数控车床刀架的安装与调试毕业论文

毕业论第 1 页 共 48 页学 院 机 电 学 院 专 业 机电一体化技术 班 级 机电 201308 班 姓 名 王 义 燃 学 号 201303013725 指导教师 马 中 秋 毕业论第 2 页 共 48 页毕业论文华中数控车床刀架的安装与调试前言当前，高度发达的制造业和先进的制造技术已经成为衡量一个国家综合经济实力和科技水平的重要标志之一，成为一个国家在竞争激烈的国际市场上获胜的关键因素。如今，中国已成为制造业大国，但还不是制造业强国。我们要从制造业大国走向制造业强国，必须大力发展以数控技术为主的先进制造技术。现在大多数企业为了经济实惠，将企业里普通机床该装为经济的数控机床如普通车床该为经济数控车床。然而操作者就需要具备一定的数控技术知识。经济数控车床主要采用回转刀架。在操作过程中需了解刀架的安装、调试的基本知识，以便在出现故障后有一定解决故障的能力。所以（1）以 CK6140 数控车床为例分析了它的电气控制，着重分析四方刀架的电气控制原理图；（2）以 LDB4 系列电动刀架为例分析了刀架的安装、调试；（3）例举了一些常见刀架故障的排除方法；对操作者在操作过程中遇见的刀架故障有所帮助，他们在遇见故障后有及时解决现场问题的能力。这种主要由一般(普通)出发进行研究讨论,从而推出特殊的思路。毕业论第 3 页 共 48 页目录第一章 引言 1第二章 数控车床刀架的分类及作用 22.1 概述. 22.2 刀架的分类 22.3 数控车床刀架的作用 3第三章 回转刀架.33.1 回转刀架实物图 133.2 回转刀架结构要求 133.3 回转刀架的采用的转位、定位机构 143.3.1 回转刀架采用液压缸转位和定位销定位的方式 143. 3 .2 回转刀架采用电动机带动离合器定位 153.3.2 区别. 153.4 四方刀架结构. 163.5 四方刀架工作原理 163.6 四方刀架换刀过程 173.7 四方刀架换刀动作顺序 183.8 刀架逻辑控制 18.3.9 刀架电气控制. 193.9.1CK6140 数控车床主回路分析 203.9.2CK6140 数控车床电源电路分析 21毕业论第 4 页 共 48 页3.9.3CK6140 数控车床控制电路 233.931 主轴电动机的控制 233.9.3.2 刀架电动机的控制 243.9.3.3 冷却泵电动机控制. 253.10 四方刀架的安装、调试 28第四章 LDB4 系列电动刀架 3141 概述. 314.2 实物图. 3143 工作原理. 314.4 刀架动作顺序. 324.5 LDB 系列刀架技术参数 324.6 LDB 系列刀架技术指标 334.7 LDB 系列刀架安装. 354.7.1 四方刀架结构组成 354.7.2 刀架结构零件实物图 35 4.7.3拆装顺序及结构图 3747.4装配顺序. 384.7.5 安装尺寸参数 384.7.6 电动刀架的电气控制 404.8 刀架调试. 434.9 数控车床刀架常见故障排除及方法分析 444.9.1 概述 44.4.9.2 基础知识. 444.9.3 故 障 举 例 45总 结. 49毕业论第 5 页 共 48 页一、引言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。目前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。数控刀架的市场分析：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 10001500 台。 烟台机床附件公司是我国生产数控刀架的主要厂家之一。他们生产的 AK31 系列全功能型数控转塔刀架，主要规格有，中心高为 63、80、100、125、160 及 200mm；AK21 系列经济型数控转塔刀架主要规格有：刀台方尺寸为 80、100、137、150、160、190、200、240、300、340mm。烟台机床附件公司生产的 AK31 系列数控转塔刀架是引进意大利技术生产的高性能机床附件，特别适宜全功能数控车床，可多刀夹持，变向转位和任意刀位就近选刀，实现了加工程序的自动化、高效化。目前，该公司数控刀架的国内市场占有率达到了 40左右，受到一大批机床主机厂的称赞。有关人士指出，数控机床附件及其配套功能部件是我国机床工具制造业“十五” 计划重点发展的产品。虽然我国数控机床附件的研制由无到有，取得了显著成绩，但与国外先进水平相比还是有一定差距的。为确保国产数控机床的大发展，就必须把数控机床附件尽快搞上去。为此他们建议国家有关部门，尽快制定有关鼓励、扶持国产数控机床附件发展的相关政策，加大对数控机床附件行业科研和技改投入，使国产数控机床附件行业有一个大发展。国外数控车床的发展目的在于提高加工精度和缩短制造周期。实现上述目的之手段是实现机床多功能化和工序工种集成，开发多种多样复合化加工的机种，如增添铣削功能的复合加工毕业论第 6 页 共 48 页车削中心、双主轴多刀塔(双刀塔或四刀塔)数控车床和车削中心、双主轴同步驱动，双刀塔同时进行加工车削中心、五轴联动车铣复合中心、车磨复合加工机床、具有车、铣、镗、磨和激光热处理多种功能的高度复合化的复合加工中心等等。我国数控车床经过多年的发展，特别是近几年迅速的发展，与国际先进水平的差距在逐年缩小。对于某些依赖于进口的高档数控车床，如高精度数控车床和车削中心(主轴径跳轴跳0.001mm)、适用耐热合金和钛合金零件加工的大功率、高扭矩数控车床和车削中心等等要加强产品开发研究攻关，突破其核心技术。数控刀架的高、中、低档产品市场数控刀架作为数控机床必需的功能部件，直接影响机床的性能和可靠性，是机床的故障高发点。这就要求设计的刀架具有具有转位快，定位精度高，切向扭矩大的特点。它的原理采用蜗杆传动，上下齿盘啮合，螺杆夹紧的工作原理。2、数控车床刀架的作用及分类1. 概述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。而对自动换刀装置的基本要求是：换刀时间短，刀具重复定位精度高，有足够的刀具存储量，刀库占地面积小及安全可靠等。其中数控车床上的回转刀架就是一种简单的自动换刀装置，常用于数控车床。可以设计成四方刀架、六角刀架或圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。回转刀架上分别安装着四把、六把或更多的刀具，并按数控装置的指令换刀。数控车床使用的刀架是最简单的自动换刀装置，有四方刀架、六角刀架等，即在其上装有四把刀、六把或更多的刀具。数控车床的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。刀架作为数控车床的重要部件。目前数控车床刀架基本为电动刀架，其特点是定位更准确、迅速。老式传统车床刀架多为手动、液压驱动或少部分的电动。2. 数控车床刀架的分类a 分立式和卧式两大类毕业论第 7 页 共 48 页刀架分立式刀架和卧式刀架，其中刀架有四方刀架、转塔刀架、分度台刀架、电动刀架、回转刀架、排刀架等。其中四方刀架是数控车床上最长用的刀架之一。立式刀架大多用在经济型数控车床上，多为四工位.而卧式刀架一般用在中高档数控机床上，多为斜轨。b 分电机带动和液压驱动两种(液压驱动的一般是卧式的)如电动机传动的转塔刀架、液压驱动的转塔刀架；两者的区别在于采用的定位方式和驱动方式不同。c 各大类中以可装刀数不同而分型号如可装四把刀的叫立式四工位的.以此类推.数控车床四方刀架、数控车床六角回转刀架、盘形自动回转刀架、车削中心用动力刀架。3.刀架的作用刀架作为数控车床的重要配置，在机床运行工作中起着至关重要的作用，一旦出现故障很可能造成工件报废，甚至造成卡盘与刀架碰撞的事故。它是车床的支撑部件之一，其中起支撑、刀具装夹作用；同时它也是进给系统的一部分。最重要的是在工件加工过程中还提供切削力、定位精度。三、回转刀架1、立式回转刀架（四工位）如图所示2、回转刀架的结构要求毕业论第 8 页 共 48 页回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工时的切削抗力。由于车削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置，对于数控车床来说，加工过程中刀具位置不进行人工调整，因此更有必要选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证回转刀架在每次转位之后，具有尽可能高的重复定位精度（一般为 0.0010.005mm） 。3、回转刀架的采用的转位、定位机构回转刀架除采用液压缸转位和定位销定位以外，还可采用电动机带动离合器定位，以及其他转位和定位机构。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。1、回转刀架采用液压缸转位和定位销定位的方式图 8-17 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 8-17 数控车床六角回转刀架毕业论第 9 页 共 48 页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60。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。2、回转刀架采用电动机带动离合器定位如下图（a）所示为螺母升降转位刀架，电动机经弹簧安全离合器到蜗轮副带动螺母旋转，螺母举起刀架使上齿盘与下齿盘分离，随即带动刀架旋转到位，然后给系统发信号螺母反转锁紧。毕业论第 10 页 共 48 页3、区别离合器是应用电磁效应接通或切断运动的元件，便于实现自动操作。它是通过若干个安装在各传动轴上的离合器的吸合和分离的不同组合来改变齿轮的传动路线，实现主轴的变速。液压缸是通过改变不同的通油方式可以使三联齿轮获得三个不同的变速位置。它必须在主轴停车之后才能进行，但停车时拨动滑移齿轮啮合又可能出现“顶齿”现象。它增加了数控机床液压系统的复杂性，而且必须将数控装置送来的信号先转换成电磁阀的机械动作，然后再将压力油分配到相应的液压缸，因而增加了变速的中间环节，带来了更多的不可靠因素。4、四方刀架结构四方刀架是回转刀架的一种，它的外形是四方形的，同时具有四个刀位。在加工零件时可以根据加工要求的不同可以同时一次性装四把刀，所以叫它四方刀架。如下图 8-1 所示立式四方刀架结构。它是采用蜗轮蜗杆传动，三齿盘啮合螺杆锁紧的工作原理。具体工作程序；当主机系统发出转位信号后，刀架电机转动，电机带动蜗杆 19 转动，蜗杆 19 带动蜗轮 2 转动，蜗轮 2 与蜗杆 19