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1、 學校代碼：43708 學 號：200703102126 萊蕪職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 LD4系列電動刀架的原理與上刀體的制作 系

2、別： 機電系 專 業(yè)： 數控技術及應用 學生姓名： 田亞楠 指導教師： 孫召瑞 入學日期：2007年9月 論文完成日期：2010年4月 前 言 因學校實習車間的數控車床架刀體損壞，被壓壞，導致?lián)Q刀無法進行定位， 原來打算買成套的刀架，但因為成套刀架的價格太貴，原來刀架的電機并未損壞，而且這種刀架在一般的市場很難買到，眼看還有兩個星期就到實習，在孫老師及其他老師探討下，決定自行加工制作損壞的上刀體。 經過查找LD4系列電動刀架資料，知道其特點是由銷盤、內端面齒、梯形螺紋、外端面齒盤組合成的四端齒定位機構，該機構實現了上刀體轉位

3、時抬起，自動找位壓緊徹底可靠的解決了刀架的自動緊密問題。 由于三端面齒機構具有較大的工藝難度。在學院具備的技術設施條件，跟孫老師要求的用手工編程，幾經探索和攻堅，終于試制成功。目前已在廣州數控上車床上成功應用。 在加工過程中遇到的問題：例在配合時的公差，端面齒的特點及規(guī)律，用尖刀加工大螺距的梯形羅紋（在數控車），怎樣加固刀架的強度等等；由此我寫了這篇論文，請老師點評。 目 錄 一、 工作原理 二、 技術參數 三、 技術指標 四、 安裝 五、 調試 六、 安裝尺寸參數

4、 七、 常見故障分析及排除方法 八、 拆裝順序及結構圖 九、 電動刀架的電氣控制 十、 刀架的加工過程 一、 工作原理 在拆裝中了解起工作原理： 當工作人員進行換刀操作時，微機發(fā)出換刀信號時，這時控制繼電器開始進行動作，傳到電機，電機正轉，通過蝸桿和蝸輪，這時螺桿將銷盤上升至一定高度時，離合銷進入離合盤槽中，離合盤帶動離合銷，離合銷又帶動銷盤，銷盤帶動上刀體轉位，當上刀體轉到所需刀位時，有刀架上霍爾元件電路發(fā)出刀位信號，電機反轉，反靠銷進入反靠盤槽，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。刀架鎖緊。反轉時間到，繼電器動作，電機停止。延時繼電器動作

5、，切斷電源，電機停轉。向微機發(fā)出回答信號，加工程序開始。 二、 技術參數 刀架型號 配車床型號 刀位數 電機功率 電機轉速 夾緊力 上刀體尺寸 下刀體尺寸 LD4-C0625 C0625 4 60W 1400 5000N 130×130 133×135 LD4-C6125 C6125 4 60W 1400 5000N 130×130 133×135 LD4-C6132 C6132 4 90W 1400 10000N 166×166 166×

6、;180 LD4-C6132A C6132A 4 90W 1400 10000N 152×152 161×171 LD4-C6136 C6136 4 90W 1400 10000N 166×166 166×180 LD4-C6140 C6140 4 90W 1400 12000N 166×166 192×192 LD4-C6150 C6150 4 90W 1400 12000N 166×166 192×192 LD4-C6163 C6163 4

7、 180W 1400 18000N 130×130 200×200 LD4-C6163A C6163A 4 180W 1400 18000N 240×240 240×240 LD4-C6172 C6172 4 250W 1400 20000N 300×300 300×300 三、 技術指標 刀架型號 配車床型號 重復定位精度 工作可靠性 換刀時間 90度 180度 270度 LD4-C0625 C0625 ≤0.005 ＞60000次 2.1s

8、 2.6s 3.1s LD4-C6125 C6125 ≤0.005 ＞60000次 2.1s 2.6s 3.1s LD4-C6132 C6132 ≤0.005 ＞60000次 2.4s 3.1s 3.7s LD4-C6132A C6132A ≤0.005 ＞60000次 2.4s 3.1s 3.7s LD4-C6136 C6136 ≤0.005 ＞60000次 2.4s 3.1s 3.7s LD4-C6140 C6140 ≤0.005 ＞60000次 2.4s 3.1s 3.7s LD4-C6150 C6150 ≤

9、0.005 ＞60000次 2.4s 3.1s 3.7s LD4-C6163 C6163 ≤0.005 ＞60000次 2.6s 3.3s 4s LD4-C6163A C6163A ≤0.005 ＞60000次 2.6s 3.3s 4s LD4-C6172 C6172 ≤0.005 ＞60000次 3.1s 3.9s 4,5s 四、 安裝 將上刀體架旋轉，對準反靠盤，按住離合器，逆時針旋轉45度，上入螺桿，使與下刀體的位置相符， 五、 調試 1. 使用前應試運轉，試運轉時應能靈活輕松無異常聲音，以及不到位或過沖現象。 2. 在首次

10、通電后，發(fā)現有異?，F象：如電機不轉或刀臺連轉不停，應立即關閉電源，對照常見故障排除方法（1）（2）原因進行排除解決。 六、 安裝尺寸參數 刀架型號 尺寸 H H A B C C1 D E E1 L L1 L2 H1 刀方 Φ Z LD4-C0625 51 133 135 100 90 120 15 20 335 130 208 152 14 9 60 LD4-C6125 57 133 135 100 90 120 15 20

11、335 130 208 152 14 9 60 LD4-C6132 70 166 180 130 130 156 18 18 375 166 224 179 20 13 70 LD4-C6132A 70 161 171 126 126 146 12 12 340 152 193 168 25 13 50 LD4-C6136 70 7 166 180 130 130 156 18 18 375 166 224 179 20 13 70 LDB4-C6140 81 192

12、 192 152 152 168 20 20 400 166 250 189 25 13 70 LDB4-C6150 125 192 192 152 152 168 20 20 400 166 250 235 25 13 70 LDB4-C6163 120 25 200 200 150 130 177 25 35 500 200 290 233 32 13 80 LDB4-C6163A 120 25 240 240 210 210 210 15 15 540 240 330

13、 245 40 13 100 LDB4-C6172 157 300 300 260 260 260 20 20 570 300 390 330 40 18 160 *上述參考廣州數控車床6150刀架說明書* 七、 常見故障分析及排除方法 故障現象 可能原因 排除方法 電機起不動 上刀體不轉動 1電機相線接反 2電源電壓偏低 3定位銷安裝不合適 1) 立即切斷電源，調整電機相位 2) 電源電壓正常后使用 3) 將定位銷調整 上刀體連轉不停 1) 發(fā)信盤接地線斷路 2) 發(fā)信盤電源線斷路 3) 霍爾元件斷路或

14、短路 4) 磁鋼磁極裝反 5) 磁鋼與霍爾元件高度位置不準 去掉上蓋，檢修發(fā)信裝置接線路。調整磁鋼磁極方向。更換霍爾元件。 （找到將其他線位接到錯誤線位上排除可能原因） 上刀體在某刀位不到位 1) 某霍爾元件斷路或短路 2) 某霍爾元件與磁鋼無信號 3) 磁鋼與磁極位置不合適 去掉上蓋，檢修霍爾元件線路板焊接處，或更換霍爾元件。 上刀體轉位時不到位或過沖太大 磁鋼在圓周方向相對于霍爾元件太前或太后 調整磁鋼在圓周方向相對于霍爾元件的位置 注：調整霍爾元件與磁鋼的相對位置，一般在刀架鎖緊狀態(tài)下進行，其霍爾元件應比磁鋼向前大約磁鋼寬度的三分之一。 *上述參考廣州數控

15、車床6150刀架說明書* 八、 拆裝順序及結構圖 1) 拆卸順序 A. 使刀架處于松開狀態(tài)，拆下上蓋1，拆下發(fā)信盤2上的電線，然后拆下小螺母3，發(fā)信盤2，磁鋼座4。 B. 取出大螺母5內的二只M4螺釘，卸下大螺母5及止退圈24，平面軸承，離合盤6。 C. 取下上刀體14，拆下外端齒8，螺桿7，銷盤26，離合銷25，反靠銷13（注意外端齒8，銷盤26相對于上刀體14的位置）。 D. 拆下電機，連接座23，端蓋18。 E. 從端蓋18端向連接座23端敲出蝸桿19及軸承。 F. 卸下中軸11，取出蝸輪10及平面軸承，卸下反靠盤12。 2) 裝配順序 A. 裝配時即將所

16、有零件清洗上油，傳動部分上潤滑脂。 B. 按拆卸反順序裝配。 C. 刀架在嚙合狀態(tài)時上刀體14與下刀體9應平行。反靠銷13應在反靠盤12槽中，離合銷25應在離合盤6平面上，大約離槽125度左右。 D. 使刀架鎖緊，調整磁鋼16與霍爾元件15的相對位置。 九、 電動刀架的電氣控制 電動刀架的電氣控制分強電和弱電兩部分，強電部分由三相電源驅動三相交流異步電機正反向旋轉，從而實現刀架的松開，轉位夾緊等動作；弱電部分由位置傳感器（霍爾元件3120μ）組成。每一個霍爾元件相對于刀架一格工位，根據數控系統(tǒng)的不同，霍爾元件的接線方式也不同，現分別說明： 1. 3/5T型 換刀時數控

17、系統(tǒng)將相應的刀位線（T1-T4）接地，然后等待回答信號，刀架的松開，轉位，夾緊動作全部有控制箱完成。 2. 15T型 換刀時，數控系統(tǒng)將正轉信號置地，然后檢測相應刀位線（T1-T4），當刀架到位后，撤銷正轉信號，同時給出反轉信號，等刀架夾緊后撤銷反轉信號。 十 刀架的加工 毛胚：鍛打毛胚（具有所需的強度和硬度） 刀具：普通硬脂合金刀 下例為FANUC 0i MC程序（B類宏程序） TLCK6130E 刀架的加工 如圖所示，無論是加工平面，還是圓柱面，以及螺紋和端面齒，我都采用了宏程序，雖然現代制造技術在

18、各種CAD/CAM軟件應用下日趨成熟，從規(guī)模較大的的各種企業(yè)，到那些僅有1~2臺數控或加工中心的數控“加工店”，隨處可見UG MasterCAM Pro/E CAXA 等知名CAD/CAM軟件的陰影。 個人認為：在能應用手工編程的地方盡量不使用自動編程，在必要的地方可以采用自動編程，宏程序確實也有廣泛的應用空間，并且能方便工人編程，鍛煉工人的編程能力，幫助工人更加深入地了解自動編程的本質，提高數控加工工藝水平。 梯形螺紋程序 對于梯形螺紋，尤其是螺距比較大的，在加工上比較困難，第一是配到合適的刀具，二是隨著加工的深度越來越難，幾乎是整個刀頭都在受力，刀具的溫度也持續(xù)增高，這時很容易把

19、刀頭損壞，而下面的這個程序就保證了羅紋刀的受力均勻，從開始到結束都是大部分都是刀尖在受力，這樣減少的受力范圍，增加了刀具的壽命，即使在無切削液的狀態(tài)下，都能完成加工，從而保證了一次加工的可能性。 如圖所是： O1234; G40G97G99; M03S400T0101; #2=第一層吃刀量 #3=每層吃刀量 #4=螺紋角度 #5=螺紋高度； N5#10=TAN[#4]*#2; 步距 #1=0; #6=螺紋上端寬度； N10#11=#6-#10-#1; 螺紋每層刀的位置 G0X35.Z[#11+5];

20、 快速定位 G92X[35+#2]Z-50.F10.; #1=#1+#3; 每次變化量 #12=#6-2*#10; 判斷每一層的長度 IF[#1LE[#12]]GOTO10; #2=#2+#3; 判斷高度 IF[#2LE#5]GOTO5; G00Z50.; 退刀 M05; M30; O1234； G54G90G00X50.Y0.Z10.;； M3S1500; G00X50.Y0.Z10.;

21、 #1=-0.5； N10G1Z[#1]; #2=100; #3=80; #4=0; N20#24=#2*COS[#4]; #25=#2*SIN[#4]; G1X[#24]Y[#25]; #24=#3*COS[#4]; #25=#3*SIN[#4]; G1X[#24]Y[#25]; #24=#3*COS[#4+9]; #25=#3*SIN[#4+9]; G1X[#24]Y[#25]; #24=#2*COS[#4+9]; #25=#2*SIN[#4+9]; G1X[#24]Y[#25]; #4=#4+18; IF[#4LE342]GOTO20; #1=#1-0.5; IF[#1GE-3.5]GOTO10; GOOZ100.; M5; M30; 17