數(shù)控機(jī)床刀架結(jié)構(gòu)及其常見故障？

（1）數(shù)控機(jī)床刀架的基本認(rèn)識(shí)。數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢(shì)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(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。

目前，國(guó)內(nèi)數(shù)控刀架以電動(dòng)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(jiǎn)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(dòng)刀架和伺服驅(qū)動(dòng)刀架。電動(dòng)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(dòng)刀架，并正確實(shí)施控制，能夠有效地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)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(yīng)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(fù)雜的零件時(shí)，除了控制系統(tǒng)能提供相應(yīng)的控制指數(shù)外，很重要的一點(diǎn)是數(shù)控車床需配備易于控制的電動(dòng)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(chǎng)分析如下：國(guó)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(dòng)力型刀架，兼有液壓驅(qū)動(dòng)刀架、伺服驅(qū)動(dòng)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(jī)床必要的功能部件，直接影響機(jī)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(zhǔn)確可靠，T.作平穩(wěn)安全。

②按最短路線就近選位，轉(zhuǎn)位時(shí)間短。

③重復(fù)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(diǎn)：

①設(shè)置端齒盤作為精定位元件。

②采用霍爾開關(guān)（無觸點(diǎn)霍爾元件）作為信號(hào)傳輸控制，避免了機(jī)械接觸，延長(zhǎng)了使用壽命。

③可以借助雙重粗定位機(jī)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(jī)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(gè)步驟。

1）刀架抬起。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，通過接口電路使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)蝸輪5、蝸桿7帶動(dòng)離合轉(zhuǎn)盤8逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，此時(shí)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(dòng)時(shí)，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(dòng)上刀架和齒盤產(chǎn)生“上臺(tái)”動(dòng)作。

2）刀架轉(zhuǎn)位。當(dāng)蝸桿上的圓套逆時(shí)針轉(zhuǎn)過90°時(shí)，齒盤3和定軸4上的齒盤完全脫開。此時(shí)活動(dòng)鉗2準(zhǔn)確進(jìn)入齒盤3的槽體內(nèi)，帶動(dòng)刀架體轉(zhuǎn)動(dòng)。

3）刀架定位。當(dāng)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(gè)選通，當(dāng)磁鋼10與被選通的霍爾開關(guān)對(duì)齊后，霍爾開關(guān)反饋信號(hào)使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，活動(dòng)鉗2在彈簧力作用下進(jìn)入齒盤3的槽中進(jìn)行粗定位，上刀架體停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)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(shí)現(xiàn)精確定位。

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

當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀信號(hào)時(shí)，首先繼電器K6動(dòng)作，換刀電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，使上刀體上升。當(dāng)上刀體上升到一定的高度時(shí)，離合轉(zhuǎn)盤起作用，帶動(dòng)上刀體旋轉(zhuǎn)進(jìn)行選刀。刀架上方的發(fā)信盤中對(duì)應(yīng)的每個(gè)刀位邰安裝有一個(gè)傳感器（如霍爾開關(guān)、感應(yīng)開關(guān)等），當(dāng)上刀體旋轉(zhuǎn)到某刀位時(shí)，該刀位的傳感器向數(shù)控系統(tǒng)輸出信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)將刀位信號(hào)與指令刀位信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)兩信號(hào)相同時(shí)，說明上刀體已旋轉(zhuǎn)到所選刀位。此時(shí)數(shù)控系統(tǒng)控制繼電器K6釋放，繼電器K7吸合，換力電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。活動(dòng)銷反靠在反靠盤上初定位。在活動(dòng)銷反靠的作用下，螺桿帶動(dòng)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(shí)，數(shù)控系統(tǒng)控制繼電器K2釋放，換刀電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，從而完成換刀動(dòng)作。

經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床方刀架是在普通車床四方刀架的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種自動(dòng)換刀裝置，功能和普通四方刀架一樣，有四個(gè)刀位，能裝夾四把不同功能的刀具。方刀架回轉(zhuǎn)90°時(shí)，刀具交換一個(gè)刀位，但方刀架的回轉(zhuǎn)和刀位號(hào)的選擇是由加工程序指令控制的。換刀時(shí)方刀架的動(dòng)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(dòng)作要求，要有相應(yīng)的機(jī)構(gòu)來實(shí)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(hào)由加工程序指定。當(dāng)換刀指令發(fā)出后，小型電動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)正轉(zhuǎn)，通過平鍵套筒聯(lián)軸器2使蝸桿軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)蝸輪絲杠4轉(zhuǎn)動(dòng)。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(dòng)配合，在轉(zhuǎn)位換刀時(shí)，中心軸固定不動(dòng)，蝸輪絲杠環(huán)繞中心軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)蝸輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(shí)刀架體7抬起。當(dāng)?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(dòng)，當(dāng)端面齒完全脫開時(shí)，轉(zhuǎn)位套正好轉(zhuǎn)過160°，球頭銷8在彈簧力的作用下進(jìn)入轉(zhuǎn)位套9的槽中，帶動(dòng)刀架體轉(zhuǎn)位。

刀架體7轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶著電刷座10轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到程序指定的刀號(hào)時(shí)，粗定位銷15在彈簧的作用下進(jìn)入粗定位盤6的槽中進(jìn)行粗定位，同時(shí)電刷13、14接觸導(dǎo)通，使電動(dòng)機(jī)1反轉(zhuǎn)。由于粗定位槽的限制，刀架體7不能轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shí)現(xiàn)精確定位。電動(dòng)機(jī)1繼續(xù)反轉(zhuǎn)，此時(shí)蝸輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。蝸桿軸3繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。譯碼裝置由發(fā)信體11與電刷13、14組成，電刷13負(fù)責(zé)發(fā)信，電刷14負(fù)責(zé)位置判斷。刀架偶爾出現(xiàn)過位或不到位時(shí)，可松開螺母12調(diào)整好發(fā)信體11與電刷14的相對(duì)位置。隨著夾緊力增加，轉(zhuǎn)矩不斷增大，達(dá)到一定值時(shí)，在傳感器的控制下，電動(dòng)機(jī)1停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

（3）刀架發(fā)信盤的工作原理。電動(dòng)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(shè)有四個(gè)或六個(gè)霍爾元件，并與固定在刀架上的磁想鋼共同作用來檢測(cè)刀具的位置。

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