四工位自动刀架设计

　　我公司是压力容器专业制造企业，随着生产规模的不断扩大，压力容器配件的加工数量越来越多，加工精度要求也越来越高，用普通机床加工容器配件效率低，精度不易控制，已不适应企业的生产要求。购置数控机床成本较高，因此我们对现有的普通机床进行了数控化改造。自动刀架是数控车床的重要组成部分之一，改造普通车床时必须将普通方刀架改为自动刀架。C6140普通车床刀架改造方案如下：
　　
　　一、总体方案
　　
　　经改造后的数控车床自动刀架为四工位，最长自动换刀时间控制为3．07秒。自动刀架的作用是在数控车床的加工过程中实现较短时间的自动换刀和手动换刀。自动换刀过程是按照数控加工程序的换刀命令将相应刀号的车刀转到加工位置；手动换刀过程是根据需要用手按换刀按钮，刀架顺时针转90度使下一把车刀转到加工位置。换刀过程包括刀架抬起、转位、定位和夹紧等步骤。换刀过程由单片机控制，机械系统执行。刀架位置由传感器和粗定位销进行粗定位，由鼠牙盘进行精定位。刀架的重复定位误差为零。
　　
　　二、机械系统与结构
　　
　　自动刀架机械系统的结构如图(一)所示，主要由蜗轮1、刀架座2、刀架体4、鼠牙盘3、粗定位销5、球头销6、刀位传感器电刷7等组成。蜗轮与丝杠为整体结构，刀架体内侧有内螺纹与丝杠配合，丝杠导程为9mm。上下鼠牙盘采用渐开线齿形，大端模数为2，齿数为68，上鼠牙盘升高4mm即可使上下鼠牙盘完全脱开。自动刀架采用三相异步电动机驱动，经过蜗轮蜗杆传动得到所需转速。蜗轮蜗杆机构具有自锁性，可以避免刀架在切削加工过程中产生松动。刀架的升降采用丝杠螺母机构实现，蜗轮转160度后鼠牙盘脱开，同时球头销在弹簧力作用下压入转位套的槽口中，使刀架与蜗轮一起转动而实现刀具转位。根据设计要求，电动机反转时刀架下落并加紧，但不能反转，故采用了粗定位销。 （转载自中国科教评价网http://www.nseac.com）

　　三、刀架位置检测系统
　　
　　刀架位置采用接触式码盘作为传感器进行检测，刀架夹紧是否到位采用位置开关检测。接触式码盘是一种绝对式检测装置，可直接把被测转角位置用数字代码表示出来。接触式码盘的特点是体积小，输出功率大。该接触式码盘有两个电刷S0、S1，两电刷电位的高低组合可以测出刀架的四个刀位。
　　
　　四、控制系统硬件电路
　　
　　由于刀架控制系统比较简单，故采用了MCS