Ⅰ 數控鑽床自動換刀裝置包含哪些東西
各類數控機復床的自動換刀裝置制的結構取決於機床的形式、工藝范圍以及刀具的種類和數量等，主要可以分為以下幾種形式
①回轉刀架換刀
數控機床上使用的回轉刀架是一種最簡單的自動換刀裝置，根據加工對象的不同，可以設計成四方刀架和六角刀架等多種形式，分別安裝著四把、六把或更多的刀具，並按數控裝置的指令換刀。回轉刀架的結構上必須具有良好的強度和剛性，以承受粗加工時的切削抗力，由於車削加工精度在很大程度上取決於刀尖位置，而加工工程中對刀尖位置一般不進行人工調整，因此更有必要選擇可靠地定位方案和合理的定位結構，以保證回轉刀架在每次轉位之後，具有盡可能高的重復定位精度
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，他的動作分為四個步驟：刀架抬起。刀架轉位。刀架壓緊。轉位油缸復位
回轉刀架除了採用液壓缸驅動轉位和定位銷定位以外，還可以採用電機/馬氏機構轉位和鼠齒定位，以及其他轉位和定位機構。
Ⅱ 加工中心自動換刀裝置的組成部分是什麼
加工中心有是由基礎的數控銑床發展而來，它綜合了數控銑床的所有的特點和功能，與數控銑床不同的是加工中心擁有自動換刀裝置，能實現在加工時自動換刀功能。而數控銑床則沒有自動換刀裝置，不能實現自動換刀功能，這就是數控銑床與加工中心的區別所在。
加工中心自動換刀裝置的組成：
加工中心的自動換刀裝置是由刀庫、機械手臂和驅動機構等部件組成，刀庫是存放著加工時所需要的刀具。刀庫的類型有很多，主要是根據形狀來分類有斗笠式刀庫、圓盤式刀庫和鏈條式刀庫等多種類型的刀庫，這些刀庫的容量幾把到幾百把刀具。在市場上常見加工中心使用的刀庫有斗笠式刀庫和圓盤式刀庫這兩種，而鏈條式刀庫由於價格昂貴所以沒有什麼廠家使用。
加工中心的換刀方式：
1、斗笠式刀庫的換刀方式：
斗笠式刀庫的換刀方式比較簡單，這類刀庫沒有機械手臂，所以不需要使用機械手臂來完成換刀。其刀庫的換刀方式是這樣的：刀庫向主軸移動來實現換刀。此類具有性價比高、維護方便、結構簡單等優點，而缺點就是換刀速度慢。
2、圓盤式刀庫的換刀方式：
圓盤式刀庫的換刀方式比較復雜，主要是由機械手臂來完成換刀動作，由機械手從刀庫取出刀具180°旋轉裝入主軸中完成換刀。此類刀庫具有換刀速度快的優點，其缺點就是結構復雜，維修不便，而且故障率高。
盡管這些刀庫的換刀方式、選刀方式、刀具結構等各不相同，但都是由數控系統來控制的，由電機、氣壓或者液壓和機械手來實現刀具的選擇與交換。
Ⅲ 什麼是自動換刀裝置
一、自動換刀裝置的形式
自動換刀裝置是數控機床的重要執行機構，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；
2．排式刀架換刀；
3．更換主軸頭換刀；
4．帶刀庫的自動換刀系統
在這里我對數控機床常見的這幾種換刀系統逐一介紹，首先介紹一下回轉刀架換刀系統。
二、回轉刀架
數控機床使用的回轉刀架是比較簡單的自動換刀裝置，常用的類型有四方刀架、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。下面我們結合一台四工位的四方刀架了解一下其換刀過程及原理。並結合換刀原理分析一下四方刀架的常見故障現象及原因。常見機床四方刀架如圖一（左）。
圖一數控機床刀架或刀庫是由機床PLC來進行控制，對於普通的四工位刀架來說，控制比較簡單，一般用於普通的車床。我們分析車床刀架的控制原理其實就是指刀架的整個換刀過程，刀架的換刀過程其實是通過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，系統一般還要設置一些相應的系統參數來對換刀過程進行調整。下面我們分析PLC控制下的換刀過程。在分析之前，我們首先了解刀架控制的電氣部分。刀架電氣控制部分如圖二所示。圖二中的a是刀架控制的強電部分，主要是控制刀架電機的正轉和反轉，來控制刀架的正轉和反轉；圖b是刀架控制的交流控制迴路，主要是控制兩個交流接觸器的導通和關閉來實現a中的強電控制；圖c部分是刀架控制的繼電器控制迴路及PLC的輸入及輸出迴路，整個過程的控制最終是由這個模塊來完成的。 圖中各器件的作用如下：
序號 名稱 含義
1 M2 刀架電動機
2 QF3 刀架電動機帶過載保護的電源空開
3 KM5、KM6 刀架電動機正、反轉控制交流接觸器
4 KA1 由急停控制的中間繼電器
5 KA6、KA7 刀架電動機正、反轉控制中間繼電器
6 S1~S4 刀位檢測霍爾開關
7 SB11 手動刀位選擇按鈕
8 SB12 手動換刀啟動按鈕
9 RC3 三相滅弧器
10 RC9、RC10 單相滅弧器
自動刀架控制涉及到的I/O信號如下：
PLC輸入信號：
X2.7：刀架電動機過熱報警輸入；
X3.0~X3.3：1~4號刀到位信號輸入；
X30.6：手動刀位選擇按鈕信號輸入；
X30.7：手動換刀啟動按鈕信號輸入；
PLC輸出信號：
Y0.6：刀架正轉繼電器控制輸出；
Y0.7：刀架反轉繼電器控制輸出。
我們現在已經清楚了刀架控制的I/O信號，下面我們結合這些信號來分析一下換刀過程，刀架換刀有兩種模式，一種是手動換刀，一種是通過T指令進行自動換刀。我們以手動狀態為例，介紹一下換刀過程及常見故障。
1、首先我們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（X30.6）的狀態，如果按下刀位選擇按鍵，X30.6的狀態應該會改變一次，計數器的數值會發生改變，系統選擇的目的刀具也會發生相應的改變。
2、選擇目的刀具完成以後，下面就是將機床刀架的當前刀位轉換到目的刀位。我們按下刀位轉換按鍵X30.7以後。這時系統PLC輸出一個刀架正轉信號Y0.6，KA6吸合；KM5吸合，這時刀架電機開始正向旋轉，刀架開始正轉。
3、刀架在正向旋轉的過程中不停的對刀位輸入信號進行檢測，如圖3所示，每把刀具各有一個霍爾位置檢測開關。各刀具按順序依次經過發磁體位置產生相應的刀位信號。當產生的刀位信號和目的刀位寄存器中的刀位相一致的時候，PLC認為所選刀具已經到位。
圖34、刀具到位以後，刀架仍繼續正向旋轉一段時間，然後停止正向旋轉（Y0.6停止輸出），延時一段時間以後，刀架反轉控制信號Y0.7有效，此時刀架開始反轉，反轉過程其實就是刀架鎖緊的過程，此過程延續一段時間，直到刀架鎖緊到位，但反轉時間不宜過長或過短。過長就有可能燒壞電機或造成電機過熱空開跳閘，時間過短有可能造成刀架不能夠鎖緊。刀架鎖緊以後，整個換刀過程結束。
安全互鎖
1、架電動機長時間旋轉，而檢測不到刀位信號，則認為刀架出現故障，立即停止刀架電動機，以防止將其損壞並報警提示；
2、刀架電動機過熱報警時，停止換刀過程，並禁止自動加工；
我們現在已經對此種刀架的換刀原理有所了解，那麼對於此種刀架在工作過程中常見的一些故障我們應該很容易分析出他的原因。常見的故障現象如下：
故障現象一：選擇了目標刀位，按下刀位轉換按鈕以後，電動刀架不轉；
故障現象二：選擇了目標刀位，按下刀位轉換按鈕以後，電動刀架轉個不停；
我們現在就以這兩種比較典型的故障現象來分析一下故障原因，希望大家有所收獲，比如故障現象一；這是比較常見的一種故障現象，出現此現象後我們應該利用怎樣的方法才能夠比較容易去解決。
從上面的敘述中我們已經了解了換刀的整個過程， 如圖四，如果刀架不動，我們應該怎麼樣去檢修呢？
1、首先我們可以利用現象比較明顯，比較容易觀察到的地方來進行判斷，在這里我們可以把接觸器作為一個特殊點，以接觸器為分界點，作出一個初步判斷，可以觀察一下接觸器是否動作，如果接觸器動作我們可以聽到接觸器吸合的聲音，相反則聽不到。
2、接觸器吸合的情況下，我們可以判斷出換刀過程中的① ④沒有問題。那麼問題應該在⑤ 或 ⑥上，具體原因如下：
1）電機電源缺相或電壓過低；
2）接觸器主觸點被燒壞或接觸不良；
3）刀架電機電源相序錯，造成電機旋轉方向發生改變，刀架選刀的過程變成刀架鎖緊的過程；
4）電機被燒壞；
5）刀架鎖得太緊或被機械卡死等。
3、接觸器在沒有吸合的情況下，我們可以判斷出故障原因有可能出在①⑤這幾步上，具體分析過程如下：
1）KM5沒有吸合的情況下，觀察KA6是否吸合，如果KA6已經動作，那麼可以測量一下KM5線圈有沒有燒壞，控制電纜有沒有斷線，KA6的觸點接觸是否良好。
2）如果KA6沒有動作，可以通過觀察PLC的輸入輸出寄存器的狀態來確定刀架正轉信號Y0.6是否有輸出，如果有輸出，可以檢測一下繼電器KA6線圈是否被燒壞，PLC輸出板是否有問題，系統PLC到KA6的連線是否有問題。如果沒有輸出，則檢查一下是否PLC編寫有誤，是否有些換刀條件沒有滿足。
Ⅳ 數控機床的自動換刀裝置都有哪些方式
1、刀具交換方式
數控機床的自動換刀裝置中，實現刀庫與機床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。刀具的交換方式和它們的具體結構對機床的生產率和工作可靠性有著直接的影響。
刀具的交換方式很多，一般可分為以下兩大類。
（一）無機械手換刀
無機械手換刀，是由刀庫和機床主軸的相對運動實現的刀具交換。換刀時，必須首先將用過的刀具送回刀庫，然後再從刀庫中取出新刀具，這兩個動作不可能同時進行，因此，換刀時間長。所示的數控立式鏜銑床就是採用這種換刀方式的實例。它的選刀和換刀由三個坐標軸的數控定位系統來完成，因此每交換一次刀具，工作台和主軸箱就必須沿著三個坐標軸作兩次來回運動，因而增加了換刀時間。另外，由於刀庫置於工作台上，減少了工作台的有效使用面積。
（二）機械手換刀
由於刀庫及刀具交換方式的不同，換刀機械手也有多種形式。因為機械手換刀有很大的靈活性，而且還可以減少換刀時間，應用最為廣泛。
在各種類型的機械手中，雙臂機械手全面地體現了以上優點，為了防止刀具掉落，各機械手的活動爪都必須帶有自鎖結構。雙臂回轉機械手的動作比較簡單，而且能夠同時抓取和裝卸機床主軸和刀庫中的刀具，因此換刀時間可以進一步縮短。雙臂回轉機械手，雖不是同時抓取主軸和刀庫中的刀具，但是換刀准備時間及將刀具送回刀庫的時間（圖中實線所示位置）與機械加工時間重合，因而換刀（圖中雙點劃線所示位置）時間較短。
2、機械手形式
在自動換刀數控機床中，機械手的形式也是多種多樣，常見的有以下幾種形式。
1、單臂單爪回轉式機械手
這種機械手的手臂可以回轉不同的角度來進行自動換刀，其手臂上只有一個卡爪，不論在刀庫上或是在主軸上，均靠這個卡爪來裝刀及卸刀，因此換刀時間較長。
2、單臂雙爪回轉式機械手
這種機械手的手臂上有兩個卡爪，兩個卡爪有所分工。一個卡爪只執行從主軸上取下「舊刀」送回刀庫的任務，另一個卡爪則執行由刀庫取出「新刀」送到主軸的任務。其換刀時間較上述單爪回轉式機械手要少。
3、雙臂回轉式機械手
這種機械手的兩臂上各有一個卡爪，兩個卡爪可同時抓取刀庫及主軸上的刀具，回轉180°後又同時將刀具放回刀庫及裝入主軸。這種機械手換刀時間較以上兩種單臂機械手均短，是最常用的一種形式。
4、雙機械手
這種機械手相當於兩個單臂單爪機械手，它們互相配合進行自動換刀。其中一個機械手從主軸上取下「舊刀」送回刀庫，另一個由刀庫中取出「新刀」裝入機床主軸。
5、雙臂往復交叉式機械手
這種機械手的兩手臂可以往復運動，並交叉成一定的角度。一個手臂從主軸上取下「舊刀」送回刀庫，另一個手臂由刀庫中取出「新刀」裝入主軸。整個機械手可沿某導軌直線移動或繞某個轉軸回轉，以實現由刀庫與主軸間的運刀工作。
6、雙臂端面夾緊式機械手
這種機械手只是在夾緊部位上與前幾種不同。前幾種機械手均靠夾緊刀柄的外圓表面來抓取刀具，這種機械手則是靠夾緊刀柄的兩個端面來抓取的。
3、機械手夾持結構
在換刀過程中，由於機械手抓住刀柄要作快速回轉，要作拔、插刀具的動作，還要保證刀柄鍵槽的角度位置對准主軸上的驅動鍵。因此，機械手的夾持部分要十分可靠，並保證有適當的夾緊力，其活動爪要有鎖緊裝置，以防止刀具在換刀過程中轉動脫落。機械手夾持刀具的方法有以下兩種。
（一）柄式夾持
柄式夾持，也稱軸向夾持或V形槽夾持。其刀柄前端有V形槽，供機械手夾持用，目前我國數控機床較多採用這種夾持方式。機械手手掌結構示意圖。它由固定爪及活動爪組成，活動爪可繞軸回轉，其一端在彈簧柱塞的作用下，支靠在擋銷上，調整螺釘以保持手掌適當的夾緊力，鎖緊銷使活動爪牢固地夾持刀柄，防止刀具在交換過程中松脫。鎖緊銷還可軸向移動，使活動爪放鬆，以便杈刀從刀柄V形槽中退出。
（二）法蘭盤式夾持
法蘭盤式夾持，也稱徑向夾持或碟式夾持。刀柄的前端有供機械手夾持的法蘭盤。採用法蘭盤式夾持的優點是：當採用中間搬運裝置時，可以很方便從一個機械手過渡到另一個輔助機械手上去。對於法蘭盤式夾持方式，其換刀動作較多，不如柄式夾持方式應用廣泛。
4、自動換刀動作順序
由於自動換刀裝置的布局結構多種多樣，其換刀過程動作順序會不盡相同。下面分別以常見的雙臂往復交叉式機械手和鉤刀機械手為例用動作分圖加以說明。
（一）雙臂往復交叉式機械手的換刀過程
（1）開始換刀前狀態。主軸正用T05號刀具進行加工，裝刀機械手已抓住下一工步需用的T09號刀具，機械手架處於最高位置，為換刀做好了准備；
（2）上一工步結束，機床立柱後退，主軸箱上升，使主軸處於換刀位置。接著下一工步開始，其第一個指令是換刀，機械手架回轉180o轉向主軸。
（3）卸刀機械手前伸，抓住主軸上已用過的T05號刀具。
（4）機械手架由滑座帶動，沿刀具軸線前移，將T05號刀具從主軸上拔出。
（5）卸刀機械手縮回原位。
（6）裝刀機械手前伸，使T09號刀具對准主軸。
（7）機械手架後移，將T09號刀具插入主軸。
（8）裝刀機械手縮回原位。
（9）機械手架回轉180o，使裝刀、卸刀機械手轉向刀庫。
（10）機械手架由橫梁帶動下降，找第二排刀套鏈，卸刀機械手將T05號刀具插回P05號刀套中。
（11）刀套鏈轉動把在下一個工步需用的T46號刀具送到換刀位置,機械手一降,找第三排刀鏈,由裝刀機械手將T46號刀具取出。
（12）刀套鏈反轉，把P09號刀套送到換刀位置，同時機械手架上升至最高位置，為再下一工步的換刀做好准備。
（二）鉤刀機械手的換刀過程
作為最常用的一種換刀形式，換刀一次所需的基本動作如下。
1）抓刀。手臂旋轉90?，同時抓住刀庫和主軸上的刀具。
（2）拔刀。主軸夾頭松開刀具，機械手同時將刀庫和主軸上的刀具拔出。
（3）換刀。手臂旋轉180?，新舊刀具更換。
（4）插刀。機械手同時將新舊刀具分別插入主軸和刀庫，然後主軸夾頭夾緊刀具；
（5）復位。轉動手臂，回到原始位置。
Ⅳ 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
Ⅵ 快速自動換刀技術有什麼主要內容
快速自動換刀技術是以減少輔助加工時間為主要目的，綜合考慮機床的各方面因素，在盡可能短的時間內完成刀具交換的技術方法。該技術包括刀庫的設置、換刀方式、換刀執行機構和適應高速機床的結構特點等。
快速自動換刀技術的主要內容：
（1）換刀速度指標
衡量換刀速度的方法主要有三種：①刀到刀換刀時間：②切削到切削換刀時間：③切屑到切屑換刀時間。由於切屑到切屑換刀時間基本上就是加工中心兩次切削之間的時間，反映了加工中心換刀所佔用的輔助時間，因此切屑到切屑換刀時間應是衡量加工中心效率高低的最直接指標。而刀到刀換刀時間則主要反映自動換刀裝置本身性能的好壞，更適合作為機床自動換刀裝置的性能指標。這兩種方法通常用來評價換刀速度。至於換刀時間多少才是高速機床的快速自動換刀裝置並沒有確定的指標，在技術條件可能的情況下，應盡可能提高換刀速度。
（2）提高換刀速度的基本原則
加工中心自動刀具交換的基本出發點是在多種刀具參與的加工過程中，通過自動換刀，減少輔助加工時間。在高速加工中心上，由於切削速度的大幅度提高，自動換刀裝置和刀庫的配置要考慮盡可能縮短換刀時間，從而和高速切削的機床相配合。
加工中心的換刀裝置通常由刀庫和刀具交換機構組成，常用的有機械手式和無機械手式等方式。刀庫的形式和擺放位置也不一樣。為了適合高速運動的需要，高速加工中心在結構上已和傳統的加工中心不同，以刀具運動進給為主，減小運動件的質量已成為高速加工中心設計的主流。因此，設計換刀裝置時，要充分考慮到高速機床的新結構特徵。
在設置高速加工中心上的換刀裝置時，時間並不是唯一的考慮因素。首先，應在換刀動作準確、可靠的基礎上提高換刀速度。特別是ATC是加工中心功能部件中故障率相對比較高的部分，這一點尤其重要：其次，要根據應用對象和性能價格比選配ATC。在換刀時間對生產過程影響大的應用場合，要盡可能提高換刀速度。例如，在汽車等生產線上，換刀時間和換刀次數要計入零件生產節拍。而在另外一些地方，如模具型腔加工，換刀速度的選擇就可以放寬一些。
Ⅶ 加工中心對結構都有哪些要求
加工中心有各種類型，雖然外形結構各異，但總體上是由以下幾大部分組成。
1、基礎部件：由床身、立柱和工作台等大件組成，它們是加工中心結構中的基礎部件。這些大件有鑄鐵件，也有焊接的鋼結構件，它們要承受加工中心的靜載荷以及在加工時的切削負載，因此必須具備更高的靜動剛度，也是加工中心中質量和體積最大的部件。
2、主軸部件：由主軸箱、主袖電動機、主軸和主軸軸承等零件組成。主軸的啟動、停止等動作和轉速均由數控系統控制，並通過裝在主軸上的刀具進行切削。主軸部件是切削加工的功率輸出部件，是加工中心的關鍵部件，其結構的好壞，對加工中心的性能有很大的影響。
3、數控系統：由CNC裝置、可編程序控制器、伺眼驅動裝置以及電動機等部分組成。是加工中心執行順序控制動作和控制加工過程的中心。
4、自動換刀裝置（ATC）：加工中心與一般數控機床的顯著區別是具有對零件進行多工序加工的能力，有一套自動換刀裝置。
加工中心對結構的要求：
1、具備更高的靜動剛度
加工中心價格昂貴，其加工費用比傳統機床要高得多，這就要求必須採取措施大幅度地壓縮單件加工時間。壓縮單件加工時間包括兩個方面：一方面是新型刀具材料的發展，使切削速度成倍地提高，大大縮短了切削時間；另一方面，採用自動換刀系統，加快裝夾變換等操作，這又大大減少了輔助時間。這些措施大幅度地提高了生產率，獲得了好的經濟效益，然而，也明顯地增加了機床的負載及運轉時間。另外，機床床身、導軌、工作台、刀架和主軸箱等部件的結構剛度將影響它們本身的幾何精度及因變形所產生的誤差．所有這些因素都要求數控機床具有更高的靜剛度。
切削過程中的振動不僅直接影響零件的加工精度和表面質量，還會降低刀具壽命，影響生產率。而加工中心又是連續作業，不可能在加工中作人為調整（如改變切削用量或改變刀具的幾何角度）來消除或減少振動，因此，還必須提高加工中心的動剛度。
在設計加工中心結構時，考慮到這些因素，其基礎大件通常採用封閉箱形結構，合理布局且加強筋板以及加強各部件的接觸剛度，有效地提高機床的靜剛度。另外，調整構件的質量可改變系統的自振頻率，增加阻尼可改善機床的阻尼特性，是提高機床動剛度的有效措施。
2、更小的熱變形
加工中心在加工中受切削熱、摩擦熱等內外熱源的影響，各部件將發生不同程度的熱變形，這將影響工件的加工精度。由於加工中心的主軸轉速、進給速度及切削量等都大於傳統機床，而且工藝過程自動化，常常是連續加工，因而產生的熱量也多於傳統機床，這就要求必須採取措施減少熱變形對加工精度的影響。主要措施有：對發熱源採取有效的液冷、風冷等方法來控制溫升；改善機床結構，使構件的熱變形發生在非誤差敏感方向上。例如卧式加工中心的立柱採用框式雙立柱結構，左右對稱；熱變形對主軸軸線產生垂直方向的平移，它可以由坐標修正量進行補償，減少發熱，盡可能將熱源從主機中分離出去。
3、運動件間的摩擦小，並消除傳動系統間隙
加工中心工作台的位移，以脈沖當量作為它的最小單位，在對刀、工件找正等情況下，工作台常以極低的速度運動。這就要求工作台能對數控裝置發出的指令作出准確響應，它與運動件的摩擦特性有關。加工中心採用滾動導軌和靜壓導軌，滾動導軌和加壓導軌的靜摩擦力較小，並且在潤滑油的作用下，它們的摩擦力隨運動速度的提高而加大，這就有效地避免了低速爬行現象，從而使加工中心的運動平穩性和定位精度都有所提高。進給系統中採用滾珠絲杠代替滑動絲杠，也是基於同樣的道理。另外，採用脈沖補償裝置進行螺距補償，消除了進給傳動系統的間隙；有的機床採用無間隙傳動副。
4、壽命高、精度保持性好
良好的潤滑系統保證了加工中心的壽命，導軌、進給絲杠及主軸部件都採用新型的耐磨材料．使加工中心在長期使用過程中能夠保持良好的精度。
5、宜人性
加工中心採用多主軸、多刀架及自動換刀裝置，一次裝卡完成各工序的加工，節省了大量裝卡換刀時間。由於不需要人工操作，故採用了封閉或半封閉式加工，使人機界面明快、干凈、協調。機床各部分的互鎮能力強，可防止事故發生，改善了操作者的觀察、操作和維護條件，並設有緊急停車裝置，以避免發生意外事故．所有操作都集中在一個操作面板上，一目瞭然，減少了誤操作。