刀架

刀架发展趋势

数控刀架的发展趋势是：随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。国内数控刀架以电动为主，分为立式和卧式两种。立式刀架有四、六工位两种形式，主要用于简易数控车床；卧式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋转，就近选刀，用于全功能数控车床。另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。

刀架市场分析

国产数控车床今后将向中高档发展，中档采用普及型数控刀架配套，高档采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，近年来需要量可达10000～50000台。

刀架发展方向

一是高速、可靠，追求的目标是换刀时间尽量的短，以换取加工中心和车削中心的高效性；

二是简单实用、造价低、使用可靠，但换刀速度不快。

刀架功能应用

数控刀架是以回转分度实现刀具自动交换及回转动力刀具的传动。因此技术含量高，已趋向专业化开发生产。所以对数控转塔刀架的研究开发及应用已引起数控机床行业重视。

典型数控转塔刀架一般由动力源（电机或油缸、液压马达）、机械传动机构、预分度机构、定位机构、锁紧机构、检测装置、接口电路、刀具安装台（刀盘）、动力刀座等组成。数控转塔刀架的动作循环为：T指令（换刀指令——刀盘旋转——刀位检测——预分——精确定位——刀盘锁紧——结束信号。

数控机床上的刀架是安放刀具的重要部件，许多刀架还直接参与切削工作，如卧式车床上的四方刀架，转塔车床的转塔刀架，回轮式转塔车床的回轮刀架，自动车床的转塔刀架和天平刀架等。这些刀架既安放刀具，而且还直接参与切削，承受极大的切削力作用，所以它往往成为工艺系统中的较薄弱环节。随着自动化技术的发展，机床的刀架也有了许多变化，特别是数控车床上采用电(液)换位的自动刀架，有的还使用两个回转刀盘。加工中心则进一步采用了刀库和换刀机械手，定现了大容量存储刀具和自动交换刀具的功能，这种刀库安放刀具的数量从几十把到上百把，自动交换刀具的时间从十几秒减少到几秒甚至零点几秒。因此，刀架的性能和结构往往直接影响到机床的切削性能、切削效率和体现了机床的设计和制造技术水平 。

数车刀架故障主要是机械或电气的故障，要尽快查找及时排除刀架故障，首先认识数控车刀架的内部结构，熟悉其机械原理与电气控制原理，这点对初学者更重要 。

刀架工作原理

主机系统发出转位信号后，刀架电机电源接通，开始转动，电机顺时针正转通过联接座上的联轴器带动蜗杆轴转动，从而带动铜材料蜗轮转动，蜗轮的上部外圆柱加工的外螺纹与上刀架体内孔的内螺纹旋合。蜗轮内孔与刀架中心定轴外圆是动配合，在转位换刀时，中心定轴固定不动，蜗轮环绕中心定轴旋转。当蜗轮顺时针转动时，蜗轮的上部外螺纹把上刀架体抬起，上刀架体的啮盘和下刀的啮盘脱开，反靠销离开反靠盘的槽子，当刀架体抬至一定距离后，端面齿脱开。蜗轮端面上两孔的销钉与转位套两孔相接，转位套随蜗轮一同转动，上刀架体前后两侧有圆柱销在弹簧力作用下进入转位套的槽中，带动上刀架体转位，当转到程序指定的刀位后号时，发信盘上的霍尔元件与上刀架体上的磁钢对准，发出到位讯号给主机系统，然后系统发出反转延时讯号，电机反转，上刀体稍有反转，上刀架体下端两反靠销进入反靠盘的槽子中，上刀架体的啮盘和下刀的啮盘合并锁紧，电机反转延时结束。这样，刀架便完成了换刀程序，主机可执行下一道工序，有了对刀架结构及机械原理的了解，则方便我们分析故障。

刀架机械故障

手动状态下，按下面板手动换刀按键，车床刀架不动作，没有听到刀架电机旋转的声音，机床面板屏幕上报警号为{05}换刀时间过长。

（1）故障排查：出现这个故障后， 当按下面板手动换刀按键，再按诊断面板按键时发现序号 005诊断信息，TL 刀架正转信号电平为1，TL-刀架反转电平信号为 0，证明系统有正转信号输出。

（2）进一步检查，信号从系统至电机传送是否正常，把刀架电机罩拆去，先按面板的复位键，再按一次手动换刀按键，然后用验电笔测验刀架电机的三个接入线端是否有电。验电笔指示灯亮，证明控制电机有电，信号传输正常。

（3）在诊断面板按键时发现序号000代码为00001110，因为后四位数表示四位刀架的状态参数号，未位 0代表刀架工作状态刀位号T1，此时刀位位置也是T1，其余刀位号是高电位，证明刀架信号没有问题。

由此推断是机械故障，拆开刀架侧面的闷头，用内六角扳手正转蜗杠轴端部螺帽时刀架不能转动。

刀架拆卸顺序

拆时，发现联接转位套与蜗轮螺杆的离合销折断，蜗轮与蜗杠有脏物卡住，更换离合销。装拆时要注意以下几点：

（1）注意记清霍尔元件的接线端，做好记号，可以用色笔用数字把四位刀位号相对应的霍尔元件作标记，作记号以防接错控制线。刀位号的霍尔元件与上刀架体上的磁钢对应.。

（2）拆卸时应按拆卸顺序，不能用硬物乱打乱敲，影响零件精度。

（3）装配时所有零件清洗干净，传动部件上润滑脂，不要把转位套装反。

（4）装配大螺母拧紧后，用内六角扳手正转蜗杠轴，观察刀架体转动是否正常，再通电检查。

（5）通电后，注意检查并旋动调整发信盘位置，使刀架的霍尔元件对准磁钢，使刀位停在准确位置。

刀架维修总结

数控车床刀架故障相对数控内部系统的故障而言，难度低些，但刀架故障发生次数相对较多，所以尽快维修，提高机床的利用率，就必须查清刀架在机床内部CNC系统控制、PLC系统、电气控制、机械传动的原理，才能分清刀架各种故障发生的原因，总结并掌握检测方法，从而提高机床刀架故障维修的速度 。

刀架是数控车床非常重要的部件。数控车床的刀架上可安装的刀具数量—般为4把、6把、8把、10把、12把、20把、24把，有些数控车床可以安装更多的刀具。刀架的结构形式可分为回转式和直排式。通常是回转式，刀具沿圆周方向安装在刀架上，可以安装径向车刀、轴向车刀、钻头、镗刀，车削加工中心还可安装轴向铣刀、径向铣刀；少数数控车床的刀架为直排式，刀具沿一条直线安装。

数控车床可以配备两种刀架；专用刀架由车床生产厂商自己开发，所使用的刀柄也是专用的。这种刀架的优点是制造成本低，但缺乏通用性。通用刀架根据一定的通用标准而生产的刀架，数控车床生产厂商可以根据数控车床的功能要求进行选择配置。

1）换刀时间短，以减少非加工时间。

2）减少换刀动作对加工范围的干扰。

3）刀具重复定位精度高。

4）识刀、选刀可靠，换刀动作简单可靠。

5）刀库刀具存储量合理。

6）刀库占地面积小，并能与主机配合，使机床外观协调美观。

7）刀具装卸、调整、维修方便，并能得到清洁的维护。