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第六章 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選擇設(shè)計(jì)
在總體方案論證中提到自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架是數(shù)控機(jī)床不可或缺的一部分。
一、數(shù)控車床刀架的基本要求
數(shù)控車床的刀架是機(jī)床的重要組成部分。刀架用于夾持切削用的刀具，在一定程度上，刀架的結(jié)構(gòu)和性能體現(xiàn)了機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平，所以有如下要求：
①轉(zhuǎn)位準(zhǔn)確可靠，工作平穩(wěn)安全；
②按最短線路就近選擇，轉(zhuǎn)位時(shí)間短；
③重復(fù)定位精度高；
④防水、防屑，密封性能優(yōu)良；
⑤夾緊剛性高，適宜重負(fù)荷切削。
二 、自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選擇
在本設(shè)計(jì)中，因設(shè)計(jì)時(shí)間等因素，設(shè)計(jì)者七絕頂引進(jìn)常州武進(jìn)數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的LD4-I型四工位自動(dòng)刀架，而不對(duì)其做具體設(shè)計(jì)。該型自動(dòng)刀架具有重復(fù)定位精度高、工作剛性好、使用壽命長(zhǎng)、工藝性好等特點(diǎn)。下面對(duì)該刀架相關(guān)內(nèi)容做一簡(jiǎn)要分析說(shuō)明：
<一>LD4--I型自動(dòng)刀架的技術(shù)參數(shù)
表6.1 LD4--I型自動(dòng)刀架的技術(shù)參數(shù)
型號(hào)
刀位數(shù)
電機(jī)功率
電機(jī)轉(zhuǎn)速
夾緊力
上、下刀體尺寸
C618
4
120 w
1400r/mm
0.5
162×162 192×192
<二>LD4--I型自動(dòng)刀架的技術(shù)指標(biāo)
表6.2 LD4--I型自動(dòng)刀架的技術(shù)指標(biāo)
重 復(fù) 定
位 精 度
工 作 可
靠 性
換刀時(shí)間 （s）
90
180
270
≤0.005 mm
>30000次
2.9
3.4
3.9
<三>工作原理
在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床上大都使用的是四方或六方轉(zhuǎn)位刀架，按其工作原理可分為：螺旋轉(zhuǎn)位刀架，十字槽轉(zhuǎn)位刀架，凸臺(tái)棘爪式轉(zhuǎn)位刀架，電磁式轉(zhuǎn)位刀架，以及夜壓式轉(zhuǎn)位刀架。
本設(shè)計(jì)中選用的LD4-I型四工位轉(zhuǎn)位刀架是一種螺旋轉(zhuǎn)位刀架，其工作原理大致如下：
微機(jī)發(fā)出換刀信號(hào)，刀架控制箱繼電器動(dòng)作；電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過(guò)減速機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)將上刀體上升至一定位置時(shí)，離合轉(zhuǎn)盤起作用，帶動(dòng)上刀體旋轉(zhuǎn)到所選刀位，發(fā)訊盤發(fā)出刀位信號(hào)，刀架控制箱繼電器使電機(jī)反轉(zhuǎn)，反靠初定位；上刀體下降，齒牙盤嚙合，完成精定位，并通過(guò)蝸輪蝸桿，鎖緊螺母使刀架固緊。當(dāng)夾緊力達(dá)到預(yù)先條好的狀態(tài)時(shí)，過(guò)流繼電器動(dòng)作，切斷電源，電機(jī)停轉(zhuǎn)并向微機(jī)發(fā)出信號(hào)，開始執(zhí)行下道工序。
電 機(jī)
加速機(jī)構(gòu)
升降機(jī)構(gòu)
上刀體上升轉(zhuǎn)位
粗定位機(jī)構(gòu)
信號(hào)符合
上刀體下降
精定位
刀架鎖緊
電機(jī)停轉(zhuǎn)
換刀答信
加工順序執(zhí)行
圖6.1 四工位轉(zhuǎn)位刀架的工作原理圖
<四>自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的安裝
該刀架安裝時(shí)，需先拆除原機(jī)床上的小拖板和原刀架，然后把電動(dòng)刀架置于中拖板上。此時(shí)，刀架高度應(yīng)使車刀前刀面基本通過(guò)車床主軸軸心線，否則要在刀架下面加墊板，調(diào)整其高度。然后，卸掉刀架電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇罩殼，逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使上刀體相當(dāng)于下刀體轉(zhuǎn)動(dòng)450左右。打裝螺孔，再用內(nèi)六角螺栓將刀架與中拖板固定，固定時(shí)應(yīng)注意，將刀架的兩側(cè)面分別與車床縱向和橫向的進(jìn)給方向平行。電動(dòng)刀架與系統(tǒng)的連線應(yīng)如下安裝：沿橫向工作臺(tái)右側(cè)面先走線到車床后面，再沿車床后導(dǎo)軌下方拉出一鐵絲滑線，走線到系統(tǒng)。其好處在于:避免走線雜亂無(wú)章，而使得加工時(shí)切屑、切削液以及其它雜物磕碰電動(dòng)刀架連線。
第七章 編碼盤的安裝設(shè)計(jì)
我們知道在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床上加工螺紋或絲杠時(shí)，須培植主軸脈沖發(fā)生器（即編碼盤）作為車床主軸位置信號(hào)的反饋元件，它與車床主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)出主軸轉(zhuǎn)角位置變化信號(hào)，輸送到計(jì)算機(jī)。
一、編碼盤的工作原理
編碼盤是一種按一定的編碼形式如二進(jìn)制編碼，二-十進(jìn)制編碼等，將一個(gè)圓盤分成若干等份，并利用電子、光電或電磁器件，把代表被測(cè)位移的個(gè)等份上的數(shù)碼轉(zhuǎn)換成便于應(yīng)用的二進(jìn)制或其它表達(dá)方式的測(cè)量裝置。
二、步進(jìn)電機(jī)頻率對(duì)編碼盤的限制
在世用主軸脈沖發(fā)生器時(shí)，受到步進(jìn)電機(jī)頻率的限制。如采用1000HZ的工作頻率，加工3mm螺距的螺紋時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)頻率為300HZ，而主軸脈沖發(fā)生器頻率為1000×60HZ=60000HZ，所以車床主軸轉(zhuǎn)速n=1000×60/300=200r/min，即車床主軸轉(zhuǎn)速不得超過(guò)200r/min轉(zhuǎn)；如將主軸脈沖發(fā)生器的頻率提高到2000HZ，轉(zhuǎn)速也僅達(dá)到400r/min。由此可見(jiàn)，當(dāng)螺距越大時(shí)，允許的車床主軸轉(zhuǎn)速也就越低。
三、編碼盤的安裝
編碼盤的安裝一般有良種方式，即同軸安裝和異軸安裝。
同軸安裝的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，聯(lián)接方便。但是安裝后不能加工穿出主軸孔的較長(zhǎng)工件。而異軸安裝無(wú)此缺陷?？紤]到這一點(diǎn)設(shè)計(jì)者為使說(shuō)改造設(shè)計(jì)的車床具有較強(qiáng)的通用性，選擇采用異軸安裝方式來(lái)安裝編碼盤。
編碼盤通過(guò)傳動(dòng)比為1：1的同步齒形帶與主軸聯(lián)系起來(lái)。工作時(shí)，編碼器與主軸同步旋轉(zhuǎn)，數(shù)控裝置控制進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)準(zhǔn)確地配合主軸的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。保證主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，螺紋車刀移動(dòng)一個(gè)螺紋導(dǎo)程，同時(shí)還保證每次走刀都在工作的同一點(diǎn)切入，而不亂扣。