免费文档范文--经济型数控车床电动刀架PLC控制电路设计(三)

 图3-3开环数控回转工作台
 当工作台静止时，必须处于锁紧状态。为此，在蜗轮底部的辐射方向装有８对夹紧瓦４和３，并在底座９上均布着同样数量的小液压缸５。当小液压缸的上腔接通压力油时，活塞６便压向钢球8，撑开夹紧瓦４，并夹紧蜗轮２。在工作台需要回转时，先使小液压缸的上腔接通回油路，在弹簧７的作用下，钢球８抬起，夹紧瓦将蜗轮松开。
 回转工作台的导轨面由大型滚子轴承13支承，并由圆锥滚子轴承12及调心圆柱滚子轴承11保持准确的回转中心。
 开环数控回转工作台的定位精度取决于涡轮副的传动精度，因而必须采取高精度的涡轮副。除此之外，还可以在时间测量工作台静态定位误差之后，确定需要补偿的角度位置和补偿脉冲的符号（正向或反向），记忆在补偿回路中，由数控装置进行误差补偿。数控回转工作台设有零点，当它进行回零运动时，先用挡块碰撞限位开关（图2-1中未标出），使工作台降速，然后在无触点开关的作用下，使工作台准确地停在零位。数控回转工作台在任意角度地转位和分度时，光栅10进行读数，从而达到较高地分度精度。
 （2）闭环数控回转工作台
 闭环数控回转工作台地结构与开环数控回转工作台大致相同，其区别在于：闭环数控回转工作台有转动角度的测量元件（圆光栅或圆感应同步器），所测量的结果反馈回去与指令值进行比较，按闭环原理进行工作，使回转工作台定位精度更高。
 图所示为那还数控回转工作台的结构。该回转工作台用伺服电机15通过减速齿轮14、16及蜗杆涡轮副12、13带动工作台1回转，工作台的转角位置用圆光栅9测量。测量结果发出反馈信号与数控装置发出的指令信号进行比较，若有偏差经放大后控制伺服电机朝消除偏差的方向转动，使工作台精确运转或定位。当工作台静止时，必须处于锁紧状态。台面地锁紧用均布地八个小液压缸5来完成，当控制系统发出夹紧指令时，液压缸上腔进压力油，活塞6下移，通过钢球8推开夹紧瓦3及4，从而将涡轮13夹紧。当工作台回转时，控制系统发出指令，液压缸5上腔压力油流回油箱，在弹簧7的作用下，钢球8抬起，夹紧瓦松开，不再夹紧涡轮13。然后按数控系统的指令，由伺服电机15通过传动装置实现工作台的分度、定位、夹紧或连续回转运动。回转工作台的中心回转轴采用圆锥滚子轴承11及双列圆柱滚子轴承10支承，并通过预紧消除其轴向和径向间隙，以提高工作台的刚度和回转精度。工作台支承在镶钢滚柱导轨2上，运动平稳且耐磨。
 有些数控工作台采用伺服电机轴端带测速发动机和旋转变压器，或带脉冲编码盘，直接反馈电机轴的转速和角位移，进行半闭环控制。数控回转工作台可作任意角度的回转或分度，当使用光栅进行读数时，在光栅沿其圆周上有21600条刻线，通过6倍频线路，刻度的分辩能力可达10″。
 
 1－工作台；2－镶钢滚柱导轨；3、4－夹紧瓦；5－液压缸；6－活塞；7－弹簧；8－钢球；9－圆光栅；10、11－轴承；12－蜗杆；13－涡轮；14、16齿轮；15－电机
 图3-4 闭环控制数控回转工作台
自动换刀机构
（一）、自动换刀装置
    一个零件往往需要进行多工序的加工，对于单功能的机床，大量的时间将用于更换刀具装卸零件等非切削时间，切削加工时间只占整个工时中较小的比例。为了缩短非切削时间，往往采用自动换刀装置的数控机床。自动换刀装置已广泛应用于加工中心机床，如车削中心镗铣加工中心钻削中心等。使用这种装置配合精密数控转台，可以使机加工时间提高70％～80％。
 由于零件在一次装夹中完成零件的多工序加工，大大减少了零件安装定位次数，从而进一步提高了加工精度。
 自动换刀装置的功能就是储备一定数量的刀具并完成刀具的自动交换。它应当满足换刀时间短、刀具重复定位精度高、刀具储存量足够、结构紧凑及安全可靠等要求。各类数控机床的自动换刀装置的结构与数控机床的类型工艺范围使用刀具种类和数量有关。数控机床常用的自动换刀装置的类型、特点及适用范围见表3-1。
 表3-1 自动换刀装置的类型、特点及适用范围
 
类型  特点 使用范围 
转塔式  回转刀架 多为顺序换刀，换刀时间短，结构简单紧凑，容纳刀具较少 各种数控车床数控车削中心 
 转塔头 顺序换刀，换刀时间短刀具主轴都集中在转塔头上，结构紧凑，但刚性较差，刀具主轴数受限制 数控钻床镗床 
刀库式 刀库与主轴之间直接换刀 换刀运动集中，运动部件少。但刀库运动多，布局不灵活，适应性差 各种类型的自动换刀数控机床。尤其是对使用回转类刀具的数控镗铣类立式卧式加工中心机床。要根据工艺范围和机床特点，确定刀库容量和自动换刀装置形式 
 用机械手配合刀库换刀 刀库只有选刀运动，机械手进行换刀运动，比刀库作换刀运动惯性小速度快  
 用机械手运输装置配合刀库换刀 换刀运动分散，由多个部件实现，运动部件多，但布局灵活，适应性好  
 有刀库的转塔头换刀装置 弥补转塔头换刀数量不足的缺点，换刀时间短 扩大工艺范围的各类转塔式数控机床 
1．用于数控车床的回转刀架（完成）
 数控车床上使用的回转刀架换刀是一种简单的自动换刀装置，有四方刀架、六角刀架等多种形式，即在回转刀架上分别安装有四把、六把或更多的刀具，并按数控装置的指令换刀。
 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行人工调整，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(一般为0.001～0.005mm)。
 （1）四方回转刀架
 如图所示为四方回转刀架的结构图，该刀架广泛应用于经济型数控车床及卧式车床的数控化改造中。当机床执行加工程序中的换刀指令时，刀架自动转位换刀。其换刀过程如下。
 刀架抬起  当数控装置发出换刀指令后，电动机1正转，并经联轴器2带动蜗杆轴3转动从而带动涡轮丝杠4转动。涡轮的上部外圆柱加工有螺纹，所以该零件称为涡轮丝杠。刀架体7的内孔加工有螺纹与涡轮上的丝杠旋合。涡轮丝杠内孔与刀架中心轴外圆使滑配合，在转位换刀时，中心轴固定不动，涡轮丝杠环绕中心轴旋转。当涡轮丝杠开始转动时，刀架7和刀架底座5上端面齿的处于啮合状态，且涡轮丝杠轴向固定，因此刀架体7不能转动只能轴向移动，刀架体7抬起。当刀架体抬至一定距离时，端面齿脱开，完成刀架抬起动作。
 刀架转位  刀架抬起后，由于转位套9用销钉与涡轮丝杠4连接，因此随涡轮丝杠一起转动，当刀架抬起端面齿完全脱开时，转位套恰好转过160°(如A-A剖面图

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