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数控车床四方回转刀架拆装及维护研究
2020-5-26  来源: 江苏省常熟职业教育中心   作者:彭建飞  访问量:

      摘要:本文以四方回转刀架作为研究对象,详细分析了它的结构和转位动作过程,然后进行拆卸详解,并指出了装配过程的一些关键点,提出在日常维护过程中的操作要点,能够满足工厂实际的维护要求,为机修人员提供了正确的思路,供同行们参考、研究。

      关键词:四方回转刀架;拆卸;装配

      1、背景
  
      数控车床的四方回转刀架,主要作用是用于安装和夹持刀具,其本身是机床的重要组成部分。它的结构和使用性能直接影响机床的切削性能以及切削效率。能够在工件一次装夹中完成多个工步,缩短辅助动作时间,减少工件因多次安装引起的误差,一般都带有刀架系统。

      2、回转刀架的结构及换刀动作分析
  
      2.1  回转刀架的结构
  
      图 1 所示为一种螺旋升降立式四方回转刀架,刀架的回转轴与机床主轴成垂直布置,结构较简单,经济型数控车床大多采用这种刀架。回转式刀架上回转头上的各个刀座是用于安装或支持各种不同用途的刀具,通过回转头的旋转、分度和定位,机床能够实现自动换刀。
  
 
  
 
  
   
图 1  数控车床方刀架结构
注:1- 电动机;2- 联轴器;3- 蜗杆轴;4- 蜗轮丝杠;5-刀架底座;6- 粗定位盘;7- 刀架体;8- 球头销;9- 转位套;10- 电刷座;11- 发信体;12- 螺母;13、14- 电刷;15- 粗定位销

      2.2  回转刀架换刀动作分析
  
      数控车床刀架从 CNC 系统接收换刀指令到驱动电机动作,当换刀指令发出后,刀架电机启动正转,通过平键套筒联轴器使蜗杆转动,从而带动蜗轮转动,蜗轮带动螺杆转动。刀架上刀体中安装有离合盘,内孔有内螺纹,与螺杆旋合。当涡轮开始旋转时,刀架下刀体固定不动,蜗轮转动使上刀体抬起,当抬至一定距离后,上、下齿盘脱开,刀架开始转动。当转到程序指定的刀号时,刀架电机反转,上刀体逐渐下落,反靠销在弹簧力的作用下进入下齿盘中进行粗定位,当上、下齿盘黏合时候实现精确定位。刀架机构的动作过程主要的环节如图 2 所示。可以总结为这样四步:刀架抬起、刀架转位、刀架定位、夹紧刀架。
  
  
  
图 2  刀架机械结构动作流程
  
      3、回转刀架的拆卸及装配过程
 
      3.1  回转刀架的拆卸过程
  
      从上往下拆解开来,可以分为 12 步:(1)拆上防护盖;(2)拆发信盘连接线;(3)拆发信盘锁紧螺母;(4)拆磁钢;(5)拆转位盘锁紧部件;(6)拆转位盘;(7)拆刀架体;(8)旋出刀架体;(9)拆粗定位盘;(10)拆刀架底座;(11)拆刀架轴和蜗轮 - 丝杠;(12)拆分丝杠 -蜗轮,具体过程如图 3 所示。
  
 
 
 
 
 
  
   
 图 3  拆卸过程

      3.2  回转刀架的装配过程
  
      装配过程是拆卸过程的反过程,根据装配图 1,把各零件装配起来,实现刀架的转位功能。主要是清洗各部件,测量并检查各部件的摩擦磨损情况,特别注意两对销子不能搞错,并在旋转部位加注清洁黄油;端齿部位及外端齿与下刀体旋转面也要加注清洁机油;安装发讯盘,然后接上信号线。(注意红线接 +,绿线接 -,发讯盘上的霍尔元件位置基本与磁钢对齐,其他可根据刀位号以顺时针黄,橙,蓝,白);最后要将刀架装上机床,通电试运行查看是否正常。

      4 、日常维护工作
  
      刀架的维护与维修一定要紧密结合起来,维修中容易出现故障的地方,就是要重点维护的地方。

     (1)每次上下班前清扫散落在刀架表面上的灰尘和切屑。刀架体类部件容易存留一些切屑,粘连起来时清理起来很费事,并且时常与切削液混合,容易引起氧化腐蚀。由于刀架体的基本动作是旋转时抬起,到位时要反转落下,没有及时清理的铁屑很容易卡在里面,所以每次下班前都应清洁
刀架表面的切屑、灰尘,防止污物进入刀架体内;

     (2)要及时清理刀架体,防止异物进入刀架内部。保证刀架换位的顺畅无阻,才能利于刀架回转精度的保持;及时拆开并清洁刀架内部机械联接处,否则容易产生故障,比如内齿盘上有碎屑会造成夹紧不牢,也可能导致加工尺寸发生变化;定期对电动刀架进行清理,包括拆开电动刀架,进行清扫定位齿盘;

     (3)严禁挤压、撞击通往刀架的连线;
  
     (4)保持刀架的润滑良好,定期检查刀架内部润滑情况。如果润滑不良,易造成旋转件研死,导致刀架无法启动;

     (5)尽可能减少腐蚀性液体的喷溅,若无法避免,下班后应及时擦拭、涂油;

     (6)注意调节刀架预紧力的大小,遵循适度原则,如过大会导致刀架不能转动;

     (7)经常检查并紧固传感器元件盘(发信盘)、磁铁、连线,注意发信盘螺母联接是否紧固,若松动易引起刀架的转不到位或越位(过冲);

     (8)定期检查刀架内部机械配合,若松动,易造成刀架不能正常夹紧故障;

    (9)定期检查刀架内部的弹簧、反靠定位销、后靠棘轮等是否起作用,以免造成机械卡死。

      5 、结论
 
     数控车床的四方回转刀架,结构还是比较复杂,零件较多,通过严格的装配和维护,获得良好的定位精度和重复定位精度,是保证生产出合格加工件的关键。本文探讨的拆卸步骤和维护方法,能够让刀架长期运行在优良的工作状态,减少故障的发生、为企业创造出更好的效益。

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