刀架或自動換刀裝置的設計

㈠ 自動換刀雕刻機的自動換刀裝置常見的形式有哪些

1、回轉刀架換刀
數控雕刻機上使用的回轉刀架是一種最簡單的自動換刀系統,根據不同加工對象,可以設計成四方刀架和六角刀架多種形式,回轉刀架上分別安裝多把,並按數控裝置的指令換刀。
回轉刀架在結構上必須具有良好的強度和剛性,以承受粗加工時的切削抗力。由於切削加工精度在很大程度上取決於刀尖裝置,於對於數控雕刻機來說,加工過程中刀尖位置不進行人工調整。
因此更有必要選擇可靠的定位方案和合理的定位結構,以保證回轉刀架在每次轉位之後,具有盡可能高的重復定位精度。
回轉刀架的全部動作由液壓系統通過電磁換向閥和順序閥進行控制,分為刀架抬起、刀架轉位、刀架壓緊和轉位油缸復位四個流程。
2、更換主軸頭換刀
在帶有旋轉的數控雕刻機中,更換主軸頭是一種比較簡單的換刀方式。主軸頭通常有卧式和立式兩種,而且常用轉達塔的轉位來更換主軸頭,以實現自動換刀。
在轉塔的各個主軸頭上,先安裝有各工序所需要的旋轉,當發出換刀指令時,各主軸頭依次地轉到加工位置,並換通主運動,使相應的主軸帶動旋轉,而其它處於不加工位置上的主軸都與主運動脫開。
3、帶刀庫的自動換刀系統
帶刀庫的自動換刀系統由刀庫和交換機構組成,目前它是多工序數控雕刻機上應用最廣泛的換刀方法,整個換刀過程較為復雜。
首先把加工過程中需要使用的全部分別安裝在標準的刀柄上,在機外進行尺寸調整後,按一定的方式放入刀庫,換刀時先在刀庫中進行選刀,並由裝置從刀庫和主軸上取出；
在進行交換後,將新裝入主軸,把舊放回刀庫。這種方式可以進行多種復雜的工序加工,特別是在數控鑽床,數控銑床和數控鏜床上應用最多。

㈡ 自動換刀裝置的常見形式有哪些它們主要區別是什麼各有何優缺點

1、回轉刀架換刀數控來雕刻機上使用的回自轉刀架是一種最簡單的自動換刀系統,根據不同加工對象,可以設計成四方刀架和六角刀架多種形式,回轉刀架上分別安裝多把,並按數控裝置的指令換刀。回轉刀架在結構上必須具有良好的強度和剛性,以承受粗加工時的切削抗力。由於切削加工精度在很大程度上取決於刀尖裝置,於對於數控雕刻機來說,加工過程中刀尖位置不進行人工調整。因此更有必要選擇可靠的定位方案和合理的定位結構,以保證回轉刀架在每次轉位之後,具有盡可能高的重復定位精度。回轉刀架的全部動作由液壓系統通過電磁換向閥和順序閥進行控制,分為刀架抬起、刀架轉位、刀架壓緊和轉位油缸復位四個流程。

㈢ 數控車床前置刀架與後置刀架有什麼區別

1、刀具安裝與主軸旋轉方向

前置刀架主軸正轉時，安裝刀具時刀片朝上。通常前置刀架使用反裝的刀具很少。

後置刀架主軸正轉時，安裝刀具時刀片朝下。主軸反轉時，需要使用刀片朝上的刀具。

2、圓弧方向

後置刀架，編程時其圓弧的順逆方向就是操作者從上方，俯視機床所看到的刀具實際運動方向，與時針相符的為順時針，使用G02，與時針相反的為逆時針，使用G03。

但前置刀架因其虛擬的Y軸正向是向下的，因此其圓弧順逆方向正好與觀察到的實際情況相反，即當俯視看到刀具順時針移動時，走的是逆時針圓弧，應使用G02，沿順時針移動時，要使用G03。

(3)刀架或自動換刀裝置的設計擴展閱讀：

按換刀方式的不同，數控車床的刀架系統主要有回轉刀架、排式刀架和帶刀庫的自動換刀裝置等多種形式。

1、排式刀架

排式刀架一般用於小規格數控車床，以加工棒料或盤類零件為主。其結構形式為，夾持著各種不同用途刀具的刀夾沿著機床的X坐標軸方向排列在橫向滑板上。這種刀架在刀具布置和機床調整等方面都較為方便，可以根據具體工件的車削工藝要求，任意組合各種不同用途的刀具。

2、回轉刀架

回轉刀架是數控車床最常用的一種典型換刀刀架，一般通過液壓系統或電氣來實現機床的自動換刀動作，根據加工要求可設計成四方、六方刀架或圓盤式刀架，並相應地安裝4把、6把或更多的刀具。回轉刀架的換刀動作可分為刀架抬起、刀架轉位和刀架鎖緊等幾個步驟。

3、帶刀庫的自動換刀裝置

上述排刀式刀架和回轉刀架所安裝的刀具都不可能太多，即使是裝備兩個刀架，對刀具的數目也有一定限制。當由於某種原因需要數量較多的刀具時，應採用帶刀庫的自動換刀裝置。帶刀庫的自動換刀裝置由刀庫和刀具交換機構組成。

參考資料來源：網路-數控刀架

參考資料來源：網路-機床坐標系

㈣ 數控機床對自動換刀裝置有什麼基本要求

1．自動回轉刀架
自動回轉刀架是數控車床上使用的一種簡單的自動換刀裝置，有四方刀架和六角刀架等多種形式，回轉刀架上分別安裝有四把、六把或更多的刀具，並按數控指令進行換刀。回轉刀架又有立式和卧式兩種，立式回轉刀架的回轉軸與機床主軸成垂直布置，結構比較簡單，經濟型數控車床多採用這種刀架。
回轉刀架在結構上必須具有良好的強度和剛度，以承受粗加工時切削抗力和減少刀架在切削力作用下的變形，提高加工精度。回轉刀架還要選擇可靠的定位方案和合理的定位結構，以保證回轉刀架在每次轉位之後具有較高的重復定位精度（一般為0.001～0.005mm）。圖1所示為螺旋升降式四方刀架，它的換刀過程如下：
（1）刀架抬起 當數控裝置發出換刀指令後，電機22正轉，並經聯軸套16、軸17，由滑鍵（或花鍵）帶動蝸桿18、蝸輪2、軸1、軸套10轉動。軸套10的外圓上有兩處凸起，可在套筒9內孔中的螺旋槽內滑動，從而舉起與套筒9相連的刀架8及上端齒盤6，使6與下端齒盤5分開，完成刀架抬起動作。
1，17—軸；2—蝸輪；3—刀座；4—密封圈；5，6—齒盤；7—壓蓋；8—刀架；9，20—套簡；10—軸套；11—墊圈；12—螺母；13—銷；14—底盤；15—軸承；16—聯軸套；18—蝸桿；19—微動開關；21—壓縮彈簧；22—電機
（2）刀架轉位 刀架抬起後，軸套10仍在繼續轉動，同時帶動刀架8轉過90°，180°，270°或360°，並由微動開關19發出信號給數控裝置。具體轉過的度數由數控裝置的控制信號確定，刀架上的刀具位置一般採用編碼盤來確定。
（3）刀架壓緊 刀架轉位後，由微動開關發出的信號使電機22反轉，銷11使刀架8定位而不隨軸套10回轉，於是刀架8向下移動。上下端齒盤5、6合攏壓緊。蝸桿18繼續轉動則產生軸向位移，壓縮彈簧21，套筒20的外圓曲面，微動開關19使電機22停止旋轉，從而完成一次轉位。
2．轉塔頭式換刀裝置
帶有旋轉刀具的數控機床常採用轉塔頭式換刀裝置，如數控鑽鏜床的多軸轉塔頭等。轉塔頭上裝有幾個主軸，每個主軸上均裝一把刀具，加工過程中轉塔頭可自動轉位實現自動換刀。主軸轉塔頭就相當於一個轉塔刀庫，其優點是結構簡單，換刀時間短，僅為2秒左右。由於受空間位置的限制，主軸數目不能太多，主軸部件結構不能設計得十分堅實，影響了主軸系統的剛度，通常只適用於工序較少、精度要求不太高的機床，如數控鑽床、數控銑床等。近年來出現了一種用機械手和轉塔頭配合刀庫進行換刀的自動換刀裝置，如圖2所示。它實際上是轉塔頭換刀裝置和刀庫式換刀裝置的結合。其工作原理如下：
1—刀庫；2—機械手；3，4—刀具主軸；5—轉塔頭；6—工件；7—工作台
轉塔頭5上有兩個刀具主軸3和4，當用刀具主軸4上的刀具進行加工時，可由機械手2將下一步需用的刀具換至不工作的刀具主軸3上，待本工序完成後，轉塔頭回轉180°，完成換刀。因其換刀時間大部分和加工時間重合，真正換刀時間只需轉塔頭轉位的時間。這種換刀方式主要用於數控鑽床和數控銑鏜床。
3．帶刀庫的自動換刀系統
由於回轉刀架、轉塔頭式換刀裝置容納的刀具數量不能太多，不能滿足復雜零件的加工需要，因此，自動換刀數控機床多採用帶刀庫的自動換刀裝置。帶刀庫的自動換刀裝置由刀庫和換刀機構組成，換刀過程較為復雜。首先要把加工過程中使用的全部刀具分別安裝在標准刀柄上，在機外進行尺寸預調整後，按一定的方式放入刀庫。換刀時，先在刀庫中選刀，再由換刀裝置從刀庫或主軸上取出刀具，進行交換，將新刀裝入主軸，舊刀放回刀庫。刀庫具有較大的容量，既可安裝在主軸箱的側面或上方。由於帶刀庫的自動換刀裝置的數控機床的主軸箱內只有一根主軸，主軸部件的剛度要高，以滿足精密加工要求。
另外，刀庫內刀具數量較大，因而能夠進行復雜零件的多工序加工，大大提高了機床的適應性和加工效率。帶刀庫的自動換刀系統適用於數控鑽削中心和加工中心。

㈤ 什麼是自動換刀裝置

一、自動換刀裝置的形式

自動換刀裝置是數控機床的重要執行機構，它的形式多種多樣，目前常見的有以下幾種：

1．回轉刀架換刀；
2．排式刀架換刀；
3．更換主軸頭換刀；
4．帶刀庫的自動換刀系統

在這里我對數控機床常見的這幾種換刀系統逐一介紹，首先介紹一下回轉刀架換刀系統。

二、回轉刀架

數控機床使用的回轉刀架是比較簡單的自動換刀裝置，常用的類型有四方刀架、六角刀架，即在其上裝有四把、六把或更多的刀具。

回轉刀架必須具有良好的強度和剛度，以承受粗加工的切削力：同時要保證回轉刀架在每次轉位的重復定位精度。下面我們結合一台四工位的四方刀架了解一下其換刀過程及原理。並結合換刀原理分析一下四方刀架的常見故障現象及原因。常見機床四方刀架如圖一（左）。
圖一數控機床刀架或刀庫是由機床PLC來進行控制，對於普通的四工位刀架來說，控制比較簡單，一般用於普通的車床。我們分析車床刀架的控制原理其實就是指刀架的整個換刀過程，刀架的換刀過程其實是通過PLC對控制刀架的所有I/O信號進行邏輯處理及計算。實現刀架的順序控制。另外為了保證換刀能夠正確進行，系統一般還要設置一些相應的系統參數來對換刀過程進行調整。下面我們分析PLC控制下的換刀過程。在分析之前，我們首先了解刀架控制的電氣部分。刀架電氣控制部分如圖二所示。圖二中的a是刀架控制的強電部分，主要是控制刀架電機的正轉和反轉，來控制刀架的正轉和反轉；圖b是刀架控制的交流控制迴路，主要是控制兩個交流接觸器的導通和關閉來實現a中的強電控制；圖c部分是刀架控制的繼電器控制迴路及PLC的輸入及輸出迴路，整個過程的控制最終是由這個模塊來完成的。 圖中各器件的作用如下：

序號 名稱 含義
1 M2 刀架電動機
2 QF3 刀架電動機帶過載保護的電源空開
3 KM5、KM6 刀架電動機正、反轉控制交流接觸器
4 KA1 由急停控制的中間繼電器
5 KA6、KA7 刀架電動機正、反轉控制中間繼電器
6 S1~S4 刀位檢測霍爾開關
7 SB11 手動刀位選擇按鈕
8 SB12 手動換刀啟動按鈕
9 RC3 三相滅弧器
10 RC9、RC10 單相滅弧器

自動刀架控制涉及到的I/O信號如下：

PLC輸入信號：

X2.7：刀架電動機過熱報警輸入；
X3.0~X3.3：1~4號刀到位信號輸入；
X30.6：手動刀位選擇按鈕信號輸入；
X30.7：手動換刀啟動按鈕信號輸入；

PLC輸出信號：

Y0.6：刀架正轉繼電器控制輸出；
Y0.7：刀架反轉繼電器控制輸出。

我們現在已經清楚了刀架控制的I/O信號，下面我們結合這些信號來分析一下換刀過程，刀架換刀有兩種模式，一種是手動換刀，一種是通過T指令進行自動換刀。我們以手動狀態為例，介紹一下換刀過程及常見故障。

1、首先我們將機床調至手動狀態，通過刀位選擇按鍵進行目的刀位選擇，有的系統是利用波段開關的形式進行實現，有的系統是利用記數的形式來實現，比如說通過檢測刀位選擇信號（X30.6）的狀態，如果按下刀位選擇按鍵，X30.6的狀態應該會改變一次，計數器的數值會發生改變，系統選擇的目的刀具也會發生相應的改變。

2、選擇目的刀具完成以後，下面就是將機床刀架的當前刀位轉換到目的刀位。我們按下刀位轉換按鍵X30.7以後。這時系統PLC輸出一個刀架正轉信號Y0.6，KA6吸合；KM5吸合，這時刀架電機開始正向旋轉，刀架開始正轉。

3、刀架在正向旋轉的過程中不停的對刀位輸入信號進行檢測，如圖3所示，每把刀具各有一個霍爾位置檢測開關。各刀具按順序依次經過發磁體位置產生相應的刀位信號。當產生的刀位信號和目的刀位寄存器中的刀位相一致的時候，PLC認為所選刀具已經到位。
圖34、刀具到位以後，刀架仍繼續正向旋轉一段時間，然後停止正向旋轉（Y0.6停止輸出），延時一段時間以後，刀架反轉控制信號Y0.7有效，此時刀架開始反轉，反轉過程其實就是刀架鎖緊的過程，此過程延續一段時間，直到刀架鎖緊到位，但反轉時間不宜過長或過短。過長就有可能燒壞電機或造成電機過熱空開跳閘，時間過短有可能造成刀架不能夠鎖緊。刀架鎖緊以後，整個換刀過程結束。

安全互鎖

1、架電動機長時間旋轉，而檢測不到刀位信號，則認為刀架出現故障，立即停止刀架電動機，以防止將其損壞並報警提示；

2、刀架電動機過熱報警時，停止換刀過程，並禁止自動加工；

我們現在已經對此種刀架的換刀原理有所了解，那麼對於此種刀架在工作過程中常見的一些故障我們應該很容易分析出他的原因。常見的故障現象如下：

故障現象一：選擇了目標刀位，按下刀位轉換按鈕以後，電動刀架不轉；

故障現象二：選擇了目標刀位，按下刀位轉換按鈕以後，電動刀架轉個不停；

我們現在就以這兩種比較典型的故障現象來分析一下故障原因，希望大家有所收獲，比如故障現象一；這是比較常見的一種故障現象，出現此現象後我們應該利用怎樣的方法才能夠比較容易去解決。

從上面的敘述中我們已經了解了換刀的整個過程， 如圖四，如果刀架不動，我們應該怎麼樣去檢修呢？

1、首先我們可以利用現象比較明顯，比較容易觀察到的地方來進行判斷，在這里我們可以把接觸器作為一個特殊點，以接觸器為分界點，作出一個初步判斷，可以觀察一下接觸器是否動作，如果接觸器動作我們可以聽到接觸器吸合的聲音，相反則聽不到。

2、接觸器吸合的情況下，我們可以判斷出換刀過程中的① ④沒有問題。那麼問題應該在⑤ 或 ⑥上，具體原因如下：

1）電機電源缺相或電壓過低；

2）接觸器主觸點被燒壞或接觸不良；

3）刀架電機電源相序錯，造成電機旋轉方向發生改變，刀架選刀的過程變成刀架鎖緊的過程；

4）電機被燒壞；

5）刀架鎖得太緊或被機械卡死等。

3、接觸器在沒有吸合的情況下，我們可以判斷出故障原因有可能出在①⑤這幾步上，具體分析過程如下：

1）KM5沒有吸合的情況下，觀察KA6是否吸合，如果KA6已經動作，那麼可以測量一下KM5線圈有沒有燒壞，控制電纜有沒有斷線，KA6的觸點接觸是否良好。

2）如果KA6沒有動作，可以通過觀察PLC的輸入輸出寄存器的狀態來確定刀架正轉信號Y0.6是否有輸出，如果有輸出，可以檢測一下繼電器KA6線圈是否被燒壞，PLC輸出板是否有問題，系統PLC到KA6的連線是否有問題。如果沒有輸出，則檢查一下是否PLC編寫有誤，是否有些換刀條件沒有滿足。

㈥ 數控機床的自動換刀裝置有哪些形式

各類數控機床的自動換刀裝置的結構取決於機床的形式、工藝范圍以及刀具的種類和數量等，主要可以分為以下幾種形式
①回轉刀架換刀
數控機床上使用的回轉刀架是一種最簡單的自動換刀裝置，根據加工對象的不同，可以設計成四方刀架和六角刀架等多種形式，分別安裝著四把、六把或更多的刀具，並按數控裝置的指令換刀。回轉刀架的結構上必須具有良好的強度和剛性，以承受粗加工時的切削抗力，由於車削加工精度在很大程度上取決於刀尖位置，而加工工程中對刀尖位置一般不進行人工調整，因此更有必要選擇可靠地定位方案和合理的定位結構，以保證回轉刀架在每次轉位之後，具有盡可能高的重復定位精度
回轉刀架的全部動作由液壓系統通過電磁換向閥和順序閥進行控制，他的動作分為四個步驟：刀架抬起。刀架轉位。刀架壓緊。轉位油缸復位
回轉刀架除了採用液壓缸驅動轉位和定位銷定位以外，還可以採用電機/馬氏機構轉位和鼠齒定位，以及其他轉位和定位機構。
②更換主軸頭換刀
在帶有旋轉刀具的數控機床中，更換主軸頭是一種比較簡單的換刀方式，主軸頭通常有卧式和立式兩種，而且常用磚塔的轉位來更換主軸頭，以實現自動換刀，在磚塔的各個主軸頭上，預先安裝有各工序所需要的旋轉刀具，當發出換刀指令時，各主軸頭依次的轉到加工位置，並接通主運動，使相應的主軸帶動刀具旋轉，而其他處於不加工位置上的主軸都與主運動脫開。
由於空間位置的限制，主軸部件的結構不可能設計的十分堅實，因為影響了主軸系統的剛度，為了保證主軸的剛度，主軸的數目必須加以限制，否則將會使結構尺寸大為增加。磚塔主軸頭換刀方式的主要優點在於省去了自動松夾、卸刀、裝刀、夾緊以及刀具搬運等一系列復雜的操作，從而提高了換刀的可能性，並顯著的縮短了換刀時間，但由於結構上的原因，磚塔主軸頭通常只適用於工序較少，精度要求不太敢的數控機床，如數控鑽床等。
③帶刀庫的自動換刀系統
帶刀庫的自動換刀系統由刀庫和刀具交換裝置如機械手等組成，目前他是多工序數控機床上應用最為廣泛的換刀方法
整個換刀過程較為復雜，首先把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標準的刀柄上，在機外進行尺寸育調整之後，按一定的方式放入刀庫，換刀時先在到庫中進行選刀，並由刀具交換裝置分別動刀庫和主軸上取出刀具，在進行刀具交換之後，將新道具裝入主軸，把就刀具放回刀庫。存放刀具的刀庫具有較大的容量，它既可安裝在主軸箱的側面或上方，也可作為單獨部件安裝的機床以外，並有搬運裝置運動刀具。
帶刀庫的自動換到數控機床主軸箱與磚塔主軸頭相比較，由於主軸箱內只有一個主軸，設計主軸部件時就有可能充分增強它的剛度，因而能夠滿足精密加工的要求，另外刀庫可以存放數量很大的刀具，因為能夠進行復雜零件的多工序加工，這樣就明顯的提高了機床的適應性和加工效率。所以帶刀庫的自動換刀裝置特別適用於數控鑽、銑、鏜床。但這種換刀方式的整個過程動作較多，換刀時間長，系統較為復雜，降低了工作可靠性。

㈦ 數控車床刀架換刀裝置分為刀庫式自動換刀裝置和轉塔式刀架兩大類是不是對的

不對，刀庫是具有一定數量的刀具，用機械手實現刀具互換的裝置。車床上只能算專自動換刀裝置，可以是屬4把刀的刀架也可以更多，還可以改造排刀等。轉塔多用於刀具需要旋轉的鑽鏜銑床等，車床刀具本身不需要旋轉。只會平移。