采用SIMMENS802D系统的CK5116数控立车刀架控制设计

1、精品文档毕业设计论文作 者： 学 号： 系 部： 专 业： 题 目： 采用SIEMENS802D系统的CK5116 数控立车刀架控制设计 校内指导教师： 企业指导教师 评阅者：2021年 5 月 毕业设计论文中文摘要 数控刀架是数控机床的重要组成局部。本课题研究了西门子802D数控车床刀架控制设计。分析了数控机床的根本组成、刀架控制系统的硬件组成和刀架PLC程序及机床的有关参数。本文中所做的主要工作如下：设计西门子802D数控车床的电气原理图、接线图。对刀架的结构进行了深入的了解，清楚刀架上的传感器信号的输入输出，分析刀架的动作过程、顺序调试刀架控制的PLC程序。设计了刀架的机械结构图和控制电

2、路图。关键词: 数控车床 刀架 电气控制 电气原理 PLC程序目录1 引言- 1 -1.1 课题的研究背景- 1 -1.2 课题的来源及意义- 2 -2 CK5116数控立车简介- 5 -2.1 总体布局- 5 -2.2 主要参数- 6 -2.3 CK5116数控立车的加工范围与特点- 6 -3 数控系统的分析与选用- 8 -3.1 数控系统的根本组成- 8 -3.2 FANUC数控系统- 9 -3.3 SIEMENS数控系统- 9 -3.4 华中数控系统- 10 -3.5 结论- 11 -4 CK5116刀架控制设计- 13 -4.1 刀架的有关概况- 13 -4.2 刀架的根本结构- 13

3、 -4.3 数控机床刀架应满足的要求与分析- 15 -4.4 刀架的设计准那么- 16 -4.5 刀架主回路设计- 16 -4.6 刀架控制回路设计- 17 -4.7 刀架输入输出设计- 18 -4.8 PLC程序设计- 19 -结 论- 22 -致谢- 23 -参考文献- 24 -1 引言1.1 课题的研究背景数字程序控制机床一般简称为数控机床。它是由数控装置或计算机进行控制的一种高效能自动化机床，它综合应用了自动控制技术、计算机技术、精密测量技术、液压气动等技术。并在机床结构等方面运用了最新技术。随着科学技术的开展，机械产品的形状和结构不断改良，对机械零件的加工质量要求也越来越高；单件、小

4、批生产的机械产品所占比重越来越大，特别是在造船、航空、航天、深潜以及国防工业的各个部门，加工批量少、精度要求高、形状复杂的零件很多。像这样的产品，如果采用一般的自动机床或组合机床和自动线来加工，就显得很不经济、不合理，一般机床又不能加工。数控机床就是在这样的条件下产生和开展起来的，它能有效地适应产品不断变化、多品种、小批量的自动化生产。数控机床就是把加工所需要的各种操作，例如变速、松夹工件、进刀、退刀、开车与停车、冷却液的自动供应等等，以及刀具相对于工件之间的位移。采用数值数据的形式通过计算机的运算，并将输入的指令变为机床的各种操作，实现零件的自动加工。随着网络技术日益普遍运用，互联网进入车间

5、只是时间问题，这将是数字化制造的主要标志。从另一角度来看，企业资源方案如果仅仅局限于业务管理部门(人、财、物、产、供、销)或设计开发等企业上层的信息化是远远不够的，车间最底层的加工设备数控机床不能够连成网络或信息化，就必然成为制造业信息化的制约瓶颈。所以，对于现代制造工厂来说，除了要提高机床的数控化率外，更要使所拥有的数控机床具有双向、高速的联网通讯功能，以保证信息流在车间的底层之间及底层与上层之间通信畅通无阻。西门子公司开发的新一代西门子SINUMERIK802S系统是一种专门为中国市场开发的经济型数控系统，具有低档的价格和中高档的性能的性价比拟高的数控系统。西门子802S数控系统采用32位

6、微处理器，集成式PLC，别离式小尺寸操作面板和机床控制面板，具有RS232通讯接口，利用计算机可进行软件的升级和加工程序的传输；通过增加扩展模块，可具有输入，输出I/O64点能力，能接受多路信号和控制多路负载；可控制23个步进电机进给轴和一个伺服主轴或变频器；具有启动次数少，安装调试简捷，图形及中英文菜单显示，操作编程简单方便，低速运行平稳等特点，具有稳定的可靠性以及优越的性能价格比。此系统相比拟同类产品是同类产品中的佼佼者，它也会对我以后在工作中遇到同类产品同类问题有很大的帮助。西门子802S数控系统为工程技术人员提供了丰富的二次开发功能。机床制造厂家通过标准的S7语言进行PLC编程，来完成

7、机床的逻辑控制。并通过参数的设置，就可以使机床运行到达最正确的效果，以及适应各种不同的配置的需要。西门子802S数控系统还有非常丰富的人机对话中文界面，用户所需要的操作可以在中文的菜单上找到，并按相应的按键以实现操作者的要求。802S丰富的中文界面可以使用户在几天之内就能掌握机床的操作，这样就可以节约了用户大量的学习和消化的时间。在操作编程的工作中，最为突出的是802S的所有报警文本均可以用中文来编写。在802S的编程指令系统中，除了具备新颖的参数编程和轮廓编程外，还具有实用的循环子程序，有了这些强有力的编辑功能，使西门子802S的编程十分方便和灵活。1.2 课题的来源及意义数控刀架是数控机床

8、的重要组成局部，在我国被命名为机床附件，在国外被定义为机床功能件。随着数控机床的飞速开展，机床设计已由传统的统筹设计开展到模块化设计，即按照机床的功能化分模块，因此这些功能部件的性能已成为整机性能的决定因素。数控刀架作为数控车床的动作执行部件，其根本结构包括：驱动装置、分度装置、预定位装置、松开、锁紧装置、精定位装置、发信装置、装刀装置。数控刀架的换刀动作如下：系统发出指令齿盘松开刀架旋转分度到达目标工位并发信号给系统齿盘锁紧精定位系统确认后进行切削。数控刀架分类。目前，行业上应用的数控刀架按照与主机配套场合主要有分为如下高、中、低三个档次。低档数控刀架主要有沈阳精诚数控生产的系列电动数控立式

9、刀架，系列卧式刀架。该种刀架结构简单，容易设计、制造。采用三相力矩电机驱动，三联齿定位，矩形螺纹锁紧，配套在我国简易型数控车床，受我国数控机床开展的影响，是我国的特色产品，已经形成规模化生产。中档数控刀架主要有沈阳精诚数控生产的系列电动刀架、系列电动刀架、系列液压刀架。该档次刀架，可双向选刀，刚性好，但结构复杂，对制造加工设备要求高。此类刀架在我国初具规模，但国外产品对我国市场冲击较大。高档数控刀架包括伺服刀架和动力刀架。此类刀架，我国起步较晚，还处在研究阶段，但还没有形成商品化。数控刀架的开展。数控刀架作为功能性部件配套于机床主机，但它集机械、电气于一体，是典型的机电一体化产品，数控刀架的研

10、究开发是机械、电气、电子、材料等多学科知识的综合。当今，数控伺服刀架、动力刀架等功能部件己成为衡量数控机床水平的重要标志。它们的价格也是构成数控机床整机价格的主要成分，粗略计算数控机床数控刀架等功能部件价格已占整机本钱构成的左右。目前，我国的功能部件生产开展缓慢，品种少，产业化程度低，不能满足市场要求，不得不依赖进口。由于功能部件进口价格昂贵，造成数控机床整机价格不断上升，我国生产的数控机床几乎失去了竞争优势。市场显示，同等水平的数控机床，韩国的价格几乎与我国的价格持平，出现这一现象与我们主机厂大量从国外采购数控机床所需的功能部件有很大关系。我国机床工具行业的专家、学者、企业家都已看到了功能部

11、件产业的巨大开展前景。许多企业也已瞄准了这个市场，通过引进技术、合作生产或自主开发，初步形成了一批功能部件专业生产厂家。当前国内高水平、高质量的数控机床和加工中心还不能完全满足国内市场需求，这和与之配套的高水平的功能部件开展滞后有关，有些功能部件性能上与国际著名厂家的产品还有一些差距。我国己参加世贸组织，境外功能部件产品对我国市场的冲击将更加厉害。可以说，没有高水平功能部件生产能力的大幅提高，将严重影响我国机床行业的快速开展。伺服刀架控制器是伺服刀架和动力刀架的技术核心。高档刀架采用伺服电机作驱动源，实现位置、速度的双闭环控制，具有结构简单，容易加工制造、维护、精度高，转位快等特点。我国各大机

12、床主机厂均依靠进口此类产品与主机配套。很明显，伺服刀架的机械结构简单，而我国目前还没有针对数控刀架的专业伺服驱动系统产品，这大大的制约了我国高档刀架开展，是我国的伺服刀架的研制处于停滞状态，因此，伺服刀架的控制器即伺服刀架的伺服电机控制是高档数控刀架的关键技术。刀库包括刀套旋转机构及换刀机械手，刀库外形为圆盘形，内部装有一个分度盘。刀库的回转运动由带抱闸的三相异步电机作动力源。三相电源通过交流接触器提供应电动机，此时抱闸翻开，刀库运转，切断三相电源那么抱闸闭锁，刀库立刻停止运转。通过分度盘的运动及相关检测元件组的逻辑组合，可使每个刀套准确停在换刀位置。刀套停在换刀位置后，由气缸控制刀套处于水平

13、或垂直状态，以方便机械手换刀。刀套分度台可以顺时针或逆时针方向旋转，从而可以在最短的时间内搜索到所要更换的刀具。刀库换刀机械手的运动同样是由带抱闸的三相异步电机作动力源，通过齿轮传动机构，把电机产生的匀速旋转运动转化为机械手的规律性前进、停止以及旋转运动。齿轮传动装置配有微动开关组。这个开关组包括3组微动凸轮和3个接近开关，每组微动凸轮上装有3个微动凸轮。该微动开关组用于控制机械手夹住刀具、机械手把刀具从主轴和刀套内取出、机械手处于原始位置等。该刀库的旋转刀套及机械手的减速传动机构内都内置了一个扭矩限制器，以防止内部机械结构损坏。通过这次的毕业设计，我将对西门子802S数控车床有个更深的认识，

14、还有使自己各方面的能力都有所提高自学能力、动手能力、语言表达能力、文字表达能力、解决实际问题的能力。对西门子802S数控车床的认识，可以为我以后学习各类数控机床有个好的根底。同样刀架的PLC程序能应用和设计，再要应用和设计刀库的PLC程序就容易了。为今后从事本专业的工作运用打下根底，使自己能很快的融入社会。2 CK5116数控立车简介2.1 总体布局 a)机床主要由工作台、工作台底座、立柱、横梁、立刀架组成。本机床根底件均采用HT250铸铁，采用树脂砂工艺，铸后进行焖火，粗加工后经时效处理人工时效和振动时效。铸件质量可靠无裂纹、气孔、缩孔及白口组织，铸件经焖火、时效处理后具有稳定组织，保证在使

15、用过程中机床稳定性，产品质量证明书中提供浇注铁水化学成分分析报告，热处理报告及热处理温度时间曲线。 b)主传动由交流电机驱动，通过2级减速箱进行上下档转换，减速箱通过液压换档，采用三菱变频器控制变频交流电机，进行无极调速。箱内齿轮通过淬火和磨削处理，保证了传动精度和效率并降低噪音和减轻了振动。 c)工作台由工作台、工作台底座、主轴部件及传动机构组成，工作台及工作台底座为整体铸造加工。工作台导轨面镶巴氏合金导轨板，并在导轨间注入压力油以形成动压导轨。因而工作台承载能力大，回转精度高。 d)横梁在立柱上作升降移动。横梁由刀架进给传动机构、横梁夹紧机构及液压装置组成。横梁上安装一套自动润滑油泵，根据

16、需要对导轨面进行润滑。 e)立刀架X轴、Z轴由西门子伺服电机驱动，通过行星减速机减速增大扭矩，由西门子数控系统控制两轴联动，实现各种复杂曲面加工。 f)液压系统包括：工作台动压系统、主传动变速系统、横梁夹紧与液压系统、立刀架滑枕液压平衡系统。液压系统至关紧要，关系到液压锁紧、液压换挡、液压平衡、动压导轨的稳定性，故我公司选用齐一公司供货商南通富通和无锡协和的液压元件，保证了液压系统的稳定性和互换性。 g)电气系统 1)数控系统为西门子802C伺服电机1FT6 Z向带制动 2)控制轴数X、Z2轴 3)联动轴数X、Z2轴 4)直线插补、圆弧插补 5)I/0-PLC 6)通用串行接口RS232C。

17、7)机床自诊断功能及机床和操作各种报警显示。 8)程序输入方式：MDI手动输入。2.2 主要参数主要技术参数单位CK5116最大车削直径mm1600工作台直径mm1400最大工件高度Hm1最大工件重量Wt5垂直刀架最大车削力KN25工作台最大扭矩KN.m25工作台转速范围2级/无级r/min5-160刀架进级量范围 无级mm/min0.8-86垂直刀架滑枕行程mm800刀架快速移动速度mm/min1800刀杆截面高度mm40主电动机功率KW30机床外行尺寸长宽高cm283287340机床重量约t13.8表1 CK5116机床主要参数表2.3 CK5116数控立车的加工范围与特点本机床是在CA5

18、116机械式立车根底之上设计的，采用西门子数控系统控制，既可进行大扭矩切削,又可实现高速高精度切削。可用于外圆柱面、圆锥面、圆弧面、复杂曲面、端面、切槽等粗精加工。本产品具有精度高、刚度大、使用寿命长、抗震性好、可靠性高等特点。 单柱立式车床属车床的一种，即立车系列中万能型普通车床，适用于多种中小型环形件、壳体及法兰等零件的外园、外锥面、内孔、内锥面车削及钻孔、扩孔、镗孔等加工。值得一提的是，单柱立式车床是专为钢球设备的球板加工而设计的，同时亦广泛适用于各种盘状零件的加工。 单柱立式车床的结构与特点 a)主变速箱采用液压变速;工作台转速由手动转阀选定，通过电-液操纵实现; b)垂直刀架，液压系

19、统备有保压装置; c)横梁夹紧机构采用弹簧夹紧，液压松开; d)备有数显装置; e)主变速箱及工作台主轴支撑及传动自动润滑; f)主传动皮带拉力、主轴轴承间隙、垂直滑枕螺母间隙及横梁夹紧力均可调; g)进给机构有保险装置;3 数控系统的分析与选用3.1 数控系统的根本组成 数字控制机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床，它是数控技术的典型应用。数控系统是实现数字控制的装置，计算机数控系统是以计算机为核心的数控系统。计算机数控系统的组成如下图。图1 计算机数控系统组成图3.2 FANUC数控系统 FANUC系统是日本富士通公司的产品，通常其中文译名为发那科。FANUC系统进

20、入中国市场有非常悠久的历史，有多种型号的产品在使用，使用较为广泛的产品有FANUC0、FANUC16、FANUC18、FANUC21等。在这些型号中，使用最为广泛的是FANUC0系列。 系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构易于拆装、各个控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换。FANUC系统设计了比拟健全的自我保护电路。 PMC信号和PMC功能指令极为丰富，便于工具机厂商编制PMC控制程序，而且增加了编程的灵活性。系统提供串行RS232C接口，以太网接口，能够完成PC和机床之间的数据传输。FANUC系统性能稳定，操作界面友好，系统各系列总体结构非常的类似，具有根本统一的操作界

21、面。FANUC系统可以在较为宽泛的环境中使用，对于电压、温度等外界条件的要求不是特别高，因此适应性很强。鉴于前述的特点，FANUC系统拥有广泛的客户。使用该系统的操作员队伍十分庞大，因此有必要了解该系统的一些软、硬件上的特点。我们可以通过常见的FANUC0系列了解整个FANUC系统的特点。 a)刚性攻丝主轴控制回路为位置闭环控制，主轴电机的旋转与攻丝轴Z轴进给完全同步，从而实现高速高精度攻丝。 b)复合加工循环复合加工循环可用简单指令生成一系列的切削路径。比方定义了工件的最终轮廓，可以自动生成屡次粗车的刀具路径，简化了车床编程。 c)圆柱插补适用于切削圆柱上的槽,能够按照圆柱外表的展开图进行编

22、程。 d)直接尺寸编程可直接指定诸如直线的倾角、倒角值、转角半径值等尺寸，这些尺寸在零件图上指定，这样能简化部件加工程序的编程。 e)记忆型螺距误差补偿可对丝杠螺距误差等机械系统中的误差进行补偿，补偿数据以参数的形式存储在CNC的存储器中。 f)CNC内装PMC编程功能PMC对机床和外部设备进行程序控制 g)随机存储模块MTB(机床厂)可在CNC上直接改变PMC程序和宏执行器程序。由于使用的是闪存芯片，故无需专用的RAM写入器或PMC的调试RAM。 h)显示装置采用西门子数控系统。3.3 SIEMENS数控系统 SIEMENS数控系统是一个集成所有数控系统元件数字控制器，可编程控制器，人机操作

23、界面于一体的操作面板安装形式的控制系统。所配套的驱动系统接口采用西门子公司全新设计的可分布式安装以简化系统结构的驱动技术，这种新的驱动技术所提供的DRIVE-CLIQ接口可以连接多达6轴数字驱动。外部设备通过现场控制总线PROFIBUSDP连接。这种新的的驱动接口连接技术只需要最少数量的几根连线就可以进行非常简单而容易的安装。SINUMERIK802DSL为标准的数控车床和数控铣床提供了完备的功能，其配套的模块化结构的驱动系统为各种应用提供了极大的灵活性。性能方面经过大大改良的工程设计软件Sizer，Starter可以帮助用户完成从工程开始阶段的设计选型，订货直到安装调试全部过程中的各项任务。

24、相对于802D在性能上有许多的改良，为广阔的客户在希望扩大应用领域和范围方面提供了更多的可能和受益，例如：可以方便的使用DIN编程技术和ISO代码进行编程，卓越的产品可靠性，数字控制器，可编程控制器，人机操作界面，输入/输出单元一体化设计的系统结构，由各种循环和轮廓编程提供的扩展编程帮助技术，通过DRIVE-CLIQ接口实现的最新数字式驱动技术提供了统一的数字式接口标准，各种驱动功能按照模块化设计，可以根据性能要求和智能化要求灵活安排，各种模块不需要电池及风扇，因而无需任何维护。各种功能表达了西门子公司最新的产品创新技术，例如5个数字驱动轴，其中任意4个都可以作为联动轴进行插补运算，另一个作为

25、定位轴使用，同时，还提供一个相应的数字式主轴模拟主轴即将推出作为一个变型使用,在带C轴功能时，可以采用3个数字轴，一个数字主轴，一个数字辅助主轴和一个数字定位轴的配置。新一代的西门子驱动技术平台SINAMICSS120伺服系统通过已经集成在元件级的DRIVE-CLIQ来对错误进行识别和诊断，从操作面板就可以进行操作，使用的标准闪存卡CF可以非常方便的备份全部调试数据文件和子程序，通过闪存卡CF可以对加工程序进行快速处理，通过连接端子使用两个电子手轮，216个数字输入和144个数字输出0.25A，RCS802-远程诊断和远程控制NC和PLC，RCSEvent通过电子邮件进行远程诊断，USB口即将

26、推出。3.4 华中数控系统 华中数控系统是我国为数不多具有自主版权的高性能数控系统之一。它以通用的工业PC机IPC和DOS、WINDOWS操作系统为根底，采用开放式的体系结构，使华中数控系统的可靠性和质量得到了保证。它适合多坐标25数控镗铣床和加工中心，在增加相应的软件模块后，也能适应于其它类型的数控机床如数控磨床、数控车床等以及特种加工机床如激光加工机、线切割机等。 华中数控装置的硬件根本结构如图3所示。系统的硬件由工业PC机IPC、主轴驱动单元和交流伺服单元等几个局部组成。各组成局部介绍如下。图3中的虑线框为一台IPC的根本配置，其中ALL-IN-ONE CPU卡的配置是CPU 80386

27、以上、内存2MB以上、cache 128kB以上、软硬驱接口、键盘接口、二串一并通信接口、DMA控制器、中断控制器和定时器；外存是包括软驱、硬驱和电子盘在内的存储器件。系统总线是一块由四层印刷电路板制成的无源母板。图3中的单点画线局部是数控系统的操作面板，其中数控键盘通过COM2口直接写标准键盘的缓冲区。图2 单机或主从结构的CNC装置硬件结构 图2中的双点画线的模块表示是可根据用户特殊要求而定制的功能模块。位置单元接口根据伺服单元的不同而有不同的具体实施方案；当伺服单元为数字交流伺服单元时，位置单元接口可采用标准RS232C串口；当伺服单元为模拟式交/直流伺服单元时，位置单元接口采用位置环板

28、；当用步进电机为驱动元件时教学数控机床，位置单元接口采用多功能数控接口板。光隔I/O板主要处理控制面板上以及机床测量的开关量信号。多功能板主要处理主轴单元的模拟或数字控制信号，并回收来自主轴编码器、手摇脉冲发生器的脉冲信号。3.5 结论机床外型美观，宜人性好、 西门子的产品一直在不断更新，最新的数控系统828D是之前的802D SL的换代产品。从802Dsl出现开始，西门子就在对数控系统产品平台进行统一化，配套的驱动由SIMODRIVE 611系列向最新的驱动平台SINAMICS S120过度。 SINUMIKE 828D带的驱动是SINAMICS S120，数控系统分车床版，铣床版，并有配置

29、SINAMICS S120 COMBI经济型驱动的经济版828D Basic M和828D Basic T。828D车床版根本配置带3个进给轴/主轴，铣床版带4个进给轴/主轴，最多可配置8个进给轴/主轴。是目前针对铣床/车床/中小型加工中心的最经济适用的数控系统。828D配套的操作面板和现实面板，按钮面板为标准型，可以跟810D，840D等型号的互换。828D的定位是新一代紧凑性数控系统，简洁紧凑，简便完美，设计更人性化。 功能没有什么增加，主要是性能的提升： a在运算速度的提高，曲面加工更完美，坐标转换更快，使加工精度更高，提高生产效率。 b支持高级语言，数控编程更灵活，更易用。之前的西门子

30、数控系统上手比拟慢 c通讯和交互能力更强，网络连接更方便。操作维修方便。性价比更高。综上所述，我选择了 SIEMENS802D系统。4 CK5116刀架控制设计4.1 刀架的有关概况 刀架的产生 电动刀架是数控车床重要的传统结构，由于该类刀架采用全电控制，无需另加液压或气动等其它动力源，故对简化机床控制的复杂程度带宋好处。合理的选配电动刀架，可以缩短生产准备时间，消除人为误差，提高加工精度与加工精度的一致性。另外，加工工艺适应性和连续工作的工作能力也明显提高;尤其是在加工几何形状较复杂的零件时，除了控制系统能提供相应的控制算法，对执行机构发出相应的控制指令外，很重要的一点是数控机床须配备易于控

31、制的电动刀架，以便一次装夹所需各种刀具，灵活，方便地完成各种几何形状的加工。 刀架的分类 按刀架的回转轴线分类，有绕水平轴旋转分度和绕垂直轴旋转分度两大类。按装刀数来分常见的有四工位电动刀架和六工位电动刀架等。按机械定位方式分，常见的有端齿盘定位，三齿盘定位，斜板圆销转位电动刀架等。三齿盘定位电动刀架(又称为“免抬刀架)可实现上刀体不抬起而顺利地转位换刀的要求，排除了冷却液、加工屑对刀架转位时的影响，较为可靠地解决了刀架的密封问题。斜板圆销转位电动刀架结构简单，工作可靠。4.2 刀架的根本结构 数控刀架作为数控车床的动作执行部件，其根本结构： a驱动装置主要有电机、液压电动机、齿轮、齿条。 b

32、分度装置通过机械液压传动结构到所需工位间的转动。结构主要分为间歇分度结构和连续分度机构。快速换刀一般选用双向旋转的连续分度机构。 c预定位装置到达所需的工位后，停止分度运动，以便于齿盘正确啮合。伺服电机驱动刀架，利用伺服电机编码器作为预定位。 d松开、刹紧装置齿盘副的松开刹紧。为了完成快速杀紧和得到的杀紧力，松开和刹紧一般选用液压和机械等来实现松开和刹紧。 e精定位装置刀具在切削时需要很高的刚性和定位精度，因此刀架都选用齿盘副做的精度定位元件。 f发信装置包括工位信号编码器和动作控制信号。 g装刀装置包括刀盘、刀夹及夹刀装置。目前刀盘有2种模式：欧式VDI、日式槽刀盘。德国标准VDI刀盘DIN

33、69880和DIN69881标准。h数控刀架换刀动作系统发出指令齿盘松开刀架旋转分度到达目标工位并发信号给系统预定位齿盘锁紧精定位系统确认后工件切削。为满足不同工件的加工要求，数控刀架分为4、6、8、10、12工位，形式为立式和卧式。 刀架的几种典型结构a排刀式刀架 排刀式刀架一般用于小规格数控车床，以加工棒类为主的机床较为常见，它的结构形式为夹持着各种不同用途刀具的刀夹沿着机床X坐标轴方向排列在横向滑板或一种称为快换台板上。这种刀架的特点之一是刀具布置和机床调整都较方便，可以根据具体工件的车削工艺要求，任意组合各种不同用途的刀具在一把刀完成车削任务后，横向滑板只要按程序沿X轴向移动预先设定的

34、距离后，第二把刀就到达加工位置，这样就完成了机床的换刀动作。这种换刀方式迅速、省时、有利于提高机床的生产效率。数控车床方刀架经济型数控车床方刀架是在普通车床四方刀架的根底上开展的一种自动换刀装置，其功能和普通四方刀架一样：有四个刀位，能装夹四把不同的刀具，方刀架回转90时，刀具变换一个刀位，但方刀架的回转和刀位号的选择是由加工程序指令控制的。换刀时方刀架的动作顺序是：刀架抬起、刀架转位、刀架定位和刀架夹紧。完成上述动作要求，有相应的机构来实现。般转塔回转刀架转塔回转刀架适用与盘类零件加工。在加工轴类零件时，可以换用四方回转刀架。由于两者底部安装尺寸相同，更换刀架十分方便。回转刀架动作根据数控指

35、令进行，由液压系统通过电磁换向阀进行控制，其动作过程分为如下四个步骤：刀架抬起，刀架转位、刀架压紧，转位液压缸复位。如果定位、压紧动作正常，刀架会发出信号表示已完成换刀过程，可进行切削加工。b盘形自动回转刀架 盘形自动回转刀架根据刀位又可分为A型、B型和C型，其中A型和B型刀架可配置12把刀具，C型可配置8把刀具。A、B型回转刀盘的外切刀可使用25mm*150mm标准刀具和刀杆截面为25mm*25mm的可调工具，C型可用尺寸为20mm*20mm*125mm的标准刀具。镗刀杆直径最大为32mm。该种刀架更换和对刀十分方便。刀位选择由刷形选择器进行，松开、夹紧位置检测由微动开关控制。整个刀架控制是

36、一个纯电气系统，结构简单。c车削中心的动力刀架 车削中心的动力刀架的刀盘上可以安装各种非动力辅助刀夹车刀夹、镗刀夹、弹簧刀夹、莫氏刀柄，夹持刀具进行加工，还可安装动力刀夹进行主动切削，配合主机完成车、铣、钻、镗等各种复杂工序，实现加工程序自动化、高效化。该刀架采用端齿盘作为分度定位元件，刀架转位由三相异步电机驱动，电动机内部带有制动机构，刀位由二进制绝对编码起器识别，并可双向转位和任意刀位就近选刀。动力刀具由交流伺服电机驱动，通过同步齿形带、传动轴、传动齿轮、端面齿离合器将动力传递到动力刀夹，再通过刀夹内部的齿轮传动，刀具回转，实现主动切削。4.3 数控机床刀架应满足的要求与分析a满足工艺过程

37、所提出的要求。机床依靠刀具和工件间相对运动形成工件外表，而工件的外表形状和外表位置的不同，要求刀架能够布置足够多的刀具，而且能够方便而正确地加工各工件外表，为了实现在工件的一次安装中完成多工序加工，所以要求刀架可以方便地转位。 b在刀架以要能牢固地安装刀具，在刀架上安装刀具进还应能精确地调整刀具的位置，采用自动交换刀具时，应能保证刀具交换前后都能处于正确位置。以保证刀具和工件间准确的相对位置。刀架的运动精度将直接反映到加工工件的几何形状精度和外表粗糙度上，为此，刀架的运动轨迹必须准确，运动应平稳，刀架运转的终点到位应准确。面且这种精度保持性要好，以便长期保持刀具的正确位置。 c刀架应具有足够的刚度。由于刀具的类型、尺寸各异