，採用No 3刀架退回與No 1刀架快進重合：No 2刀架退回與No 5刀架倒角No 3刀架切斷三者重合，以縮短單間工時。
3．選擇適當的刀架參加切削
機床的五個刀架中，No 1刀架是靠彈簧的拉力進給，並用鋼性擋快限制其行程終點位置，他能完成較精確的縱向車削，但不宜做切削力較大的徑向切入。No 2刀架由凸輪推動進給，剛性較好，宜用於較寬的刀刃做成型切削，或做帶徑向切入的縱向切削。No 3刀架的杠桿傳動比較小，加工精度低，常用它來切斷。No 4和No 5號刀架一般用於加工次要的外圓面和切槽倒角等。
實例中，因￠3外圓要求精確，所以用No1刀架加工；為了減少空行程，￠5外圓也由No1刀架車削。2刀架做帶徑向切入的縱向切削，加工￠4，￠6外圓。倒角和切斷分別有No5和No3刀架來完成。
4、 每個工作行程之後，均須安排「停留」工步
在個工作行程之後，讓刀架或主軸箱在原處稍事停留，實現短時間的無進給切削，目的是為了得到較准確的尺寸和較好的光潔表面。「停留」工步在凸輪上所佔的圓心角通常取2°，其凸輪半徑等於工作行程曲線終點的半徑。
5、工藝過程的第一步是「切斷刀退回」
因為機床採用切斷刀作為擋料裝置，所以，工藝過程的第一步應當安排切斷刀退回。
實例的加工工藝過程可參看錶2-2的「工步內容」欄

*（二）機床調整卡的制定
機床調整卡是調整機床和設計凸輪曲線必不可少的工藝文件。在調整卡中通常包括下列主要內容：
1、 被加工零件圖；
2、加工工藝過程，刀具布置圖（或工步簡圖）和各工步所需刀具，輔具；
3、各工步採用的切削用量及工作行程長度；
4、加工一個零件所要的時間，掛輪的齒數及皮帶輪的直徑；
5、設計凸輪幾調整擋塊位置所必須的數據。包括：每個擋塊的位置；每個凸輪工作行程和空行程曲線的升程以及它們在凸輪圓周上的起止度數和起止半徑等。
表2-2是「輪軸」的調整卡實例。下面結合實例中的部分內容，說明制定調整卡的主要步驟和方法：
1、確定主軸速及主運動變速帶輪的直徑
（1）選擇切削速度v
根據加工方式和工件及刀具材料，按自動車床切削用量選擇切削速度v（機床說明書內通常附有這些資料）。
（2）確定主軸轉速n和主運動皮帶輪直徑A和B
n= r/min
式中d-----加工表面的直徑（mm）；
v-----切削速度（m/min）.
實例中，d=7mm，v=40m/min,
所以 n= =1819 r/min
按表2-5，可選主軸轉速n=1810r/min,皮帶輪直徑A=100mm , B=210mm.
2.選取各工步的進給量f
各工步的進給量一般按照自動車床常用切削量選取（機床說明書內通常有該資料，實例的各工步進給量見表2-2）。
3．確定各工步的工作行程長度L
工作行程包括刀具行程和主軸箱行程。刀具行程的大小取決於工件加工表面的半徑或長度和刀具的起始位置。在刀具有快速趨近工件轉為工作進給時，為了避免刀具快速碰撞到工件表面上，應在刀刃距加工表面一定距離時，就轉入工作進給。此距離稱為切入留量，通常，縱向車削時切入留量取0.5-1mm，徑向車削時取0.2-0.5mm。
實例中各刀具的進給起始位置取在刀刃距棒料外徑0.5mm處，所以，各刀尖的進給起始位置布置在￠8的圓周位置上。
主軸箱的行程長度與工件的加工長度及刀具的軸向位置有關。若以中心架支承套前端為基準面，切斷刀的切斷面到基準面的距離，通常取1-2mm（實例中取2mm）。因為No1刀架不宜作徑向切入，故其刀刃到切削表面之間應保留0.5mm的軸向間隙。主軸箱後退進行送料的長度，決定於工件的長度和切斷刀的寬度。而切斷刀的寬度由棒料直徑決定，通常可按表2-3選取

根據以上所述，實例中刀具和主軸箱的部分行程長度計算如下（參看錶2-2工步簡圖）：
工步1 No3刀架的切斷刀退回
L1 = +0.5 = 4.5mm
式中，8為No3刀刃進給起始位置的直徑。0.5是切斷刀的刀刃越過主軸中心線的距離，即過切量，其目的是保證切斷面光潔平整，切斷刀的行程如圖2-30所示

工步2 No1刀架的外圓車刀快進至￠3
L2 = — =2.5mm
工步3 主軸箱進給，由No1刀架車￠3 外圓面
L3 = 7+0.5= 7.5mm
式中，7為工件￠3 外圓的加工長度。0.5是No 1與No 3刀具主切削刃軸向
位置的差值（見表2-2工步簡圖中工步1與工步2。即2.5-2=0.5）。
工步10 主軸箱快進（￠7外圓為不加工面）
L10 = 5+1= 6mm
式中，5為工件￠7外圓的長度，1是No2與No1刀具主切削刃軸向位置的差
值（即3.5-2.5=1）。因為工步11為No2刀架徑向切入加工￠6外圓，而No2與
No1刀具主切削刃在軸向有1mm差值，所以主軸箱多進給1mm的長度。
工步 19 No5刀架的倒角刀進給至￠1
L19 = — = 3.5mm
式中。8為No5刀尖進給起始位置的直徑。1是No5刀尖進給至終點位置時的直徑，其值可由圖2-31求出。因為被加工零件全部倒角為0.5*45°，若採用90°雙邊倒角刀加工，設：倒角刀進給至終點位置時，刀尖到軸心的距離為k，￠3外圓倒角後￠2外圓至刀尖的距離為a，￠4外圓倒角後￠3外圓至刀尖的距離為b。

圖2-31 倒角

由此即求出b=1，a=0.5，k=0.5，
k為半徑值，直徑為1。
工步23 主軸箱向後退的距離，即
送料長度，它應等於工件長度與切
斷刀寬度之和，也等於主軸箱各行
程長度之和。
L23=22+1.5=23.5 mm
或 L23=L3+L7+L10+L13+L17
式中，22是工件長度，1.5是切斷刀寬度。
4．計算各工步所需要的主軸轉數N i
計算各工步所需的主軸轉數，是為了求各工步所需時間而進行的統一折算。各工步所需轉數的多少，取決於每個工步的行程長度Li和Fi。每個工步所需的主軸轉數可按下方式進行計算：
Ni =Li / Fi r
調整卡中「工步主軸轉數」欄內有兩個數據。其中，「本工步」欄內填寫的是完成本工步所需轉數，而「計算工步」欄內的數值，只填寫本工步中影響工件加工時間長短的那一部分主軸轉數，其值應視本工步與其他工步有無重合而定。
例如：實例中工步3， L3 = 7.5mm，F3 = 0.01mm/r
N3 =7.5 / 0.01=750 r
在「工步主軸轉數」欄下「本工步」內填寫750。因本工步與其他工步無重合，故「計算工步」也填750。
又如： 工步19 L19=3.5mm，F10 = 0.01 mm/r
N19 =3.5 / 0.01 = 350 r
在「工步主軸轉數」欄下「本工步」欄填寫350，但因本工步與工步17重合，而工步17所需主軸轉數大於本工步所需主軸轉數，即本工步與17完全重合，所以，該工步的「計算工步」欄內的數值是零。
在求得各工步所需主軸轉數後，就可以計算出加工一個工件時間內用於工作行程所需的主軸轉數和∑Ni。
實例中∑Ni=750+100+150+150+200+100+200+500+450=2600 r 。
5杠桿傳動比的選擇
傳動各刀架和主軸箱的杠桿，其傳動比都是可以調整的。傳動比的大小，一般根據加工精度要求來選擇。杠桿比大時，反映到工件上的凸輪製造誤差就可以縮小，對於提高加工精度有利，但空行程損失也將增大。通常，對於加工精度要求高的尺寸，取大傳動比；對於加工精度要求不高的尺寸，取小的傳動比。
CM1107單軸縱切自動車床的凸輪杠桿比見圖2-32。圖中D為凸輪毛胚最大直徑。d1是凸輪允許的最小直徑，R1是分度圓弧中心點軌跡的半徑，R2是分度圓弧半徑。No5刀架上有兩個觸頭，適當地調整觸頭的位置，可以用同一把車刀切出兩個要求稍高的外圓面，所以他有兩組杠桿傳動比。

6、確定工作行程和空行程曲線在凸輪上所佔的角度
凸輪的輪廓由工作形成曲線和空行程曲線兩部分組成。工作行程曲線主要控制主軸箱和刀架切削加工的工作行程。它除了要保證行程長度和位置以外，還應保證按規定的進給速度進行切削。空行程曲線主要控制各機構的輔助運動，如刀架的快進，快退，夾料夾頭的夾緊，松開等。它應保證在不產生沖擊和不使機構受力過大的情況下，盡量減少空行程所佔的時間。
機床完成一個自動工作循環，分配軸轉過一轉。這時凸輪跳過360°。所以，各凸輪的毛坯 按360°等分劃線。如果一個凸輪的空行程曲線所佔的角度總和用∑βi表示。則工作行程曲線所佔的角度總和∑ai可用下式求得：
∑ai=360-∑βi
加工時，機床主軸等速旋轉。各工作行程曲線在凸輪上應占的角度可由下式求出：

式中，Ni——第i工步所需主軸轉數；
ai——第i工步工作行程曲線所佔的角度。
各空行程曲線在凸輪上所佔的角度β，通常是根據試驗或經驗數據來確定的，一般在機床說明書中有這些數據。表2-4為CM1107型機床空行程曲線角度值表，表中列出了各凸輪空行程曲線上升或下降1mm時所佔的角度。此數值還與生產率A值有關。A值通常可根據工件尺寸，精度要求及復雜程度粗略估計；也可以用下式粗略估算（t為加工一個零件所需時間）：

t =∑Ni/n min
實例中，t =2600/1810=1.4min。每分鍾加工零件的數量A＜8 件/分
在工步2中L2=2.5mm，所以No1刀架的杠桿比u=3：1，空行程曲線上升H2=L2，
u=2.5*3=7.5mm。從表2-4可查得A≤8件/分 時凸輪曲線每下降1mm占角度為0.5°。所以。工步2所佔角度β2=7.5*0.5=3.75°為便於凸輪製造圓整為整數。取β2 =4°。
調整卡「空行程角度」欄，除可工步1，18和20是重合工步外，其餘各工步的「本工步」與「計算工步」的數值都相同（見表2-2）將各空行程「計算工步」的角度相加∑βi=77°，在求得∑βi以後便可計算出∑ai，
∑ai=360°-∑βi=360°-77°=283°
由Ni，∑Ni和∑ai便可計算出各工作行程所佔角度ai。計算所得的各工作行程所佔角度總和應當與上式計算的∑Ni想等，如果不等應當作必要的修正。
調整卡「工作行程角度」欄也分為「本工步」和「計算工步」兩項。例如工步3兩項值都是81°。而對於工步19，因為它與工步17相重合，所以工步19的「本工步」項數值為38°，「計算工步」項數值為零。重合工步雖然不影響單件工時，但對繪制凸輪曲線和調整機床，這些數據是不可缺少的 。所以，也必須分別計算出來並填入調整卡。
「凸輪曲線數據」欄中，角度的起止數值，應按工步的順序，根據各工步空行程和工步行程所佔的角度依次遞增地填入，重合工步的角度，按其重合位置填寫。例如，工步1與工步2空行程所佔角度β1=4°，β2=4°，雖然工步1與工步2重合，但他們分別由凸輪C和凸輪B控制，所以「凸輪曲線數據」的「角度」都是「起--0°」，「止--4°」，工步3工作行程所佔角度a3 =81°，其「角度」為：「起--4°」，「終--85°」，同理，依次可以計算出其餘各工步凸輪曲線的起止角度。從0°開始一直計算到360°為止。
7、凸輪曲線半徑的確定
凸輪曲線的半徑，主要決定於工作行程長度L、杠桿比u以及凸輪毛坯的有關尺寸參數。
在確定凸輪半徑時，應盡量採用較大的半徑。因為在凸輪曲線的升程和圓心角一定時，凸輪半徑愈小，壓力角愈大，整個工作機構的工作條件就愈差。為了減小壓力角，在可能的情況下，盡量使凸輪曲線的最大半徑等於毛坯的半徑。這樣，刀具或主軸箱進給到終點時，杠桿的觸銷位於凸輪毛坯的圓周上，這也有利於凸輪的製造。通常凸輪工作的最大半徑選它等於毛坯的半徑，最小半徑不小於允許值（凸輪允許的最小值見圖2-32d1）
下面以實例中主軸箱凸輪為例，說明凸輪半徑的確定方法。
首先定出凸輪的最大工作半徑，由表2-2的工步簡圖可知，當加工進行到工步17終了時，主軸箱移動到最前端位置，與此位置對應的凸輪曲線半徑應為最大，故取工步17終點的凸輪曲線半徑等於凸輪毛坯半徑，即80mm。其它各工步凸輪曲線的起止半徑，就可以從最大半徑開始按曲線的升降值計算出來。例如：
工步17 凸輪曲線的終止半徑R17終=80mm工作行程L17=5mm，杠桿傳動比U=2：1。凸輪曲線升程H17=L17* u=5*2=10mm，∴凸輪曲線的起點半徑R17起=80-10=70mm 。
工步23 R23起=R17終=80mm，L23=23.5mm,H23=L23*u=23.5*2=47mm. ∴R23終=80-47=33mm。
工步13 R13終=R17起=70mm，L13=2mm，H13=L13*u=2*2=4mm，∴R15起=70-4=66mm
依次類推，可以計算出主軸箱凸輪其他各工步的R起和R終。
天平刀架做擺動進給，為了使刀架兩邊擺動的幅度基本一致，取凸輪的最大半徑與最小半徑的中間值為基準半徑，使凸輪在基準半徑時，刀架處於水平位置，由基準半徑開始，再行上升或下降。由圖2-32知，天平刀架凸輪最大半徑為60mm，最小半徑為35mm。則基準半徑應為35+ =47.5mm。為使計算方便起見，取它等於48mm。
工步2是No1刀架快進，取R2起=48mm，L2=2.5mm，u=3：1、H2=L2*u=2.5*3=7.5mm。∴R2終=48-7.5=40.5mm。
工步11是No2刀架進給，R11起=48mm，L11=1mm，H11=L11*u=1*3=3mm，∴R11終=48+3=51mm
同理，可以計算出其他凸輪曲線的起止半徑（見表2-2）。
8、確定機床的生產率，交換齒輪齒數和帶輪直徑
（1）計算機床的生產率
機床的生產率A，是指單位時間內機床加工出來的工件數量。它取決於機床所採用的主軸轉數n，以及加工一個工件所需要主軸轉過的轉數N，

（2）選定交換齒輪齒數和皮帶輪直徑
計算出生產率A值，也就是定出了要求的分配軸轉速。即可選取交換齒輪a、b的齒數，以及圖2-5中軸Ⅰ與軸Ⅲ之間的三角帶輪直徑。通常，可由機床說明書中查得，
表2-5是CM1107型機床生產率表。表中列出了機床生產率A值（表中列出的是分配軸轉數r/min），因為分配軸轉過一轉加工出一個零件，所以分配軸轉數值與生產率A值相等），以及與A值相對應的a=38，b=80，三角帶輪代號為D、H（由圖2-5可知D=146、H=117）。
由表2-5查得實際的A值後，便可計算出加工一個零件實際所需要的時間T。
T=60/A=60/0.541=110.9≈111 s
（三）凸輪曲線的設計
根據機床調整卡中「凸輪曲線數據」和圖2-32中有關參數，就可以繪制相應的凸輪曲線。
凸輪的工作行程曲線應保證起從動件運動速度均勻，因此，在繪制凸輪曲線時，採用與機構工作狀態一致的條件來進行。對於主軸箱凸輪，因為其頂桿做直線運動，所以在圓周上用徑向輻射線來分度，輻射線的中心即為凸輪的中心。對於刀架凸輪，因為其頂銷做圓周運動，故在圓周上用圓弧來分度。分度圓弧的半徑就是杠桿臂長（見圖2-32中的R2），分度圓弧的圓心，在以凸輪圓心為圓心，以杠桿支點支分配軸軸心距離為半徑（圖2-32中的R1）的圓周上。按上述要求對凸輪進行分度後，即可根據「凸輪曲線數據」在凸輪上標明各工作行程的起止角度和起止半徑。再將沒段工作行程曲線按起止半徑做徑向界限，徑向界限之間的差值用輻射直線或圓弧將他們等分（周向與徑向的等分數相同）。再將各對應交點用曲線板連接起來，就可以得到凸輪各工作行程曲線（見圖2-33）
由於分配軸中部固定有傳動蝸輪，所以各凸輪應從分配軸兩端分別進行安裝。除主軸箱凸輪在蝸輪的左端外，其餘凸輪都在蝸輪的右端。繪制時，習慣上從兩端向蝸輪處投影，因此。主軸箱凸輪曲線分度的起止點按逆時針方向計算，其餘各凸輪的分度都按順時針方向進行計算。如圖2-33所示，其中圖a是刀架凸輪，圖b是主軸箱凸輪。
設計空行程曲線時，應當使機構無沖擊、接觸點的 壓力角不致過大、理論上應採用對數曲線或其他曲線。但是繪制這種曲線比較麻煩，所以，為方便起見，通常機床都備有空行程曲線樣板。圖2.34是CM1107型車床空行程曲線樣板。三塊樣板分別用於主軸箱、天平刀架和上刀架。每塊樣板由兩部分組成，上部分用於生產率A≤8時，下部分用於A＞8時，每部分又分為快進和快退曲線。使用時，將樣板中心與凸輪中心對准，再分別按快進或快退曲線進行繪制。
圖2-35、2-36、2-37和2-38分別是實例中的主軸箱、天平刀架、No3刀架和No5刀架的凸輪。其中有兩處凸輪半徑尺寸的實際值與計算值相差0.5mm。其目的是使用剛性定位來保證加工精度，以減少凸輪製造誤差對加工精度的影響。一處在主軸箱凸輪的最小半徑處，計算值是33，實際採用的是32.5；另一處在天平刀架凸輪最小半徑處，計算值是40.5，而實際採用的是40。