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    3 刀架系统
    3.1  刀架系统在数控车床中的作用
    数控车床是先进制造业的基础机械,是最典型的多品种、小批量、高技术含量的机电一体化产品。刀架作为数控车床中的一个必备的配套产品向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展,因此,对刀架的性能有了更高的要求。但是目前在我国的市场上,对刀架的控制都采用离散元件制作,控制性能差,自动化程度低,故障率高,而且针对不同的型号采用不同的控制系统,使用复杂。特别是针对一些高档系统已不能完全满足需要,这就需要一种智能化的控制驱动器。即我们说所的刀架系统。
    3.2  传统刀架系统类型
    1、 转塔式刀架换刀
       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入人工调整,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。
        因此,回转刀架自动换刀装置的刀架可设计为四方形、751角形或其他形式。回转刀架的工作循环是:刀架接收数控装置的指令——松开——转到指令要求的位置——夹紧——发出转位结束的信号。我们在下一章将着重对四方形进行设计改造。
    自动转位刀架的结构如图3.1所示。当自动转位刀架转位时,微电机通过齿轮、蜗轮蜗杆带动丝杠转动,使丝杠螺母连同方刀架一起上升,使端面齿盘脱离啮合,当螺母上升到一定高度时,与丝杠一起旋转的拨块,便通过碰销拨动方刀架转位,方刀架转过一定角度后,粗定位销插入斜面槽,粗定位开关发信号,停转,控制系统将该位置的编码与所需刀具编码加以比较,如相同,则选定此位,控制系统控制电机反转,由于斜面销的棘轮作用,方刀架只能下降而不能转动,使端面齿盘啮合。当方刀架下降到底后,电机仍继续回转,使方刀架被压紧。当压紧力到达预定值时,压力开关发出停机信号,整个过程结束。
     图3.1 自动转位刀架的结构
    2、转塔式换刀装置换刀
    转塔式自动换刀装置利用转塔的转位来更换主轴头以实现自动换刀。在带有刀具是数控钻镗铣床上,用轴转塔头来换刀就更加简单了。机床的主轴转塔头就是一个转塔刀库,转塔头可设计为立式和卧式两种。如图3.2所示,图为数控转塔式镗铣床的外观图,八方形转塔头装有八根主轴,每根主轴上装有一把刀具。根据工序的要求,按顺序自动地将装有所需要的刀具主轴转到工作位置,实现自动换刀,同时接通主传动。不处在工作位置的主轴便与主传动脱开。转塔头的转位(即换刀)由槽轮机构来实现,每次换刀包括转塔头脱开主轴传动、转塔头抬起、转塔头转位和转塔头定位压紧等步骤。最后主轴传动重新接通,这样完成了转塔头转位、定位动作的全过程。
                     图3.2 数控转塔式镗铣床的外观图
    这种自动换刀装置储存的刀具数量较少,适用于加工较简单的工件。其优点是结构简单,省去了自动松夹、卸刀、装刀、夹紧以及刀具搬运等一系列复杂的操作,从而提高了换刀的可靠性,并显著的缩短了换刀时间。但由于空间位置的限制,主轴部件的结构不可能设计得十分坚实,因而影响了主轴系统的刚度。他适用于工序较少,精度要求不太高的数控钻床铣床等。
    如图3.3所示:
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