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四工位自動(dòng)刀架設(shè)計(jì)
我公司是壓力容器專業(yè)制造企業(yè)，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，壓力容器配件的加工數(shù)量越來越多，加工精度要求也越來越高，用普通機(jī)床加工容器配件效率低，精度不易控制，已不適應(yīng)企業(yè)的生產(chǎn)要求。購置數(shù)控機(jī)床成本較高，因此我們對(duì)現(xiàn)有的普通機(jī)床進(jìn)行了數(shù)控化改造。自動(dòng)刀架是數(shù)控車床的重要組成部分之一，改造普通車床時(shí)必須將普通方刀架改為自動(dòng)刀架。C6140普通車床刀架改造方案如下：
一、總體方案
經(jīng)改造后的數(shù)控車床自動(dòng)刀架為四工位，最長自動(dòng)換刀時(shí)間控制為3．07秒。自動(dòng)刀架的作用是在數(shù)控車床的加工過程中實(shí)現(xiàn)較短時(shí)間的自動(dòng)換刀和手動(dòng)換刀。自動(dòng)換刀過程是按照數(shù)控加工程序的換刀命令將相應(yīng)刀號(hào)的車刀轉(zhuǎn)到加工位置；手動(dòng)換刀過程是根據(jù)需要用手按換刀按鈕，刀架順時(shí)針轉(zhuǎn)90度使下一把車刀轉(zhuǎn)到加工位置。換刀過程包括刀架抬起、轉(zhuǎn)位、定位和夾緊等步驟。換刀過程由單片機(jī)控制，機(jī)械系統(tǒng)執(zhí)行。刀架位置由傳感器和粗定位銷進(jìn)行粗定位，由鼠牙盤進(jìn)行精定位。刀架的重復(fù)定位誤差為零。
二、機(jī)械系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)
自動(dòng)刀架機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖(一)所示，主要由蝸輪1、刀架座2、刀架體4、鼠牙盤3、粗定位銷5、球頭銷6、刀位傳感器電刷7等組成。蝸輪與絲杠為整體結(jié)構(gòu)，刀架體內(nèi)側(cè)有內(nèi)螺紋與絲杠配合，絲杠導(dǎo)程為9mm。上下鼠牙盤采用漸開線齒形，大端模數(shù)為2，齒數(shù)為68，上鼠牙盤升高4mm即可使上下鼠牙盤完全脫開。自動(dòng)刀架采用三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過蝸輪蝸桿傳動(dòng)得到所需轉(zhuǎn)速。蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)具有自鎖性，可以避免刀架在切削加工過程中產(chǎn)生松動(dòng)。刀架的升降采用絲杠螺母機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，蝸輪轉(zhuǎn)160度后鼠牙盤脫開，同時(shí)球頭銷在彈簧力作用下壓入轉(zhuǎn)位套的槽口中，使刀架與蝸輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)刀具轉(zhuǎn)位。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)刀架下落并加緊，但不能反轉(zhuǎn)，故采用了粗定位銷。
三、刀架位置檢測系統(tǒng)
刀架位置采用接觸式碼盤作為傳感器進(jìn)行檢測，刀架夾緊是否到位采用位置開關(guān)檢測。接觸式碼盤是一種絕對(duì)式檢測裝置，可直接把被測轉(zhuǎn)角位置用數(shù)字代碼表示出來。接觸式碼盤的特點(diǎn)是體積小，輸出功率大。該接觸式碼盤有兩個(gè)電刷S0、S1，兩電刷電位的高低組合可以測出刀架的四個(gè)刀位。
四、控制系統(tǒng)硬件電路
由于刀架控制系統(tǒng)比較簡單，故采用了MCS
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