数控车床使用的旋转刀架是最简单的自动换刀装置,可根据加工对象的不同设计成方形刀架和六边形刀架。四把、六把或更多把刀具分别安装在旋转刀架上,根据数控装置的指令更换刀具。回转刀架在结构上应具有良好的强度和刚度,以承受粗加工时的切削阻力。由于车削精度在很大程度上取决于刀尖的位置,对于数控车床来说,在加工过程中不需要手动调整刀尖位置,因此更需要选择可靠的定位方案和合理的定位结构,以保证回转刀架在每次分度后具有最高的重复定位精度(一般为0.001~0.005)。
数控车床车削刀架的要求是:升降刀架、分度刀架、定位刀架、夹紧刀架。为了满足上述行动要求,需要一个相应的机制来实现。这里以WZD4刀架(图1)为例说明其具体结构。
图1数控车床方形刀架结构
1-电机2-联轴器3-蜗杆轴4-蜗杆5-刀架底座6-粗定位板7-刀架体
8-球销9-分度套筒10-刷握11-变送器12-螺母13和14-刷15-粗定位销
刀架可以配备四种不同的刀具,分度信号由加工程序指定。当发出换刀指令时,小电机1开始正转,蜗杆轴3通过平键套筒联轴器2转动,从而带动蜗轮4转动。刀架体7的内孔与螺杆螺纹连接,蜗轮与螺杆为一体结构。当蜗轮开始转动时,由于加工在刀架底座5上的端面齿与刀架本体7处于啮合状态,蜗杆被轴向固定,刀架本体7被抬起。当刀架体提升到一定距离时,端面齿脱开。分度套筒9通过销与蜗杆4连接,并随蜗杆转动。当端面齿完全脱开时,分度套刚好转过160度(如图A-A所示),球销8在弹簧力的作用下进入分度套9的凹槽,带动刀架分度。当刀架体7转动时,它与刷握10一起转动。当转到指定的刀号时,定位销15在弹簧的作用下进入粗定位板6的凹槽内进行粗定位。同时,电刷13接触导体以反转电机1。由于粗定位槽的限制,刀架体7不能转动,因此它在这个位置垂直落下。刀架本体7和刀架底座5的端面齿啮合以实现精确定位。电机继续反转,此时蜗轮停止转动,蜗杆轴3自身转动。当两个端面齿增加到一定夹紧力时,电机1停止转动。
解码装置由发射器11和刷子13、14组成,刷子13负责发射,刷子14负责位置判断。当工具夹持器定位结束或未就位时,可以通过松开螺母12来调整发射器11和刷子14之间的相对位置。
这种刀架广泛应用于经济型数控车床和卧式车床的数控改造。旋转刀架一般由液压缸驱动,通过定位销进行分度定位,也有电机-马尔科夫机构进行分度定位和鼠标板定位,还有其他分度定位机构。