刀架數(shù)控刀架

刀架是數(shù)控車床非常重要的部件。數(shù)控車床的刀架上可安裝的刀具數(shù)量—般為4把、6把、8把、10把、12把、20把、24把，有些數(shù)控車床可以安裝更多的刀具。刀架的結(jié)構(gòu)形式可分為回轉(zhuǎn)式和直排式。通常是回轉(zhuǎn)式，刀具沿圓周方向安裝在刀架上，可以安裝徑向車刀、軸向車刀、鉆頭、鏜刀，車削加工中心還可安裝軸向銑刀、徑向銑刀；少數(shù)數(shù)控車床的刀架為直排式，刀具沿一條直線安裝。

數(shù)控車床可以配備兩種刀架；專用刀架由車床生產(chǎn)廠商自己開發(fā)，所使用的刀柄也是專用的。這種刀架的優(yōu)點(diǎn)是制造成本低，但缺乏通用性。通用刀架根據(jù)一定的通用標(biāo)準(zhǔn)而生產(chǎn)的刀架，數(shù)控車床生產(chǎn)廠商可以根據(jù)數(shù)控車床的功能要求進(jìn)行選擇配置。

刀架發(fā)展趨勢

數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢是：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)動和伺服驅(qū)動方向發(fā)展。國內(nèi)數(shù)控刀架以電動為主，分為立式和臥式兩種。立式刀架有四、六工位兩種形式，主要用于簡易數(shù)控車床；臥式刀架有八、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。另外臥式刀架還有液動刀架和伺服驅(qū)動刀架。

刀架市場分析

國產(chǎn)數(shù)控車床今后將向中高檔發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，近年來需要量可達(dá)10000～50000臺。

刀架發(fā)展方向

一是高速、可靠，追求的目標(biāo)是換刀時間盡量的短，以換取加工中心和車削中心的高效性；

二是簡單實(shí)用、造價低、使用可靠，但換刀速度不快。

刀架功能應(yīng)用

數(shù)控刀架是以回轉(zhuǎn)分度實(shí)現(xiàn)刀具自動交換及回轉(zhuǎn)動力刀具的傳動。因此技術(shù)含量高，已趨向?qū)I(yè)化開發(fā)生產(chǎn)。所以對數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架的研究開發(fā)及應(yīng)用已引起數(shù)控機(jī)床行業(yè)重視。

典型數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架一般由動力源（電機(jī)或油缸、液壓馬達(dá)）、機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)、預(yù)分度機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)、檢測裝置、接口電路、刀具安裝臺（刀盤）、動力刀座等組成。數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架的動作循環(huán)為：T指令（換刀指令——刀盤旋轉(zhuǎn)——刀位檢測——預(yù)分——精確定位——刀盤鎖緊——結(jié)束信號。

數(shù)控機(jī)床上的刀架是安放刀具的重要部件，許多刀架還直接參與切削工作，如臥式車床上的四方刀架，轉(zhuǎn)塔車床的轉(zhuǎn)塔刀架，回輪式轉(zhuǎn)塔車床的回輪刀架，自動車床的轉(zhuǎn)塔刀架和天平刀架等。這些刀架既安放刀具，而且還直接參與切削，承受極大的切削力作用，所以它往往成為工藝系統(tǒng)中的較薄弱環(huán)節(jié)。隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床的刀架也有了許多變化，特別是數(shù)控車床上采用電(液)換位的自動刀架，有的還使用兩個回轉(zhuǎn)刀盤。加工中心則進(jìn)一步采用了刀庫和換刀機(jī)械手，定現(xiàn)了大容量存儲刀具和自動交換刀具的功能，這種刀庫安放刀具的數(shù)量從幾十把到上百把，自動交換刀具的時間從十幾秒減少到幾秒甚至零點(diǎn)幾秒。因此，刀架的性能和結(jié)構(gòu)往往直接影響到機(jī)床的切削性能、切削效率和體現(xiàn)了機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平 。

1）換刀時間短，以減少非加工時間。

2）減少換刀動作對加工范圍的干擾。

3）刀具重復(fù)定位精度高。

4）識刀、選刀可靠，換刀動作簡單可靠。

5）刀庫刀具存儲量合理。

6）刀庫占地面積小，并能與主機(jī)配合，使機(jī)床外觀協(xié)調(diào)美觀。

7）刀具裝卸、調(diào)整、維修方便，并能得到清潔的維護(hù)。

數(shù)車刀架故障主要是機(jī)械或電氣的故障，要盡快查找及時排除刀架故障，首先認(rèn)識數(shù)控車刀架的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，熟悉其機(jī)械原理與電氣控制原理，這點(diǎn)對初學(xué)者更重要 。

刀架工作原理

主機(jī)系統(tǒng)發(fā)出轉(zhuǎn)位信號后，刀架電機(jī)電源接通，開始轉(zhuǎn)動，電機(jī)順時針正轉(zhuǎn)通過聯(lián)接座上的聯(lián)軸器帶動蝸桿軸轉(zhuǎn)動，從而帶動銅材料蝸輪轉(zhuǎn)動，蝸輪的上部外圓柱加工的外螺紋與上刀架體內(nèi)孔的內(nèi)螺紋旋合。蝸輪內(nèi)孔與刀架中心定軸外圓是動配合，在轉(zhuǎn)位換刀時，中心定軸固定不動，蝸輪環(huán)繞中心定軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)蝸輪順時針轉(zhuǎn)動時，蝸輪的上部外螺紋把上刀架體抬起，上刀架體的嚙盤和下刀的嚙盤脫開，反靠銷離開反靠盤的槽子，當(dāng)?shù)都荏w抬至一定距離后，端面齒脫開。蝸輪端面上兩孔的銷釘與轉(zhuǎn)位套兩孔相接，轉(zhuǎn)位套隨蝸輪一同轉(zhuǎn)動，上刀架體前后兩側(cè)有圓柱銷在彈簧力作用下進(jìn)入轉(zhuǎn)位套的槽中，帶動上刀架體轉(zhuǎn)位，當(dāng)轉(zhuǎn)到程序指定的刀位后號時，發(fā)信盤上的霍爾元件與上刀架體上的磁鋼對準(zhǔn)，發(fā)出到位訊號給主機(jī)系統(tǒng)，然后系統(tǒng)發(fā)出反轉(zhuǎn)延時訊號，電機(jī)反轉(zhuǎn)，上刀體稍有反轉(zhuǎn)，上刀架體下端兩反靠銷進(jìn)入反靠盤的槽子中，上刀架體的嚙盤和下刀的嚙盤合并鎖緊，電機(jī)反轉(zhuǎn)延時結(jié)束。這樣，刀架便完成了換刀程序，主機(jī)可執(zhí)行下一道工序，有了對刀架結(jié)構(gòu)及機(jī)械原理的了解，則方便我們分析故障。

刀架機(jī)械故障

手動狀態(tài)下，按下面板手動換刀按鍵，車床刀架不動作，沒有聽到刀架電機(jī)旋轉(zhuǎn)的聲音，機(jī)床面板屏幕上報(bào)警號為{05}換刀時間過長。

（1）故障排查：出現(xiàn)這個故障后， 當(dāng)按下面板手動換刀按鍵，再按診斷面板按鍵時發(fā)現(xiàn)序號 005診斷信息，TL 刀架正轉(zhuǎn)信號電平為1，TL-刀架反轉(zhuǎn)電平信號為 0，證明系統(tǒng)有正轉(zhuǎn)信號輸出。

（2）進(jìn)一步檢查，信號從系統(tǒng)至電機(jī)傳送是否正常，把刀架電機(jī)罩拆去，先按面板的復(fù)位鍵，再按一次手動換刀按鍵，然后用驗(yàn)電筆測驗(yàn)刀架電機(jī)的三個接入線端是否有電。驗(yàn)電筆指示燈亮，證明控制電機(jī)有電，信號傳輸正常。

（3）在診斷面板按鍵時發(fā)現(xiàn)序號000代碼為00001110，因?yàn)楹笏奈粩?shù)表示四位刀架的狀態(tài)參數(shù)號，未位 0代表刀架工作狀態(tài)刀位號T1，此時刀位位置也是T1，其余刀位號是高電位，證明刀架信號沒有問題。

由此推斷是機(jī)械故障，拆開刀架側(cè)面的悶頭，用內(nèi)六角扳手正轉(zhuǎn)蝸杠軸端部螺帽時刀架不能轉(zhuǎn)動。

刀架拆卸順序

拆時，發(fā)現(xiàn)聯(lián)接轉(zhuǎn)位套與蝸輪螺桿的離合銷折斷，蝸輪與蝸杠有臟物卡住，更換離合銷。裝拆時要注意以下幾點(diǎn)：

（1）注意記清霍爾元件的接線端，做好記號，可以用色筆用數(shù)字把四位刀位號相對應(yīng)的霍爾元件作標(biāo)記，作記號以防接錯控制線。刀位號的霍爾元件與上刀架體上的磁鋼對應(yīng).。

（2）拆卸時應(yīng)按拆卸順序，不能用硬物亂打亂敲，影響零件精度。

（3）裝配時所有零件清洗干凈，傳動部件上潤滑脂，不要把轉(zhuǎn)位套裝反。

（4）裝配大螺母擰緊后，用內(nèi)六角扳手正轉(zhuǎn)蝸杠軸，觀察刀架體轉(zhuǎn)動是否正常，再通電檢查。

（5）通電后，注意檢查并旋動調(diào)整發(fā)信盤位置，使刀架的霍爾元件對準(zhǔn)磁鋼，使刀位停在準(zhǔn)確位置。

刀架維修總結(jié)

數(shù)控車床刀架故障相對數(shù)控內(nèi)部系統(tǒng)的故障而言，難度低些，但刀架故障發(fā)生次數(shù)相對較多，所以盡快維修，提高機(jī)床的利用率，就必須查清刀架在機(jī)床內(nèi)部CNC系統(tǒng)控制、PLC系統(tǒng)、電氣控制、機(jī)械傳動的原理，才能分清刀架各種故障發(fā)生的原因，總結(jié)并掌握檢測方法，從而提高機(jī)床刀架故障維修的速度 。