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第六章 自動轉(zhuǎn)位刀架的選擇設計
在總體方案論證中提到自動轉(zhuǎn)位刀架是數(shù)控機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)了機床的設計和制造技術(shù)水平,所以有如下要求:
①轉(zhuǎn)位準確可靠,工作平穩(wěn)安全;
②按最短線路就近選擇,轉(zhuǎn)位時間短;
③重復定位精度高;
④防水、防屑,密封性能優(yōu)良;
⑤夾緊剛性高,適宜重負荷切削。
二 、自動轉(zhuǎn)位刀架的選擇
在本設計中,因設計時間等因素,設計者七絕頂引進常州武進數(shù)控設備廠生產(chǎn)的LD4-I型四工位自動刀架,而不對其做具體設計。該型自動刀架具有重復定位精度高、工作剛性好、使用壽命長、工藝性好等特點。下面對該刀架相關(guān)內(nèi)容做一簡要分析說明:
<一>LD4--I型自動刀架的技術(shù)參數(shù)
表6.1 LD4--I型自動刀架的技術(shù)參數(shù)
型號
刀位數(shù)
電機功率
電機轉(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型自動刀架的技術(shù)指標
表6.2 LD4--I型自動刀架的技術(shù)指標
重 復 定
位 精 度
工 作 可
靠 性
換刀時間 (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。
本設計中選用的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:
微機發(fā)出換刀信號,刀架控制箱繼電器動作;電機正轉(zhuǎn),通過減速機構(gòu)和升降機構(gòu)將上刀體上升至一定位置時,離合轉(zhuǎn)盤起作用,帶動上刀體旋轉(zhuǎn)到所選刀位,發(fā)訊盤發(fā)出刀位信號,刀架控制箱繼電器使電機反轉(zhuǎn),反靠初定位;上刀體下降,齒牙盤嚙合,完成精定位,并通過蝸輪蝸桿,鎖緊螺母使刀架固緊。當夾緊力達到預先條好的狀態(tài)時,過流繼電器動作,切斷電源,電機停轉(zhuǎn)并向微機發(fā)出信號,開始執(zhí)行下道工序。
電 機
加速機構(gòu)
升降機構(gòu)
上刀體上升轉(zhuǎn)位
粗定位機構(gòu)
信號符合
上刀體下降
精定位
刀架鎖緊
電機停轉(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>自動轉(zhuǎn)位刀架的安裝
該刀架安裝時,需先拆除原機床上的小拖板和原刀架,然后把電動刀架置于中拖板上。此時,刀架高度應使車刀前刀面基本通過車床主軸軸心線,否則要在刀架下面加墊板,調(diào)整其高度。然后,卸掉刀架電動機風扇罩殼,逆時針方向轉(zhuǎn)動電動機,使上刀體相當于下刀體轉(zhuǎn)動450左右。打裝螺孔,再用內(nèi)六角螺栓將刀架與中拖板固定,固定時應注意,將刀架的兩側(cè)面分別與車床縱向和橫向的進給方向平行。電動刀架與系統(tǒng)的連線應如下安裝:沿橫向工作臺右側(cè)面先走線到車床后面,再沿車床后導軌下方拉出一鐵絲滑線,走線到系統(tǒng)。其好處在于:避免走線雜亂無章,而使得加工時切屑、切削液以及其它雜物磕碰電動刀架連線。
第七章 編碼盤的安裝設計
我們知道在經(jīng)濟型數(shù)控車床上加工螺紋或絲杠時,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的反饋元件,它與車床主軸同步轉(zhuǎn)動,發(fā)出主軸轉(zhuǎn)角位置變化信號,輸送到計算機。
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制編碼,二-十進制編碼等,將一個圓盤分成若干等份,并利用電子、光電或電磁器件,把代表被測位移的個等份上的數(shù)碼轉(zhuǎn)換成便于應用的二進制或其它表達方式的測量裝置。
二、步進電機頻率對編碼盤的限制
在世用主軸脈沖發(fā)生器時,受到步進電機頻率的限制。如采用1000HZ的工作頻率,加工3mm螺距的螺紋時,步進電動機頻率為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)速也僅達到400r/min。由此可見,當螺距越大時,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)簡單,聯(lián)接方便。但是安裝后不能加工穿出主軸孔的較長工件。而異軸安裝無此缺陷??紤]到這一點設計者為使說改造設計的車床具有較強的通用性,選擇采用異軸安裝方式來安裝編碼盤。
編碼盤通過傳動比為1:1的同步齒形帶與主軸聯(lián)系起來。工作時,編碼器與主軸同步旋轉(zhuǎn),數(shù)控裝置控制進給步進電機準確地配合主軸的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生進給運動。保證主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),螺紋車刀移動一個螺紋導程,同時還保證每次走刀都在工作的同一點切入,而不亂扣。