車床刀架

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車床刀架范文第1篇

關鍵詞：FANUC數控 PMC設計 刀架

一、FANUC數控系統PMC 的介紹

數控系統分為控制伺服電動機和主軸電機作各種進給切削動作的系統部分和控制機床輔助電氣部分的 PMC。PMC 與 PLC 所需實現的功能是基本一樣的。PLC 用于工廠一般通用設備的自動控制裝置，而PMC 專用于數控機床輔助電氣部分的自動控制，所以稱為可編程序機床控制器，簡稱 PMC。

X 是來自機床側的輸入信號（如接近開關、極限開關、壓力開關、操作按鈕等輸入信號元件，I/Olink 的地址是從 X0 開始的。PMC 接收從機床側各裝置反饋的輸入信號，在控制程序中進行邏輯運算，作為機床動作的條件及對設備進行診斷的依據。Y 是由 PMC 輸出到機床側的信號。在 PMC 控制程序中，根據自動控制的要求，輸出信號控制機床側的電磁閥、接觸器、信號燈動作，滿足機床運行的需要。I/Olink 的地址是從 Y0 開始的F 是由控制伺服電機與主軸電機的系統部分側輸入到 PMC 信號，系統部分就是將伺服電機和主軸電機的狀態，以及請求相關機床動作的信號（如移動中信號、位置檢測信號、系統準備完成信號等），反饋到 PMC 中去進行邏輯運輸，作為機床動作的條件及進行自診斷的依據，其地址從 F0 開始。G 是由 PMC 側輸出到系統部分的信號，對系統部分進行控制和信息反饋（如軸互鎖信號、M 代碼執行完畢信號等）其地址從 G0 開始。

二、刀架換刀原理

數控車床使用的回轉刀架是最簡單的自動換刀裝置，有四工位和六工位刀架，回轉刀架按其工作原理可分為機械螺母升降轉位、十字槽轉位等方式，其換刀過程一般為刀架抬起、刀架轉位、刀架壓緊并定位等幾個步驟。回轉刀架必須具有良好的強度和剛性，以承受粗加工的切削力。同時還要保證回轉刀架在每次轉位的重復定位精度。在 JOG 方式下，進行換刀，主要是通過機床控制面板上的手動換刀鍵來完成的，一般是在手動方式下，按下換刀鍵，刀位轉入下一把刀。刀架在電氣控制上，主要包含刀架電機正反轉和霍爾傳感器兩部分，實現刀架正反轉的是三相異步電機，通過電機的正反轉來完成刀架的轉位與鎖緊；而刀位傳感器一般是由霍爾傳感器構成，四工位刀架就有四個霍爾傳感器安裝在一塊圓盤上，但觸發霍爾傳感器的磁鐵只有一個，也就是說，四個刀位信號始終有個為“1”或為“0”。

三、手動換刀的 PMC控制程序編制

車間內很多機床原來是不帶手動換刀功能的，經過改造后程序如下：

1、刀架抬起，正轉啟動

此處加了一個R71.0的中間信號，因為在實際測試中發現，在下面的檢測信號過程中，如果沒有該延時信號，機床無法正常換刀。

2、刀號檢索

3、刀架鎖緊

4、復位

上述過程，由于大家都有了非常成熟的程序，在此不再贅述。

四、PMC狀態表查看

發那科系統提供 PMC 狀態查詢， 我們可以按系統面板上的 【SYSTEM】 - 【PMC】-【信號】 ，搜索 X 查詢現有地址的狀態。正常狀態下的刀架是有一位是低電平，三個為高電平，如果四位相同，那么就表示刀架信號異常，就會產生不能換刀的故障， 這時候， 就需要用檢查發訊盤與線路了。 發那科提供的信號狀態查詢功能，可以很好的進行信號狀態的查詢，對判斷故障原因提供很大的方便。這個功能是需要我們牢固掌握的。

五、結論

刀架故障是常見的數控車床故障，原因很多，也有是因為刀架電機正反轉不良造成的，所以需要仔細掌握刀架與 PMC 的控制過程，發現故障原因。本文通過刀架手動換刀程序的編寫是通過 PMC 狀態表，查看刀位信號，從而判斷故障原因，也可以通過萬用表測試相關信號的電平來進行判斷。

通過PMC程序可以控制數控機床自動運行，那么我們通過編寫相應的指令與系統內部指令匹配，就可以查看其狀態，對機床功能進行修改及相應編程，這樣我們在進行機床排故時就可以事半功倍！

參考文獻：

[1]賴思琪，黃恒《基于FANUC 0i系統的加工中心刀庫控制》《機床與液壓》2012年40期

[2]何彩穎，楊金鵬 《數控車床六方刀架換刀PMC編程設計》《新技術新工藝》2013年7期

車床刀架范文第2篇

關鍵詞：數控車床 四方刀架 故障 維修

中圖分類號：TG519 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0079-01

近年來，隨著我國加工制造業的迅速發展，具有加工高速、高效、高精的數控機床也隨著占踞了加工制造行業的重要地位，尤其是經濟性數控機床成本低、高效率更是在小企業、學校等得到普遍應用。電動四工位四方刀架更是經濟型數控機床的重要組成部分，作為一名學校車間的實訓指導教師，我將這些年我在維修四方刀架上遇到的問題、故障排除及維修方法作一經驗總結，希望能夠對大家有所幫助，只是個人經驗，如有不足之處還請同行指正。

1 四工位四方刀架的工作原理

首先我們要知道四工位四方電動刀架是通過“控制系統發出換到信號，控制繼電器動作，既而刀架電機正轉，通過蝸輪、蝸桿、螺桿將銷盤上升到一定高度時，離合銷帶動銷盤，銷盤再帶動上刀體轉動，當上刀體轉到所需刀位時，霍爾元件（發信盤）電路發出到位信號，從而電機反轉，反靠銷進入反靠槽，離合銷從離合盤中爬出，刀架完成粗定位，同時銷盤下降端齒嚙合，完成精定位，刀架位置被鎖緊”。從而保證了加工過程中，車刀始終能夠保持正確的加工位置。知道工作原理后，我們就可以根據問題現象快速查找和排除問題。

2 故障分析和解決

2.1 現象為系統發出指令信號，刀架無旋轉換刀動作，這時候我們可以從以下幾個方面進行排查

（1）空開跳閘。

因為機床電路里有過載和過流保護裝置，當過載或過流時，為了保護其它電器元件不受損壞，所以保護裝置及時切斷回路，導致不能正常換刀，將其恢復即可，當然有些機床使用自恢復保護裝置則可忽略此問題。

（2）查看正轉控制線路及交流接觸器是否正常。

這里導致不能換刀的原因和空開跳閘原理是一樣的，都是回路不通，但是這里需要查找的內容就相對比較多，一般我們以交流接觸器為界線來查找回路。首先我們要“聽聲音法”進行判斷，如系統發出信號，我們聽到有交流接觸器“啪”吸合的聲音，則認為從系統到交流接觸器段的線路無故障，反之則用萬用表繼續查找交流接觸器到刀架電機的線路，直到找到斷點及時維修。那么如果系統發出信號，我們沒有聽到任何聲音，則說明電流沒有到達交流接觸器，這時候我們可以人工觸動使交流接觸器吸合，如果此時刀架開始旋轉，則可證明接觸器之后電路正常；如果刀架沒有旋轉，我們就可以利用“交換法”交換接觸器，再來看現象，如果這時刀架開始旋轉，我們可再從系統發出換刀信號，如果換刀正常，那就可以確定之前的交流接觸器壞了，需要更換它；如果換刀還是不正常，則需要用表查找正轉接觸器的控制回路是否正常。現實中也有可能是兩種或多種原因導致問題出現，這種現狀查找和排除起來比較麻煩，需要我們維修人員多積累經驗、多點細心和耐心。

（3）電機燒壞，可用手觸摸感覺電機溫度做出判斷。

如果是刀架電機問題，則問題相對比較集中，方便我們快速排查。如果正在使用過程中出現鼓障，我們可及時用手試探觸摸電機判斷是否燒壞；否則我們需要用表測量來判斷電機是否正常。如果車間有同類型設備，許多問題我們也可用“交換法”查找和排除故障。

（4）看現象也是快速查找故障的有效方法之一。

如果我們使系統發出信號看到刀架有微弱顫動或聽到刀架內部有短暫的機械傳動聲音，但是刀架沒有正常旋轉換刀，則查看是否為刀架自身機械問題或電機相序接反（沒有更改電源情況下一般不會出現相序接反問題，可從機械問題著手排查）。

（5）PLC沒有正轉信號輸出，查看正轉輸出信號輸出端是否正常，根據實際情況進行改輸出點解決問題。

2.2 現象為系統發出換刀信號，刀架有正傳，沒有反轉動作，持續正轉數秒后報警隨即旋停下來，我們可從以下幾方面查找排除

（1）霍爾元件（也叫發信盤）壞，一般為換某個（或某幾個）刀位時，不能正常換刀，刀架旋轉幾個刀位后，隨即停下來。說明霍爾元件壞了，刀位到位的信號不能發出，所以系統檢測不到刀位到位信號，認為沒有找到刀位，所以一直旋轉找刀位，直到超出預設的換刀時間為止，被迫發出“換刀超時”報警。這個故障比較常見，最好將此元件多備幾個，以備不時之用。

（2）查看反轉控制線路及交流接觸器是否正常（方法同正轉控制回路）。

（3）PLC沒有反轉信號輸出，查看正轉輸出信號輸出端是否正常，跟據實際情況進行改輸出點解決問題。

2.3 現象為刀架有正轉動作但不能正常鎖死

（1）刀架底部可能有鐵銷之類的雜物影響刀架精定位，及時給予清除，平時要注意保持刀架周圍清潔干凈。

（2）刀架反轉鎖死時間設置很短，沒有足夠時間鎖死刀架，可以在PLC控制中設置合適的鎖死時間。

3 結語

多年在一線帶數控實訓中，刀架的問題最為常見，相信好多一線實訓教師也遇到了例似的故障，甚至積累了更豐富的排故和維修經驗。新的技術不斷出現，新的故障也應然而生，一些小的故障去讓廠家維修花費代價相對比較高，所以要求我們一線的實訓指導教師不僅能夠很好的使用機床，把專業技能傳授給學生，而且還得具備一定的機床保養、維護和維修方面的能力。因此，在日常工作中，我們應該多留心機床小故障，多點細心和耐心的去排查和解決故障，多為自己積累一些維修經驗，從而能夠保障我們設備的正常運轉。

車床刀架范文第3篇

關鍵詞：數控車床，撞刀，解決方法

 

在數控車實訓教學中，由于學生對機床的操作不熟練，在加工實訓中有時不慎會使刀具或刀架撞到工件或卡盤上，輕者會撞壞刀具和被加工的零件，影響教學的正常進行，重者會造成人身事故。因此，在數控車實訓教學過程中為了防止學生在實際操作時發生撞刀現象的發生，總結出以下幾種常見的撞刀現象與解決方法。

一、常見數控車床加工的撞刀現象

（一）建立機床工件坐標系引起的撞刀現象

我校在數控車實訓教學過程中，采用G54-G59指令結合試切法建立工件坐標系，一個學生在用試切法對刀時，采用MDI指令試切，采用指令G90 U-1.5 W-20.0 F0.06試切完成后，在建立工件坐標系坐標值X坐標忘記+輸入-1.5，編好程序后試運行一切正常，就放心的加工，結果在加工中發生撞刀現象。

（二）、編程錯誤引起的撞刀現象

在實訓加工中，由于學生對車床編程指令理解的不透徹，常常由于編程錯誤引起撞刀現象的出現。例如，有位學生在數控車床加工時，在加工錐面螺紋時，用G92指令編程，在第三次循環加工時，發生撞刀現象。螺紋刀尖崩壞，工件報廢。論文寫作，解決方法。停機檢查程序，發現在G92指令第三刀X19.50寫成19.05，背吃刀量過大，引起撞刀現象；

（三）工件裝夾不當引起的撞刀現象

在一次實訓中，在加工零件左側部分時，由于零件可裝夾長度只有15MM,裝夾距離短，一位同學在裝夾時，卡盤卡爪只有一個卡齒夾到工件表面，在用G92指令加工錐面螺紋時，由于徑向力過大，發生撞刀現象。

（四）操作不當引起的撞刀現象

學生在數控車床操作時，在對刀過程中因為操作失誤， 把Z向0.01誤認為是0.1所以用手脈時控制走刀過快，導致撞刀刀尖碎裂。

二、防止數控車床加工中撞刀常見現象的三點解決方法

（一）、輸入程序并校驗

程序的輸入與校驗在數控車床加工操作中是一個重要的環節，它主要是把輸入的加工程序用數字指令形式將加工過程中刀具的運行軌跡以最快的速度通過顯示面板顯示出來。然后觀察零件加工圖形是否正確是否有危險指令，因此在操作中應注意以下幾個問題。

1、將刀架移動到安全位置，按下鎖住機床和孔運行鍵進行空運行操作，主要觀察運行軌跡是否正確，程序中的刀號與機床的刀號是否一致。

2、經校驗后的程序如果沒有出現危險指令和錯誤，也沒有出現報警，校驗出的圖形也沒有問題，線別急于加工，要再檢查程序中的以下幾個方面：

（1）、校驗程序中是否有刀號；

程序中是否有刀號，這一問題往往被學生忽視。論文寫作，解決方法。校驗程序時沒有刀號，程序照樣加工運行，運行軌跡也正確。如果在實際加工中需要換刀加工而沒有重新調用刀號時，此時加工時仍然使用前一把刀進行加工，就會出現撞刀。

（2）、換刀點是否安全；

換刀點一般選在機床參考點上，但為了節省加工時的輔助時間減少空程序可就近選取，要依照刀具探出的長度和加工零件的尺寸來定。換刀點確定之前，要首先確定上一刀尖所在位置，并合理利用G00指令移動刀架到達換刀點的過程中，防止撞刀。

（3）、G00指令、G01指令的使用是否正確；

G00指令：快速定位(G00或G0) 刀具以點位控制方式從當前所在位置快速移動到指令給出的目標位置。論文寫作，解決方法。

G01指令：直線插補(G01或G1) 刀具以一定的進給速度從當前所在位置沿直線移動到指令給出的目標位置。

在程序校驗過程中都是以最快的速度把加工軌跡表現出來，在校驗中通過觀察圖形很難看出G00指令和G01指令的區別。如果在程序中刀具在工件表面上移動出現G00指令就必然會產生撞刀現象。論文寫作，解決方法。

（4）、檢查程序中是否存在移動指令與刀具指令同在一個程序中。

如G00 X42.0 Z3.0 T0101，因為在程序在執行時先執行移動指令后執行刀具指令或在移動中執行刀具指令。在這種情況下換刀，刀具與工件發生碰撞，正確的應該是分成兩個程序段。

……

G00 X42.0 Z3.0 ;

T0101;

……

3、校驗程序完畢后要回參考點，在校驗程序時機床是鎖住不動的，而刀具相對工件加工在模擬運行（絕對坐標和相對坐標在變化），這時的坐標與實際位置不符，需用返回參考點的方法，保證機械零點坐標與絕對和相對坐標一致。這一環節有時不注意在校驗程序后沒有發現問題就進行加工操作，會造成撞刀現象。

（二）試切法回工件坐標系原點校驗

試切法對刀是實際中應用的最多的一種對刀方法。

工件和刀具裝夾完畢，驅動主軸旋轉，移動刀架至工件試切一段外圓。記下坐標系的X坐標再減直徑（西門子系統減半徑），以及刀尖在右端面的Z坐標，輸入到坐標系的G54-G59當中。

例如：1#刀刀架在X為120.0車出的外圓直徑為30.0，那么使用該把刀具切削時的程序原點X值為 120.0-30.0=90.0；刀架在Z為 100.0時接觸工件右端面，分別將(90、100)存入到G54----G59里就可以成功建立出工件坐標系。論文寫作，解決方法。

在對刀完成以后，校驗工件坐標系是否正確，可以用MDI指令進行校驗。

如：G54 G00 X100.0 Z100.0,使刀尖移動到距離當前工件坐標系的一個安全距離。論文寫作，解決方法。在該指令執行完成后，可用手輪驅動刀架由快到慢移動到工件原點附近，觀察坐標系值的變化情況，是否接近X0.0Z0.0。

（三）加工與運行

加工與運行是最后一個操作環節也是機床操作中的最后一道工序，雖然在前面采取了多項措施，但也不可以掉以輕心，因此在加工運行前要做好以下幾個方面的工作：

1、光標必須要回到程序的開頭，如果沒有從程序開頭加工容易出現撞刀現象；

2、當啟動和程序結束的時候，要把倍率調低，在看清程序和刀具的位置后再給倍率，調試程序時快速進給要調到最慢檔，最好手不離開進給保持，要養成先看后走的好習慣，這樣會減少事故的發生；

3、在調試程序加工第一件工件時，一定要仔細檢查程序，試加工時單段運行，隨時控制進給率，隨時看剩余行程，加工前應模擬運行一次，單段運行，再正式加工。看看有沒有意外的刀具路徑出現，一旦出錯，迅速急停，特別是初學者，要注意急停按鈕的應用。

參考文獻：

【1】沈陽-機床：CAK3665使用說明書

【2】沈陽-機床：CAK3665操作編程說明書

【3】劉立群、陳文杰《數控編程與操作實訓教程》清華大學出版社.2009

車床刀架范文第4篇

一、加工方法及刀具選擇

梯形螺紋一般作傳動用，精度高（圖1）。在數控車床上加工梯形螺紋，可沿用普通車床的加工方法加工。進刀方式有斜進法、直進法和左右借刀法。粗車選用斜進法，精車選用直進法和左右借刀法來控制精度和兩側的表面粗糙度。粗車時，為了縮短加工時間，轉速可選高些，將過多的余量盡快去除。精車時，轉速可選較低些，盡量控制好精度和降低兩側的表面粗糙度值。車刀選擇：粗車刀選硬質合金刀具，精車刀選高速鋼刀具。設1號刀為基準刀（90°外圓車刀）、2號刀為高速鋼切槽刀（刀寬4mm、右刀尖對刀）、3號刀為硬質合金梯形螺紋粗車刀（刀寬1.5mm、右刀尖對刀）、4號刀為高速鋼梯形螺紋精車刀（刀寬1.7mm、右刀尖對刀）。

二、加工時選擇的指令

梯形螺紋與三角螺紋相比，螺距及牙深都比較大，且精度高，兩側表面粗糙度值要求較小。由于梯形螺紋成型前，余量多，切削力大，對刀具的強度也有影響。普通車床加工梯形螺紋靈活性較高，而數控車床加工完全是由程序來控制加工。因此，在車削梯形螺紋時，需根據螺紋指令的特點，靈活運用。筆者所在學校的數控系統為廣州數控GSK980TD系統。車削螺紋的指令有G32、G92和G76。G32、G92，進刀方式為直進法，兩側的刀刃同時參加切削，切削力大，排屑困難，適合車削螺距小于2mm的三角螺紋。G76進刀方式為斜進法，車削時，切削深度為遞減式，刀具從尾座方向沿車床主軸方向單側刃車削，刀具切削力較小，易排屑。一般適合大螺距螺紋加工。所以，梯形螺紋粗加工時，選擇G76指令編程。精加工時，選擇G92指令編程。

三、裝夾方案

一是先加工左側外圓尺寸φ300-0.025、φ380-0.025部分并倒角1×45°（兩個）。

用三爪自定心卡盤夾毛坯外圓φ40，伸出長度50mm，校正夾緊。由于零件外圓部分由直線構成，故采用G71循環指令編程粗車，用G70循環指令編程精車。

二是調頭，再加工右側退刀槽及梯形螺紋。

用三爪自定心卡盤夾外圓φ300-0.025，校正夾緊。先控制好總長尺寸。采用G71循環指令編程粗車梯形螺紋外圓（留量0.3mm）。用G75循環指令粗加工退刀槽，用G01指令精加工退刀槽。用G76循環指令粗加工梯形螺紋Tr32×6-8h（螺紋兩側留量0.2mm、槽底留量0.3mm）。用G70循環指令編程精車梯形螺紋Tr32×6-8h外圓至尺寸要求。用G92循環指令編程精車梯形螺紋Tr32×6-8h的槽底及螺紋兩側，控制好中徑尺寸。

采用重慶第二機床廠雙速電機前置四工位刀架車床（廣州數控GSK980TD系統），加工左側的程序省略，加工右側退刀槽及梯形螺紋加工程序如下：

O2233；（程序號）

N10 X100 Z100 M08；

N20 M3 S1 T0101；（底速擋 500r/min）

N30 G0 X42 Z3；

N40 G71 U2 R0.5；

N50 G71 P60 Q120 U0.3 W0 F150；

N60 G0 X24；

N70 G01 Z0；

N80 X31.8 Z-4；

N90 Z-50；

N100 X36；

N110 X38 W-1；

N120 X42；

N130 G0 X100 Z100 M05；

N140 M00；

…… （省略粗、精加工退刀槽程序）

N260 M3 S1 T0303；（底速擋 500r/min）

N270 G0 X34 Z5；

N280 G76 P030030 Q300 R0.05;

N290 G76 X25 Z-45 P3500 Q800 F6;

N300 G0 X100 Z100 M05;

N310 M00;

N320 M3 S2 T0101；（高速擋 1300r/min）

N330 G0 X42 Z3；

N340 G70 P60 Q120 F150；（精車精車梯形螺紋外圓）

N350 G0 X100 Z100 M05；

N360 M00；

四、換刀、換速加工梯形螺紋的操作技巧

用G76粗車完梯形螺紋后，G70精車梯形螺紋外圓。用G92指令精車梯形螺紋的槽底及兩側，一定會出現亂牙。較有效的解決辦法，就是正確對刀。高速鋼車刀精車梯形螺紋主要是控制精度及兩側表面粗糙度，選低速車削更容易控制兩側表面粗糙度。另外，低速車削螺紋時，卡盤旋轉和車刀進給速度都很慢，可以用眼睛目測來觀察車削時螺紋精車刀與粗車后牙型槽偏差多少。具體做法是：用G92指令編程精車梯形螺紋，程序如下：

N370 M3 S1 T0404；（底速檔 50r/min）

N380 G0 X34 Z5；

N390 G92 X33 Z-45 F6；

N400 G0 X100 Z100 M05;

N410 M00

3號刀、4號刀加工螺紋前已對好刀，直徑方向尺寸肯定正確，關鍵是換刀、換低速后軸向尺寸方向會出現偏差。編程時“G92 X33 Z-45 F6；”就是使4號刀刀尖不接觸牙頂。按編輯程序使光標移到N370處，自動方式循環啟動，觀察螺紋精車刀與粗車后牙型槽偏移多少。往正方向還是負方向偏移，假如往負方向偏移，大約2mm（圖2）。當程序運行到程序段N410時，車刀回到螺紋起刀點X34 Z5的位置，主軸停、程序暫停。此時，按錄入方式刀補使光標移到004處，按W-2輸入。再按編輯程序使光標移到N370處，自動方式循環啟動，觀察螺紋刀與粗車后牙型槽偏移多少（圖3）。

程序段N390，改為G92 X30 Z-45 F6；按編輯程序使光標移到N370處，自動方式循環啟動，觀察螺紋刀與粗車后牙型槽偏移多少（圖4）。按上述方法，逐步調整刀補和修改程序段N390運行車削，直至使車刀對準粗車后牙型槽底（圖5）。最后，修改程序段N390為G92 X24.7 Z-45 F6；按普通車床精車梯形螺紋的方法，空刀幾次修清牙底。程序如下：

N370 M3 S1 T0404；

N380 G0 X34 Z5；

N390 G92 X24.7 Z-45 F6；

N400 X24.7；

N410 X24.7；

N420 G0 X100 Z100 M05;

N430 M00

車床刀架范文第5篇

關鍵詞：電動刀架 數字化改造

中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2013）07-0102-02

一、數控機床刀架改造及方案

數控車床電動刀架是數控車床的重要功能部件，主要完成零件加工過程中的自動換刀。使機床在一次裝夾中完成多工序的加工，有效的減少刀具多次裝夾帶來的加工誤差，刀架用于夾持切削用的刀具，其結構直接影響機床的切削性能和切削效率。因此數控車床的刀架選擇的好與壞、效率高與低將直接影響到產品的加工時間和質量，隨著制造業的不斷發展，對自動刀架的功能及性能要求也越來越高，原有的四工位刀架常常不能滿足盤式零件加工要求。本篇主要介紹如何用臥式六工位電動刀架取代立式四工位刀架，以提高數控機床使用性能。

圖 1-1 所示為數控車床自動回轉刀架機電系統，其中包括控制元件、動力源、傳動裝置、刀架體與檢測裝置。PMC作為控制裝置，通過程序控制電機的起停與正反轉，電機作為動力源，通過傳動裝置控制上刀體的抬起、下降與轉動，霍爾元件作為檢測元件，檢測上刀體是否到位，到位信號反饋給PMC，共同控制電機的運轉。

下面從機械與電氣兩方面做一說明。

二、刀架選擇及安裝

1.刀架選擇

數控刀架開始向快速換刀、電液組合驅動和伺服驅動方向發展。目前國內數控刀架以電動為主，分為立式和臥式兩種。立式刀架有四、六工位兩種形式，主要用于簡易數控車床；臥式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋轉，就近選刀，用于全功能數控車床。另外臥式刀架還有液動刀架和伺服驅動刀架。電動刀架是數控車床重要的傳統結構，合理地選配電動刀架，并正確實施控制，能夠有效的提高勞動生產率，縮短生產準備時間，消除人為誤差，提高加工精度與加工精度的一致性等等。另外，加工工藝適應性和連續穩定的工作能力也明顯提高：尤其是在加工幾何形狀較復雜的零件時，除了控制系統能提供相應的控制指令外，很重要的一點是數控車床需配備易于控制的自動回轉刀架，以便一次裝夾所需的各種刀具，靈活方便地完成各種幾何形狀的加工。

電動刀架已經形成了系列產品，國內許多廠家已有定型產品，如：立式四工位刀架、臥式六工位刀架、八工位刀架、十工位、十二工位刀架等，我們在改造時只需要根據產品加工的工藝要求，選用臥式六工位刀架，如下圖（b）。

2.刀架安裝

與原刀架高度及尺寸相近視，刀架電控系統與原刀架電控系統電平一致，機械參數可以參考同類機床進行類比，中心高不能過高，低了可以用墊板墊；安裝尺寸也要合適，可以采用過渡件安裝。

3.電氣改造及調試

電氣控制部分改造分兩步，線路改造和刀架控制梯形圖的編寫。

3.1電氣部分改造

電氣部分，刀架電機主電路不變，原刀架四個刀位輸入信號地址X2.1、X2.2、X2.3、X2.4中，前三個可作為六工位刀位信號使用，刀架的分度由刀架電動機后端的角度編碼器進行檢測和控制，信號是BCD碼，X2.4可作為刀架加緊信號輸入，需增加X2.6、X2.5兩個輸入點作為刀位選通信號及刀架電機過載保護輸入端，系統其它電氣控制部分不再改動，下圖為改裝后的原理接線圖。

3.2刀架結構及動作分析

經濟型數控車床刀架式在普通車床六方位刀架的基礎上發展的一種自動換刀裝置，其功能和普通六方位刀架一樣：有6個刀位，能夾持六把不同功能的刀具，方刀架回轉60°時，刀架交換一個刀位，但方刀架回轉和刀位號的選擇是由加工程序指令控制的。下面就以六工位刀架為例來說明其結構與原理，如下圖3.2所示。

3.3刀位信號

3.4自動刀架控制涉及到的I/O信號

PLC輸入信號： X2.1～X2.3：1～6號刀到位信號輸入；X2.4：熱繼電器信號輸入；

X2.5：行程到達信號輸入； X2.6：角度編碼器位置選通信號輸入；

X2.7：電源空開信號輸入； PLC輸出信號： Y2.4：刀架正轉繼電器控制輸出；

Y2.5：刀架反轉繼電器控制輸出。

電動機的正反轉由接觸器KM6、KM7控制，刀架的松開和鎖緊靠微動行程開關SQ1進行檢測，地址為X2.5。刀架的分度由刀架電動機后端的角度編碼器進行檢測和控制，信號是BCD碼，分別是X2.1、X2.2、X2.3。刀具位置選通脈沖信號為X2.6。電動刀塔過載保護輸入信號為X2.4。選通信號X2.6為1時表示刀架已經旋轉到某個刀位位置，這時的具體刀位號由X2.1、X2.2、X2.3來確定。

3.5電氣設計要求

機床接收到換刀指令（程序的T碼指令）后，刀架電動機正轉進行松開并分度控制，分度過程中要有轉位時間的檢測，檢測時間設定為10s，每次分度時間超過10s系統就發出分度故障報警。刀架分度并到位后，通過電動機反轉進行鎖緊和定位控制，為了防止反轉時間過長導致電動機過熱，要求電動機反轉控制時間不得超過0.7s。電動機正反轉控制過程中，還要求有正轉停止延時時間控制和反轉開始的延時時間控制。自動換刀指令執行后，要進行刀架鎖緊到位信號的檢測，只有檢測到該信號，才能完成T代碼功能。自動換刀過程中，要求有電動機過載、短路及溫度過高保護，并有相應的報警信息顯示。自動運行中，程序的T代碼錯誤（T=0或T>7）時相應有報警信息顯示。

3.6控制軟件的設計

電動刀架控制系統軟件執行過程為：換刀系統接收到換刀指令后，系統首先讀取刀號存儲單元中存儲的當前刀位號碼，并將該存儲單元中的刀位號與換刀指令給出的刀位號比較，如果相同，則不需換刀，系統繼續向下執行程序；如果當前刀位號碼與換刀指令給出的刀位號不相同，則PMC的Y2.4腳輸出高電平控制刀架電機正轉，并不斷檢測刀位到位信號，當檢測到刀位到位信號后，PMC的Y2.4腳輸出低電平，停止刀架運轉，同時在Y2.5腳輸出高電平，電機反轉，同時啟動定時器（電機反轉的時間必須嚴格控制，時間過短，刀架無法鎖緊，時間過長，會導致電機過載而燒毀），延時時間一到， Y2.5腳輸出低電平，電機停止旋轉，完成換刀過程。

接下來就要完成FANUC系統PMC刀架控制梯形圖的編制，根據刀架換刀流程及I/O分配地址，完成刀架控制梯形圖的編寫。

對一臺特定的數控機床，只要能滿足控制要求，對梯形圖的結構、規模并沒有硬性的規定，我們可以按思路和邏輯方案進行編程。但理想的梯形圖程序除能滿足機床的控制要求外，還應具有最少的步數、最短的處理時間和易于理解的邏輯關系。

3.7調試

3.7.1順序程序的輸入、調試