刀架

刀架

刀架是數控車床非常重要的部件。數控車床根據其功能,刀架上可安裝的刀具數量—般為4把、6把、8把、10把12把、20把、24把,有些數控車床可以安裝更多的刀具。刀架的結構形式一般為迴轉式,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、鑽頭、鏜刀。車削加工中心還可安裝軸向銑刀、徑向銑刀。少數數控車床的刀架為直排式,刀具沿一條直線安裝。

基本介紹

  • 中文名:刀架
  • 外文名:rest
  • 用途:數控車床重要部件
  • 結構形式:一般為迴轉式,或直排式
  • 安裝刀具:車刀、鑽頭、鏜刀、銑刀
  • 類別:機械術語
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數控刀架

刀架是數控車床非常重要的部件。數控車床的刀架上可安裝的刀具數量—般為4把、6把、8把、10把、12把、20把、24把,有些數控車床可以安裝更多的刀具。刀架的結構形式可分為迴轉式和直排式。通常是迴轉式,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、鑽頭、鏜刀,車削加工中心還可安裝軸向銑刀、徑向銑刀;少數數控車床的刀架為直排式,刀具沿一條直線安裝。
數控車床可以配備兩種刀架;專用刀架由車床生產廠商自己開發,所使用的刀柄也是專用的。這種刀架的優點是製造成本低,但缺乏通用性。通用刀架根據一定的通用標準而生產的刀架,數控車床生產廠商可以根據數控車床的功能要求進行選擇配置。

數控刀架發展

發展趨勢

數控刀架的發展趨勢是:隨著數控車床的發展,數控刀架開始向快速換刀、電液組合驅動和伺服驅動方向發展。國內數控刀架以電動為主,分為立式和臥式兩種。立式刀架有四、六工位兩種形式,主要用於簡易數控車床;臥式刀架有八、十、十二等工位,可正、反方向旋轉,就近選刀,用於全功能數控車床。另外臥式刀架還有液動刀架和伺服驅動刀架。

市場分析

國產數控車床今後將向中高檔發展,中檔採用普及型數控刀架配套,高檔採用動力型刀架,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10000~50000台。

發展方向

一是高速、可靠,追求的目標是換刀時間儘量的短,以換取加工中心和車削中心的高效性;
二是簡單實用、造價低、使用可靠,但換刀速度不快。

功能套用

數控刀架是以迴轉分度實現刀具自動交換及迴轉動力刀具的傳動。因此技術含量高,已趨向專業化開發生產。所以對數控轉塔刀架的研究開發及套用已引起數控工具機行業重視。
典型數控轉塔刀架一般由動力源(電機或油缸、液壓馬達)、機械傳動機構、預分度機構、定位機構、鎖緊機構、檢測裝置、接口電路、刀具安裝台(刀盤)、動力刀座等組成。數控轉塔刀架的動作循環為:T指令(換刀指令——刀盤旋轉——刀位檢測——預分——精確定位——刀盤鎖緊——結束信號。
數控工具機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,轉塔車床的轉塔刀架,回輪式轉塔車床的回輪刀架,自動車床的轉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中的較薄弱環節。隨著自動化技術的發展,工具機的刀架也有了許多變化,特別是數控車床上採用電(液)換位的自動刀架,有的還使用兩個迴轉刀盤。加工中心則進一步採用了刀庫和換刀機械手,定現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幾秒。因此,刀架的性能和結構往往直接影響到工具機的切削性能、切削效率和體現了工具機的設計和製造技術水平。

刀架基本要求

1)換刀時間短,以減少非加工時間。
2)減少換刀動作對加工範圍的干擾。
3)刀具重複定位精度高。
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,並能與主機配合,使工具機外觀協調美觀。
7)刀具裝卸、調整、維修方便,並能得到清潔的維護。

故障檢測維修

數車刀架故障主要是機械或電氣的故障,要儘快查找及時排除刀架故障,首先認識數控車刀架的內部結構,熟悉其機械原理與電氣控制原理,這點對初學者更重要。

工作原理

主機系統發出轉位信號後,刀架電機電源接通,開始轉動,電機順時針正轉通過聯接座上的聯軸器帶動蝸桿軸轉動,從而帶動銅材料蝸輪轉動,蝸輪的上部外圓柱加工的外螺紋與上刀架體內孔的內螺紋旋合。蝸輪內孔與刀架中心定軸外圓是動配合,在轉位換刀時,中心定軸固定不動,蝸輪環繞中心定軸旋轉。當蝸輪順時針轉動時,蝸輪的上部外螺紋把上刀架體抬起,上刀架體的齧盤和下刀的齧盤脫開,反靠銷離開反靠盤的槽子,當刀架體抬至一定距離後,端面齒脫開。蝸輪端面上兩孔的銷釘與轉位套兩孔相接,轉位套隨蝸輪一同轉動,上刀架體前後兩側有圓柱銷在彈簧力作用下進入轉位套的槽中,帶動上刀架體轉位,當轉到程式指定的刀位後號時,發信盤上的霍爾元件與上刀架體上的磁鋼對準,發出到位訊號給主機系統,然後系統發出反轉延時訊號,電機反轉,上刀體稍有反轉,上刀架體下端兩反靠銷進入反靠盤的槽子中,上刀架體的齧盤和下刀的齧盤合併鎖緊,電機反轉延時結束。這樣,刀架便完成了換刀程式,主機可執行下一道工序,有了對刀架結構及機械原理的了解,則方便我們分析故障。

機械故障

手動狀態下,按下面板手動換刀按鍵,車床刀架不動作,沒有聽到刀架電機旋轉的聲音,工具機面板螢幕上報警號為{05}換刀時間過長。
(1)故障排查:出現這個故障後, 當按下面板手動換刀按鍵,再按診斷面板按鍵時發現序號 005診斷信息,TL+刀架正轉信號電平為1,TL-刀架反轉電平信號為 0,證明系統有正轉信號輸出。
(2)進一步檢查,信號從系統至電機傳送是否正常,把刀架電機罩拆去,先按面板的復位鍵,再按一次手動換刀按鍵,然後用驗電筆測驗刀架電機的三個接入線端是否有電。驗電筆指示燈亮,證明控制電機有電,信號傳輸正常。
(3)在診斷面板按鍵時發現序號000代碼為00001110,因為後四位數表示四位刀架的狀態參數號,未位 0代表刀架工作狀態刀位號T1,此時刀位位置也是T1,其餘刀位號是高電位,證明刀架信號沒有問題。
由此推斷是機械故障,拆開刀架側面的悶頭,用內六角扳手正轉蝸槓軸端部螺帽時刀架不能轉動,如圖 2結合其機械原理,可判斷為刀架內部機械卡死。必須對刀架進行拆開檢查。

拆卸順序

拆時,發現聯接轉位套與蝸輪螺桿的離合銷折斷,蝸輪與蝸槓有髒物卡住,更換離合銷。裝拆時要注意以下幾點:
(1)注意記清霍爾元件的接線端,做好記號,可以用色筆用數字把四位刀位號相對應的霍爾元件作標記,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.。
(2)拆卸時應按拆卸順序,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乾淨,傳動部件上潤滑脂,不要把轉位套裝反。
(4)裝配大螺母擰緊後,用內六角扳手正轉蝸槓軸,觀察刀架體轉動是否正常,再通電檢查。
(5)通電後,注意檢查並旋動調整發信盤位置,使刀架的霍爾元件對準磁鋼,使刀位停在準確位置。

維修總結

數控車床刀架故障相對數控內部系統的故障而言,難度低些,但刀架故障發生次數相對較多,所以儘快維修,提高工具機的利用率,就必須查清刀架在工具機內部CNC系統控制、PLC系統、電氣控制、機械傳動的原理,才能分清刀架各種故障發生的原因,總結並掌握檢測方法,從而提高工具機刀架故障維修的速度。

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