學(xué)習(xí)情境一：數(shù)

控

機

床

電

氣

線

路

連

接任務(wù)一經(jīng)濟型數(shù)控機床用四工位回轉(zhuǎn)刀架的電氣控制主

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出我們都知道車床的刀架可以實現(xiàn)換刀，對于普通車床我們通過人手搖動的方式進行刀具

轉(zhuǎn)換，通過手動扳緊的方法進行鎖緊和固定的，

那么我們的數(shù)控機床又如何實現(xiàn)這樣的功能呢?請同學(xué)們參照我們的四方刀架的機械結(jié)構(gòu)先思考15分鐘，然后我們提問!主

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出●解決問題一：1、從直觀感覺上：普通刀架：手工操作旋轉(zhuǎn)換位，手工鎖緊刀架

。數(shù)控機床：由程序控制刀架回轉(zhuǎn)并最終鎖緊刀

架

。主

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出解決問題二：·

我們先看看數(shù)控機床的機械機構(gòu)，我們

從電機開始看。·

由螺桿—螺母機構(gòu)實現(xiàn)刀架的抬起和

落下

?！?/p>

由電機——連軸器——蝸桿—

蝸輪帶

動四方刀架旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)刀位的轉(zhuǎn)換。·

由霍爾元件對刀位的正確選擇進行定位。主

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出3

、

四

方

刀

架

的

工

作

原

理.下來就讓我們看看四方刀架的工作原理究競是怎么樣的，我將從兩方面向大家四方刀架的

工作原理：·

(1)、從機械結(jié)構(gòu)上看?！?/p>

(2)、從電器控制原理上看。主

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出(1)、從機械結(jié)構(gòu)上看刀架的工作原理回轉(zhuǎn)刀架的工作原理為機械螺母升降轉(zhuǎn)位式。工作過程可分為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位并壓緊等幾個步驟。圖2.1為螺旋升降式四方刀架，

其工作過程如下：①刀架抬起當數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，通過接口電路使電機正轉(zhuǎn)，經(jīng)傳動裝置2、驅(qū)動蝸桿蝸輪機構(gòu)1、蝸輪帶動絲桿螺母機構(gòu)8逆時針旋轉(zhuǎn)，此

時由于齒盤4、5處于嚙合狀態(tài)，在絲桿螺母機構(gòu)8轉(zhuǎn)動時，使上刀架體產(chǎn)

生向上的軸向力將齒盤松開并抬起，直至兩定位齒盤4、5脫離嚙合狀態(tài)，從

而帶動上刀架和齒盤產(chǎn)生“上臺”動作。②刀架轉(zhuǎn)位

當圓套9逆時針轉(zhuǎn)過150°時，齒盤4、5完全脫開，此時銷

釘準確進入圓套9中的凹槽中，帶動刀架體轉(zhuǎn)位。③刀架定位當上刀架轉(zhuǎn)到需要到位后(旋轉(zhuǎn)90°、180°或270°),數(shù)控裝置發(fā)出的換刀指令使霍爾開關(guān)10中的某一個選通，當磁性板11與被

選通的霍爾開關(guān)對齊后，霍爾開關(guān)反饋信號使電機反轉(zhuǎn)，插銷7在彈簧力作用

下進入反靠盤6地槽中進行粗定位，上刀架體停止轉(zhuǎn)動，電機繼續(xù)反轉(zhuǎn)，使其在該位置落下，通過螺母絲桿機構(gòu)8使上刀架移到齒盤4、5重新嚙合，

實現(xiàn)精確定位。④刀架壓緊

刀架精確定位后，電機及許反轉(zhuǎn)，夾緊刀架，當兩齒盤增加

到一定夾緊力時，電機由數(shù)控裝置停止反轉(zhuǎn)，防止電機不停反轉(zhuǎn)而過載毀

壞，從而完成

一

次換刀過程。主

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出螺旋升降式四方刀架主

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出刀架回轉(zhuǎn)換刀原理自動回轉(zhuǎn)刀架的換刀流程國如下圖I所示圖2表示自動回轉(zhuǎn)刀架在換刀過程中有關(guān)銷的位置。其中上部的圓柱銷2和下部的

反靠銷6起著重要的作用。當?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時，兩銷的情況如圖a

所示，此時反靠銷6落在反靠圓盤7的

十字槽內(nèi)，上刀體4的端面齒和下刀體的端面齒處于咬臺就態(tài)，需要換刀時，控制系

統(tǒng)發(fā)出刀架轉(zhuǎn)位信號，三相異步電動機正自旋轉(zhuǎn)，通過蝸桿副帶動螺桿正向轉(zhuǎn)動，與蝸桿配合的上刀體4逐漸抬起，上刀件4與下刀體之間的端面齒慢慢脫開；于此同時，上蓋圓盤1電隨著螺桿正向轉(zhuǎn)動(上蓋圓盤1通過圓柱銷與螺桿連接)當轉(zhuǎn)

過約170時，上蓋圓盤1直槽的另端轉(zhuǎn)到圓柱銷2的正上方，自于彈簧3的作用，圓柱

銷2落入直槽內(nèi)，于是上蓋圓盤I就通過圓柱銷2使得上刀體4轉(zhuǎn)動起來(此時端面齒

已經(jīng)完全脫開)。主頁

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如圖b所示·

上蓋圓盤I,圓柱銷2以及上刀體4在正轉(zhuǎn)的過程中.反靠銷6能夠從反靠圓

盤7中十字槽的左側(cè)斜坡滑出，而不影響上刀體4尋找刀位時的正向轉(zhuǎn)動，

如圖c所示上刀體4帶動磁鐵轉(zhuǎn)到需要的刀位時，發(fā)信盤上對應(yīng)的霍爾元件

輸出低電平信號，控制系統(tǒng)·

收到后，立即控制刀架電動機反轉(zhuǎn)，上蓋圓盤I通過圓柱銷2帶動上上刀體

4開始反轉(zhuǎn)，反靠銷6馬上就會落入反靠圓盤7的十字槽內(nèi)，至此。完成租

定位，如圖d所示。此時，反靠銷6從反靠圓盤7的十字櫓內(nèi)爬不上來，于

是上刀體4停止轉(zhuǎn)動，開始下降，而上蓋圓盤I繼續(xù)反轉(zhuǎn)，其直槽的左側(cè)斜

坡將圓柱銷2的頭部壓入上刀體4的銷孔內(nèi)，之后，上蓋圓盤l的下表面開

始與圓柱銷2的頭部滑動。在此期間，上下刀體的端面齒逐漸咬合，實現(xiàn)

精定位。當蝸桿轉(zhuǎn)動產(chǎn)生軸向位移，壓縮彈簧，套筒的外圓壓縮開關(guān)使刀

架電動機停轉(zhuǎn)，整個換刀過程結(jié)束?！?/p>

由于蝸桿有自鎖功能，所以刀架可以穩(wěn)定工作。主

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出主

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后

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出C

da)換刀開始時，圓柱銷2與上蓋圓盤1可以相對滑動。

b)

上刀體4完全抬起后，圓柱銷2落入上蓋圓盤1的槽內(nèi)，上蓋圓盤1將帶動圓柱銷2及上刀體一起轉(zhuǎn)動。c)

上刀體4連續(xù)轉(zhuǎn)

動時，反靠銷6可以從反靠圓盤7的槽左側(cè)斜坡滑出。d)找到刀位時，刀架電動機反轉(zhuǎn)反靠

銷6反靠，上刀體停轉(zhuǎn)，實現(xiàn)粗定位。1.上蓋圓盤

2.

圓柱銷

3.彈簧

4.上刀體

5.圓柱銷

6.反靠銷7.反靠圓盤刀架回轉(zhuǎn)過程中銷所在位置主

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出ba三、回轉(zhuǎn)刀架硬件控制原理·

(1自動回轉(zhuǎn)刀架的電氣控制部分主要包括收信電路和發(fā)信電路兩

大塊，如圖示收信電路圖a中，發(fā)信盤上的4只霍爾開關(guān)，都有三

個引腳，第1腳接+12V電源，第2腳接+12V地，第3腳為輸出.轉(zhuǎn)

位時刀臺帶動磁鐵旋轉(zhuǎn)，當磁鐵對準某以個霍爾開關(guān)時，其輸出

端第3腳輸出低電平：當磁鐵離開時，第3腳輸出高電平.4只霍爾

開光輸出的4個刀位信號Tl-T4分別送到圖b的4只光耦合器進行處

理，經(jīng)過光電隔離的信號再送給I/O接口芯片8255的PC4-PC7.·

(2)發(fā)信電路圖c為刀架電動機正反控制電路，I/O接口芯片8255的

PA6A與PA7分別控制刀架電動機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn).其中KA1為正轉(zhuǎn)

繼電器的線圈，

KA2為反轉(zhuǎn)繼電器的線圈，因刀架電動機的功率

只有90W,

所以圖d中刀架電動機與380V市電的接通可以選用大

功率直流繼電器，而不必采用繼電器一接觸器控制電路，以節(jié)約

成本，較低故障率.

圖c中，正轉(zhuǎn)繼電器的線圈KA1與反轉(zhuǎn)繼電器

的一組常閉觸點串聯(lián)，而反轉(zhuǎn)繼電器的線圈KA2又與正轉(zhuǎn)繼電器

的一組常c11觸點串聯(lián)，這樣就構(gòu)成了正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的互鎖電路，以

防操作系統(tǒng)失控時導(dǎo)致短路現(xiàn)象.KA1與KA2的觸點接通380V

電

壓時，會產(chǎn)生較強的火花，并通過電網(wǎng)影響控制系統(tǒng)的正常工作，

為此，在圖d中布置了3對R-C

阻容用來滅弧，以抑制火花產(chǎn)生。主

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出主電路連接方法主

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