数控车床自动换刀装置的
数控车床自动换刀装置的[20200123191612]
日 期： 2012年10月28日 【摘要】
本文论述的是数控机床自动换刀装置的故障诊断与维修，数控机床自动换刀装置出现对提高生产率改善产品以及改善劳动条件等发挥了重要的作用。数控车床上使用的自动回转刀架是一种最简单的换刀装置，自动回转刀架是在一定的空间范围内，能执行自动松开、转位、精度定位等一系列动作的一种机构。使用这种新的经济型数控系统功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。对于自动回转刀架，根据装刀数量的不同，自动回转刀架分有四工位、六工位和八工位等形式。自动换刀系统式数控机床的重要组成部分。道具夹持元件的结构特性及它与机床主轴的联结方式，将直接影响机床的加工性能。刀库结构形式及道具交换装置的工作方式，则会影响机床的换刀效率。数控刀架的发展趋势是：随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和私服驱动方向发展。目前国内数控刀架以电机为主，分为立式和卧式两种。电动刀架是数控车床重要的传统结构，合理地选配电动刀架，能够有效的提高劳动生产率，缩短生产准备时间，消除认为误差，提高加工精度等。
自动回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚性，以承受粗加工时的切削抗力，为了保证转位之后具有高的重复定位精度，自动回转刀架还需要可靠的定位方案和合理的定位结构。自动回转刀架的自动换刀是由控制系统和驱动电路来实现的。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】自动回转刀架四工位六工位电机刀架
引言 1
一、数控机床换刀装置的概况 2
（一）换刀装置的作用 2
（二）换刀装置的换刀方式 2
（三）换刀方式比较分析 2
二、四工位回转刀架的换刀动作原理及分析 5
（一）四工位刀架结构 5
（二）四工位刀架动作原理 6
三、六工位回转刀架的换刀动作原理及分析 7
（一）六工位刀架动作原理 7
（二）刀架PLC接线原理图 8
四、刀架一般故障 10
五、故障维修实例及分析 10
（一）诊断一般方法 10
（二）案例 10
总结 15
参考文献 16
谢辞 17
引言
数控机床为了能在工件一次装夹中完成多种甚至所有加工工序，以缩短辅助时间和减少多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。数控车床上的回转刀架就是一种简单的自动换刀装置，所不同的是在多工序数控机床出现之后，逐步和完善了各类回转道具的自动换刀装置，扩大了换刀数量，从而能实现更为复杂的换刀动作。回转刀架是一种简单的自动换刀装置，常用在数控车床上，是现代生产线上广泛使用的一种装置，是不可缺少的重要工具。自动换刀装置可帮助数控机床节省辅助时间，并满足在一次安装中完成多工序、工步加工要求。自动换刀系统是数控机床的重要组成部分。
数控机床对自动换刀装置的要求是：换刀迅速、时间短，重复定位精度高，道具储存量足够，所占空间位置小，工作稳定可靠。
一、数控机床换刀装置的概况
（一）换刀装置的作用
数控机床上的自动换刀装置使工件一次装夹后能进行多工序加工，从而避免多次带来的误差，减少因多次安装造成的非故障停机时间，提高了生产率和机床利用率。换刀迅速、时间段，重复定位精度高，道具储存量足够，所占空间位置小，工作稳定可靠。
（二）换刀装置的换刀方式
1.回转刀架换刀
2.更换主轴头换刀
3.带刀库的自动换刀系统
（三）换刀方式比较分析
1．回转刀架换刀
数控机床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置，有四方刀架、六角刀架，即在其上装有四把、六把或更多的刀具。
回转刀架必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工的切削力：同时要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度。
如图1-1所示为数控车床六角回转刀架，它适用于盘类零件的加工。在加工轴类零件时，可以用四方回转刀架。由于两者底部安装尺寸相同，更换刀架十分方便。
图1-1数控车床六角回转刀架
1－活塞 2－刀架体 3、7－齿轮 4－齿圈 5－空套齿轮
6－活塞 8－齿条 9－固定插销 10、11－推杆 12－触头
回转刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制，它的动作分为4个步骤：
(1)刀架抬起 当数控装置发出换刀指令后，压力油由a孔进入压紧液压缸的下腔，活塞1上升，刀架体2抬起，使定位用的活动插销10与固定插销9脱开。同时，活塞杆下端的端齿离合器与空套齿轮5结合。
(2)刀架转位 当刀架抬起后，压力油从c孔进入转位液压缸左腔，活塞6向右移动，通过联接板带动齿条8移动，使空套齿轮5作逆时针方向转动。通过端齿离合器使刀架转过60o。活塞的行程应等于齿轮5分度圆周长的1/6，并由限位开关控制。
(3)刀架压紧 刀架转位之后，压力油从b孔进入压紧液压缸上腔，活塞1带动刀架体2下降。齿轮3的底盘上精确地安装有6个带斜楔的圆柱固定插销9，利用活动插销10消除定位销与孔之间的间隙，实现反靠定位。刀架体2下降时，定位活动插销10与另一个固定插销9卡紧，同时齿轮3与齿圈4的锥面接触，刀架在新的位置定位并夹紧。这时，端齿离合器与空套齿轮5脱开。
(4)转位液压缸复位 刀架压紧之后，压力油从d孔进入转位液压缸的右腔，活塞6带动齿条复位，由于此时端齿离合器已脱开，齿条带动齿轮3在轴上空转。
如果定位和夹紧动作正常，推杆11与相应的触头12接触，发出信号表示换刀过程已经结束，可以继续进行切削加工。
回转刀架除了采用液压缸转位和定位销定位之外，还可以采用电动机带动离合器定位，以及其他转位和定位机构。
2．更换主轴头换刀
在带有旋转刀具的数控机床中，更换主轴头是一种简单换刀方式。主轴头通常有卧式和立式两种，而且常用转塔的转位来更换主轴头，以实现自动换刀。在转塔的各个主轴头上，预先安装有各工序所需的旋转刀具。当发出换刀指令时，各主轴头依次地转到加工位置，并接通主轴运动，使相应的主轴带动刀具旋转，而其他处于不加工位置上的主轴都与主运动脱开。
如图1-2所示为卧式八轴转塔头。转塔头上径向分布着八根结构完全相同的主轴7，主轴的回转运动由齿轮12输入。当数控装置发出换刀指令时，先通过液压拨叉将移动齿轮3与齿轮12脱离啮合，同时在中心液压缸14的上腔通压力油。由于活塞杆和活塞15固定在底座上，因此中心液压缸14带着由两个推力轴承17和16支承的转塔刀架体18抬起，离合器2和1脱离啮合。然后压力油进入转位液压缸，推动活塞齿条，再经过中间齿轮使大齿轮4与转塔刀架体18一起回转45o，将下一工序的主轴转到工作位置。转位结束后，压力油进入中心液压缸14的下腔，使转塔头下降，离合器2和1重新啮合，实现了精确的定位。在压力油的作用下，转塔头被压紧，转位液压缸退回原位。最后，通过液压拨叉移动齿轮3，使它与新换上的主轴齿轮12相啮合。为了改善主轴结构的装配工艺性，整个主轴部件装在套筒5内，只要卸去螺钉10，就可以将整个部件抽出。主轴前轴承9采用锥孔双列圆柱滚子轴承，调整时，先卸下端盖6，然后拧紧螺母8，使内环做轴向移动，以便消除轴承的径向间隙。
为了便于卸出主轴锥孔内的刀具，每根主轴都有操纵杆13，只要按压操纵杆，就能通过斜面推动杆11，顶出刀具。
转塔主轴头的转位、定位和压紧方式与鼠齿盘式分度工作台极为相似，但因为在转塔上分布着许多回转主轴部件，使结构更为复杂。
图1-2 卧式八轴转塔头
1、2一离合器 3、4、12一齿轮 5一套筒 6一端盖 7一主轴 8一螺母
9、16、17一轴承 10一螺钉 1l一推动杆 13一操纵杆 14一液压缸 15一活塞
18一转塔刀架体
由于空间位置的限制，主轴部件的结构不可能设计得十分坚实，因而影响了主轴系统的刚度。为了保证主轴的刚度，主轴数目必须加以限制，否则将会使结构尺寸大为增加。
转塔主轴头换刀方式的主要优点在于省去了自动松夹、卸刀、装刀、夹紧以及刀具搬运等一系列复杂的操作。从而提高了换刀的可靠性，并显著地缩短了换刀时间。但由于上述结构上的原因，转塔主轴头通常只是用于工序较少、精度要求不太高的机床，例如数控钻床等。
日 期： 2012年10月28日 【摘要】
本文论述的是数控机床自动换刀装置的故障诊断与维修，数控机床自动换刀装置出现对提高生产率改善产品以及改善劳动条件等发挥了重要的作用。数控车床上使用的自动回转刀架是一种最简单的换刀装置，自动回转刀架是在一定的空间范围内，能执行自动松开、转位、精度定位等一系列动作的一种机构。使用这种新的经济型数控系统功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。对于自动回转刀架，根据装刀数量的不同，自动回转刀架分有四工位、六工位和八工位等形式。自动换刀系统式数控机床的重要组成部分。道具夹持元件的结构特性及它与机床主轴的联结方式，将直接影响机床的加工性能。刀库结构形式及道具交换装置的工作方式，则会影响机床的换刀效率。数控刀架的发展趋势是：随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和私服驱动方向发展。目前国内数控刀架以电机为主，分为立式和卧式两种。电动刀架是数控车床重要的传统结构，合理地选配电动刀架，能够有效的提高劳动生产率，缩短生产准备时间，消除认为误差，提高加工精度等。
自动回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚性，以承受粗加工时的切削抗力，为了保证转位之后具有高的重复定位精度，自动回转刀架还需要可靠的定位方案和合理的定位结构。自动回转刀架的自动换刀是由控制系统和驱动电路来实现的。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】自动回转刀架四工位六工位电机刀架
引言 1
一、数控机床换刀装置的概况 2
（一）换刀装置的作用 2
（二）换刀装置的换刀方式 2
（三）换刀方式比较分析 2
二、四工位回转刀架的换刀动作原理及分析 5
（一）四工位刀架结构 5
（二）四工位刀架动作原理 6
三、六工位回转刀架的换刀动作原理及分析 7
（一）六工位刀架动作原理 7
（二）刀架PLC接线原理图 8
四、刀架一般故障 10
五、故障维修实例及分析 10
（一）诊断一般方法 10
（二）案例 10
总结 15
参考文献 16
谢辞 17
引言
数控机床为了能在工件一次装夹中完成多种甚至所有加工工序，以缩短辅助时间和减少多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。数控车床上的回转刀架就是一种简单的自动换刀装置，所不同的是在多工序数控机床出现之后，逐步和完善了各类回转道具的自动换刀装置，扩大了换刀数量，从而能实现更为复杂的换刀动作。回转刀架是一种简单的自动换刀装置，常用在数控车床上，是现代生产线上广泛使用的一种装置，是不可缺少的重要工具。自动换刀装置可帮助数控机床节省辅助时间，并满足在一次安装中完成多工序、工步加工要求。自动换刀系统是数控机床的重要组成部分。
数控机床对自动换刀装置的要求是：换刀迅速、时间短，重复定位精度高，道具储存量足够，所占空间位置小，工作稳定可靠。
一、数控机床换刀装置的概况
（一）换刀装置的作用
数控机床上的自动换刀装置使工件一次装夹后能进行多工序加工，从而避免多次带来的误差，减少因多次安装造成的非故障停机时间，提高了生产率和机床利用率。换刀迅速、时间段，重复定位精度高，道具储存量足够，所占空间位置小，工作稳定可靠。
（二）换刀装置的换刀方式
1.回转刀架换刀
2.更换主轴头换刀
3.带刀库的自动换刀系统
（三）换刀方式比较分析
1．回转刀架换刀
数控机床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置，有四方刀架、六角刀架，即在其上装有四把、六把或更多的刀具。
回转刀架必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工的切削力：同时要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度。
如图1-1所示为数控车床六角回转刀架，它适用于盘类零件的加工。在加工轴类零件时，可以用四方回转刀架。由于两者底部安装尺寸相同，更换刀架十分方便。
图1-1数控车床六角回转刀架
1－活塞 2－刀架体 3、7－齿轮 4－齿圈 5－空套齿轮
6－活塞 8－齿条 9－固定插销 10、11－推杆 12－触头
回转刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制，它的动作分为4个步骤：
(1)刀架抬起 当数控装置发出换刀指令后，压力油由a孔进入压紧液压缸的下腔，活塞1上升，刀架体2抬起，使定位用的活动插销10与固定插销9脱开。同时，活塞杆下端的端齿离合器与空套齿轮5结合。
(2)刀架转位 当刀架抬起后，压力油从c孔进入转位液压缸左腔，活塞6向右移动，通过联接板带动齿条8移动，使空套齿轮5作逆时针方向转动。通过端齿离合器使刀架转过60o。活塞的行程应等于齿轮5分度圆周长的1/6，并由限位开关控制。
(3)刀架压紧 刀架转位之后，压力油从b孔进入压紧液压缸上腔，活塞1带动刀架体2下降。齿轮3的底盘上精确地安装有6个带斜楔的圆柱固定插销9，利用活动插销10消除定位销与孔之间的间隙，实现反靠定位。刀架体2下降时，定位活动插销10与另一个固定插销9卡紧，同时齿轮3与齿圈4的锥面接触，刀架在新的位置定位并夹紧。这时，端齿离合器与空套齿轮5脱开。
(4)转位液压缸复位 刀架压紧之后，压力油从d孔进入转位液压缸的右腔，活塞6带动齿条复位，由于此时端齿离合器已脱开，齿条带动齿轮3在轴上空转。
如果定位和夹紧动作正常，推杆11与相应的触头12接触，发出信号表示换刀过程已经结束，可以继续进行切削加工。
回转刀架除了采用液压缸转位和定位销定位之外，还可以采用电动机带动离合器定位，以及其他转位和定位机构。
2．更换主轴头换刀
在带有旋转刀具的数控机床中，更换主轴头是一种简单换刀方式。主轴头通常有卧式和立式两种，而且常用转塔的转位来更换主轴头，以实现自动换刀。在转塔的各个主轴头上，预先安装有各工序所需的旋转刀具。当发出换刀指令时，各主轴头依次地转到加工位置，并接通主轴运动，使相应的主轴带动刀具旋转，而其他处于不加工位置上的主轴都与主运动脱开。
如图1-2所示为卧式八轴转塔头。转塔头上径向分布着八根结构完全相同的主轴7，主轴的回转运动由齿轮12输入。当数控装置发出换刀指令时，先通过液压拨叉将移动齿轮3与齿轮12脱离啮合，同时在中心液压缸14的上腔通压力油。由于活塞杆和活塞15固定在底座上，因此中心液压缸14带着由两个推力轴承17和16支承的转塔刀架体18抬起，离合器2和1脱离啮合。然后压力油进入转位液压缸，推动活塞齿条，再经过中间齿轮使大齿轮4与转塔刀架体18一起回转45o，将下一工序的主轴转到工作位置。转位结束后，压力油进入中心液压缸14的下腔，使转塔头下降，离合器2和1重新啮合，实现了精确的定位。在压力油的作用下，转塔头被压紧，转位液压缸退回原位。最后，通过液压拨叉移动齿轮3，使它与新换上的主轴齿轮12相啮合。为了改善主轴结构的装配工艺性，整个主轴部件装在套筒5内，只要卸去螺钉10，就可以将整个部件抽出。主轴前轴承9采用锥孔双列圆柱滚子轴承，调整时，先卸下端盖6，然后拧紧螺母8，使内环做轴向移动，以便消除轴承的径向间隙。
为了便于卸出主轴锥孔内的刀具，每根主轴都有操纵杆13，只要按压操纵杆，就能通过斜面推动杆11，顶出刀具。
转塔主轴头的转位、定位和压紧方式与鼠齿盘式分度工作台极为相似，但因为在转塔上分布着许多回转主轴部件，使结构更为复杂。
图1-2 卧式八轴转塔头
1、2一离合器 3、4、12一齿轮 5一套筒 6一端盖 7一主轴 8一螺母
9、16、17一轴承 10一螺钉 1l一推动杆 13一操纵杆 14一液压缸 15一活塞
18一转塔刀架体
由于空间位置的限制，主轴部件的结构不可能设计得十分坚实，因而影响了主轴系统的刚度。为了保证主轴的刚度，主轴数目必须加以限制，否则将会使结构尺寸大为增加。
转塔主轴头换刀方式的主要优点在于省去了自动松夹、卸刀、装刀、夹紧以及刀具搬运等一系列复杂的操作。从而提高了换刀的可靠性，并显著地缩短了换刀时间。但由于上述结构上的原因，转塔主轴头通常只是用于工序较少、精度要求不太高的机床，例如数控钻床等。
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