0 前言

数控车床, 当把数字化了的刀具移动轨迹的信息输入数控装置, 经过译码运算, 从而实现控制工件与刀具相对运动, 加工出所需零件的一种机床。数控车床较好地解决了复杂、精密、小批、多变的零件加工问题, 是一种灵活的、高效的自动化机床, 它是机床控制技术的一个重要发展方向。采用数控车床有以下几个方面的好处:提高加工精度; 提高生产效率; 减轻了劳动强度, 改善了劳动条件; 有利于向计算机控制与管理发展。

为了进一步压缩非切削时间, 一般在数控车床中带有自动换刀装置回转刀架, 在一次装夹中能自动完成从粗车到精车的多工序加工。数控车床的加工精度高, 同时也就要求回转刀架的定位精度高, 一般要求目标位置重复定位精度 < 0.003m m。水平转位周期为1~2s, 分度频率为600~1000次/ h。

1 回转刀架的基本机构及原理

回转刀架的基本结构原理见图 1。

当数控系统发出换刀指令后, 通过接口电路使电机正转, 经传动装置2、驱动蜗杆蜗轮机构1、蜗轮带动丝杆螺母机构8, 将刀盘松开并抬起, 直至两定位多齿盘4、5脱离啮合状态, 然后由插销带动刀盘转位, 数控装置发出的换刀指令使霍尔开关10中的某一个选通, 当磁性板11与被选通的霍尔开关对齐后, 霍尔开关反馈信号使电机反转, 插销7向预分度盘上的分度槽6反靠实现预分度, 刀盘停止转动, 电机继续反转, 通过丝杆机构8使刀盘移到多齿盘4、5重新啮合, 实现精确定位。多齿盘啮合精确定位后, 电机应能停止反转。例如, 四位自动回转刀架回转电机反转1.5s后, 由数控装置自动停止, 防止电机不停反转而过载毁坏。

反靠机构是带动刀架旋转的机构, 由于它必须在刀架正转时绝对卡死, 反转时半卡死, 因此该反靠槽的两个侧面一个设计成垂直面, 另一个设计成倾斜面。见图 2所示。

预定位插销和预定位槽(在下齿盘上)的作用在于实现刀架的预定位。电机正转时, 定位插销被插销上方的弹簧拉起, 回转电机反转时, 插销被弹簧压入预定位槽内实现刀架的预定位。

精确定位机构是采用多齿盘结构, 利用其表面精度高、硬度高的圆形三角齿结构进行啮合以达到精确定位。图 3为精确定位的下齿盘图。其中预定位槽共4个与预定位插销实现刀架的预定位。定位齿与上齿盘的定位齿啮合以实现精确定位。

2 回转刀架的控制方法

自动回转刀架的典型控制原理见图 4。当数控系统发出换刀指令, 例如T 3指令, 则数控系统置T 3接口为低电平, 对应的霍尔开关选通。(图中所用的GSK 928数控系统接口均为低电平有效)。同时, 数控系统的正转接口置低电平, J1线圈得电, J1动合接点闭合, J3线圈得电, 使J3动断接点断开, 并使电动机正转, 抬起刀架并使之旋转。当T3对应的霍尔开关与磁性板对齐后, 从T 3接口反馈信号数控系统, 数控系统使正转接口恢复高电平, 置反转接口为低电平。J1线圈失电, J2线圈得电, J1动合接点断开, J3线圈失电。J2动合接点闭合, J4线圈得电。电动机停止正转并开始反转, 刀架落下并定位。反转接口低电平1.5s后, 恢复高电平, 电动机停止。图中7812集成块用于为J1、J2提供稳定的12V电源。J3、J4线圈用24V直流电控制回转电机。

3 结束语

综合上述, 可以看出自动回转刀架是一个机电一体化的产品。它使用蜗轮蜗杆机构、丝杆螺母机构抬起旋转刀架, 用霍尔开关检测刀位并通过数控系统控制回转电机正反转。利用多齿盘的高精度精确定位。自动回转刀架控制精确、定位准确, 是数控车床理想的自动换刀装置。