更新时间:2024-06-05 01:58
刀架是数控车床非常重要的部件。数控车床根据其功能,刀架上可安装的刀具数量—般为4把、6把、8把、10把12把、20把、24把,有些数控车床可以安装更多的刀具。刀架的结构形式一般为回转式,刀具沿圆周方向安装在刀架上,可以安装径向车刀、轴向车刀、钻头、镗刀。车削加工中心还可安装轴向铣刀、径向铣刀。少数数控车床的刀架为直排式,刀具沿一条直线安装。
刀架是数控车床非常重要的部件。数控车床的刀架上可安装的刀具数量—般为4把、6把、8把、10把、12把、20把、24把,有些数控车床可以安装更多的刀具。刀架的结构形式可分为回转式和直排式。通常是回转式,刀具沿圆周方向安装在刀架上,可以安装径向车刀、轴向车刀、钻头、镗刀,车削加工中心还可安装轴向铣刀、径向铣刀;少数数控车床的刀架为直排式,刀具沿一条直线安装。
数控车床可以配备两种刀架;专用刀架由车床生产厂商自己开发,所使用的刀柄也是专用的。这种刀架的优点是制造成本低,但缺乏通用性。通用刀架根据一定的通用标准而生产的刀架,数控车床生产厂商可以根据数控车床的功能要求进行选择配置。
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、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。国内数控刀架以电动为主,分为立式和卧式两种。立式刀架有四、六工位两种形式,主要用于简易数控车床;卧式刀架有八、十、十二等工位,可正、反方向旋转,就近选刀,用于全功能数控车床。另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。
国产数控车床今后将向中高档发展,中档采用普及型数控刀架配套,高档采用动力型刀架,兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种,近年来需要量可达10000~50000台。
一是高速、可靠,追求的目标是换刀时间尽量的短,以换取加工中心和车削中心的高效性;
二是简单实用、造价低、使用可靠,但换刀速度不快。
数控刀架是以回转分度实现刀具自动交换及回转动力刀具的传动。因此技术含量高,已趋向专业化开发生产。所以对数控转塔刀架的研究开发及应用已引起数控机床行业重视。
典型数控转塔刀架一般由动力源(电机或油缸、液压马达)、机械传动机构、预分度机构、定位机构、锁紧机构、检测装置、接口电路、刀具安装台(刀盘)、动力刀座等组成。数控转塔刀架的动作循环为:T指令(换刀指令——刀盘旋转——刀位检测——预分——精确定位——刀盘锁紧——结束信号。
数控机床上的刀架是安放刀具的重要部件,许多刀架还直接参与切削工作,如卧式车床上的四方刀架,转塔车床的转塔刀架,回轮式转塔车床的回轮刀架,自动车床的转塔刀架和天平刀架等。这些刀架既安放刀具,而且还直接参与切削,承受极大的切削力作用,所以它往往成为工艺系统中的较薄弱环节。随着自动化技术的发展,机床的刀架也有了许多变化,特别是数控车床上采用电(液)换位的自动刀架,有的还使用两个回转刀盘。加工中心则进一步采用了刀库和换刀机械手,定现了大容量存储刀具和自动交换刀具的功能,这种刀库安放刀具的数量从几十把到上百把,自动交换刀具的时间从十几秒减少到几秒甚至零点几秒。因此,刀架的性能和结构往往直接影响到机床的切削性能、切削效率和体现了机床的设计和制造技术水平。
1)换刀时间短,以减少非加工时间。
2)减少换刀动作对加工范围的干扰。
3)刀具重复定位精度高。
4)识刀、选刀可靠,换刀动作简单可靠。
5)刀库刀具存储量合理。
6)刀库占地面积小,并能与主机配合,使机床外观协调美观。
7)刀具装卸、调整、维修方便,并能得到清洁的维护。
数车刀架故障主要是机械或电气的故障,要尽快查找及时排除刀架故障,首先认识数控车刀架的内部结构,熟悉其机械原理与电气控制原理,这点对初学者更重要。
主机系统发出转位信号后,刀架电机电源接通,开始转动,电机顺时针正转通过联接座上的联轴器带动蜗杆轴转动,从而带动铜材料蜗轮转动,蜗轮的上部外圆柱加工的外螺纹与上刀架体内孔的内螺纹旋合。蜗轮内孔与刀架中心定轴外圆是动配合,在转位换刀时,中心定轴固定不动,蜗轮环绕中心定轴旋转。当蜗轮顺时针转动时,蜗轮的上部外螺纹把上刀架体抬起,上刀架体的啮盘和下刀的啮盘脱开,反靠销离开反靠盘的槽子,当刀架体抬至一定距离后,端面齿脱开。蜗轮端面上两孔的销钉与转位套两孔相接,转位套随蜗轮一同转动,上刀架体前后两侧有圆柱销在弹簧力作用下进入转位套的槽中,带动上刀架体转位,当转到程序指定的刀位后号时,发信盘上的霍尔元件与上刀架体上的磁钢对准,发出到位讯号给主机系统,然后系统发出反转延时讯号,电机反转,上刀体稍有反转,上刀架体下端两反靠销进入反靠盘的槽子中,上刀架体的啮盘和下刀的啮盘合并锁紧,电机反转延时结束。这样,刀架便完成了换刀程序,主机可执行下一道工序,有了对刀架结构及机械原理的了解,则方便我们分析故障。
手动状态下,按下面板手动换刀按键,车床刀架不动作,没有听到刀架电机旋转的声音,机床面板屏幕上报警号为{05}换刀时间过长。
(1)故障排查:出现这个故障后, 当按下面板手动换刀按键,再按诊断面板按键时发现序号 005诊断信息,TL+刀架正转信号电平为1,TL-刀架反转电平信号为 0,证明系统有正转信号输出。
(2)进一步检查,信号从系统至电机传送是否正常,把刀架电机罩拆去,先按面板的复位键,再按一次手动换刀按键,然后用验电笔测验刀架电机的三个接入线端是否有电。验电笔指示灯亮,证明控制电机有电,信号传输正常。
(3)在诊断面板按键时发现序号000代码为00001110,因为后四位数表示四位刀架的状态参数号,未位 0代表刀架工作状态刀位号T1,此时刀位位置也是T1,其余刀位号是高电位,证明刀架信号没有问题。
由此推断是机械故障,拆开刀架侧面的闷头,用内六角扳手正转蜗杠轴端部螺帽时刀架不能转动。
拆时,发现联接转位套与蜗轮螺杆的离合销折断,蜗轮与蜗杠有脏物卡住,更换离合销。装拆时要注意以下几点:
(1)注意记清霍尔元件的接线端,做好记号,可以用色笔用数字把四位刀位号相对应的霍尔元件作标记,作记号以防接错控制线。刀位号的霍尔元件与上刀架体上的磁钢对应.。
(2)拆卸时应按拆卸顺序,不能用硬物乱打乱敲,影响零件精度。
(3)装配时所有零件清洗干净,传动部件上润滑脂,不要把转位套装反。
(4)装配大螺母拧紧后,用内六角扳手正转蜗杠轴,观察刀架体转动是否正常,再通电检查。
(5)通电后,注意检查并旋动调整发信盘位置,使刀架的霍尔元件对准磁钢,使刀位停在准确位置。
数控车床刀架故障相对数控内部系统的故障而言,难度低些,但刀架故障发生次数相对较多,所以尽快维修,提高机床的利用率,就必须查清刀架在机床内部CNC系统控制、PLC系统、电气控制、机械传动的原理,才能分清刀架各种故障发生的原因,总结并掌握检测方法,从而提高机床刀架故障维修的速度。