回转刀架换刀技巧及注意事项

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：回转刀架是一种由电动机或液压系统来驱动的最简单的自动换刀装置，主要应用于数控车床上。它可以设计成四方刀架、六角刀架或圆盘式轴向装刀回转刀架等多种形式，分别安装4把、6把或更多把刀具，并按数控系统的规定指令进行换刀。当放大器的逆变模块温度超过规定值时，信号通过通信电缆或伺服总线传递到CNC系统，CNC系统发出伺服过热400（FANUC 0iA系通常，回转刀架的换刀动作包括刀架抬起、刀架转位及刀架锁紧等。

回转刀架是一种由电动机或液压系统来驱动的最简单的自动换刀装置，主要应用于数控车床上。它可以设计成四方刀架（见图6-1）、六角刀架或圆盘式轴向装刀回转刀架（见图6-2）等多种形式，分别安装4把、6把或更多把刀具（常用的工位有8、10、12和16共4种），并按数控系统的规定指令进行换刀。

图6-1 立式四方刀架

1、17—轴 2—蜗轮 3—刀座 4—密封圈 5、6—齿盘 7、24—压盖 8—四方刀架 9、21—套筒 10—轴套 11—垫圈 12—螺母 13—销 14—底盘 15—轴承 16—联轴器 18—套 19—蜗杆 20、25—开关 22—弹簧 23—刀架电动机

图6-2 圆盘式轴向装刀回转刀架

1—圆盘式刀架 2—活动鼠牙盘 3—鼠牙盘 4—滑块 5—蜗轮 6—轴 7—蜗杆 8、9、10—齿轮 11—电动机 12—微动开关 13—小轴 14—圆盘 15—压板 16—斜铁

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，且加工过程中刀具位置不进行人工调整，因此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后具有尽可能高的重复定位精度（一般为0.001～0.005mm）。

通常，回转刀架的换刀动作包括刀架抬起、刀架转位及刀架锁紧等。按工作原理分类，回转刀架可分为螺母升降式、十字槽轮式、凸台棘爪式、电磁式和液压式5种。

（1）螺母升降式回转刀架（见图6-3）电动机经弹簧安全离合器9连接到蜗杆副10，从而带动螺母1旋转，螺母1抬起刀架6，使上齿盘3与下齿盘2分离，随即带动刀架6旋转到位；然后向数控系统发送信号，螺母1反转使刀架6锁紧。由于该结构的刀架能实现可靠定位，所以在数控车床上应用较多。

（2）十字槽轮式回转刀架（见图6-4）利用十字槽轮进行刀架1转位和刀架锁紧（加定位销），销钉2每旋转1周，刀架1便回转1/4圈。其刀架的体积大，占用空间多，相对减少了机床的切削区域。

图6-3 螺母升降式回转刀架

1—螺母 2—下齿盘 3—上齿盘 4—内装信号盘 5—转位 6—刀架 7—端齿盘定位 8—电动机 9—弹簧安全离合器 10—蜗杆副

图6-4 十字槽轮式回转刀架

1—刀架 2—销钉

（3）凸台棘爪式回转刀架（见图6-5）由蜗轮带动下凸轮5相对于上凸轮4转动，使刀架3的上、下齿盘1和2分离；然后利用棘轮机构8推动刀架3旋转一定的角度至所需工位；最后利用一个接触开关或霍尔元件发出电动机7反转信号而锁紧刀架。该方式不易获得可靠的定位。

（4）电磁式回转刀架（见图6-6）利用线圈通电时产生10kN左右的电磁力，使刀架定位锁紧。

图6-5 凸台棘爪式回转刀架

1—下齿盘 2—上齿盘 3—刀架 4—上凸轮 5—下凸轮 6—棘爪 7—电动机 8—棘轮

图6-6 电磁式回转刀架

（5）液压式六角回转刀架（见图6-7）主要用于盘类零件的加工，全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀控制。换刀过程包含4个动作：刀架抬起→刀架转位→刀架锁紧→转位液压缸复位。这种刀架转位可靠，但需加装液压系统，有液压油泄漏等问题。

1）刀架抬起：当数控系统发出换刀指令（如T0101）后，压力油由A孔进入锁紧液压缸的下腔，活塞1上升，刀架体2抬起，使定位活动插销10与固定插销9脱开。同时，活塞杆7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，压力油自C孔进入转位液压缸的左腔，活塞6向右移动，通过连接板13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°，并由限位开关检测是否到位。活塞的行程为空套齿轮5节圆周长的1/6。

图6-7 六角回转刀架

1—活塞 2—刀架体 3—缸体 4—压盘 5—空套齿轮 6—活塞 7—活塞杆 8—齿条 9—固定插销 10—定位活动插销 11—推杆 12—触头 13—连接板

3）刀架锁紧：刀架转位后，压力油从B孔进入锁紧液压缸的上腔，活塞1带动刀架体2下降。缸体3的底盘上安有6个带斜楔的圆柱固定插销9，利用定位活动插销10消除定位销与销孔的间隙，从而实现反靠定位。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，同时缸体3与压盘4的锥面接触，刀架在新的位置定位并锁紧，此时端齿离合器与空套齿轮5脱开。

4）转位液压缸复位：刀架锁紧后，压力油从D孔进入转位液压缸右腔，活塞6带动齿条复位。由于此时端齿离合器已脱开，齿条8带动缸体3在轴上空转。

5）若刀架定位和锁紧动作正常，推杆11与相应的触头12接触，发出信号表示换刀过程已结束。

回转刀架换刀技巧及注意事项

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