摘 要： 在人们生活水平不断提高的今天 ， 越来越多的微电子技术、 计算机技术和 自动化技 术进入 到人们 日常生活和生产之中 ， 车床作为 工业生产 中 不可缺少 的一部分 ， 如何有效提高其工作效率和产 品质量、 降低生产成本成为业界研究焦点。本文就重型数控 立式车床垂直刀架的设计做 了探讨， 简单的

  随着科 学技术的飞速发展 ， 社会对各类 机械产品的质量 、 效率和废 品 回收率提 出了新的要求 ， 为 了更好的保证企业生产安全性、 高效性 ， 以数控 技术为核 心的车床 由此产生 ， 也就是我们当今所说的数控机床 。数控机床 与普通 的机床一致 ， 都具备一个科学、 有效的系统， 也就是刀架系统 。这里 我们就重 型数控立式车床 中的垂直刀架设计要点做 了简单 的分析 。 １ 刀 架 系统 概 述 刀架系统是机床 系统 中最为 关键的部分 ，是车床运 行的主要传 动体 系。目前的数控 机床中， 由于刀架系 统是 电动系统 的一部分， 是由电力系统 全权控制， 无需要在 工作中另外添加 液压油或者其他 的动力之源 ， 因 此 在 刀 架 系 统 的 处 理 当 中 复 杂程 度 较 低 。在 工 作 中 ， 合 理 的选 择 刀架 系 统 可 以 有效的缩短工作时间、 减少加工误差、 提高产品的精确度 。 １ ． １ 刀 架 系 统 的 产生 在 车 床 运 行 和加 工 中 ，选 择 合 适 的刀 架 可 以有 效 的提 高 工 作 效 率 、 增 加车床工作的连续性 和适应 性，尤其是在那些形状 复杂 的零件 加工中 ， 除 了能够科学的进行系 统控制 外，还能对相关 的执行机构提 出不 同的要求，

  这样方便了灵活、 科 学 的 运 用 各 种 加 工模 式 。 １ ． ２ 刀 架 的 基 本 结构

  是高 电平转为低电平的模式 ， 它通过信号采集体系对 电路 中瞬间发出的信 号进行采集， 然后保 持操作一 直， 从而使得整个集电线路得 到正常 工作 。 ２ ． ２重型数控立式车床 垂直刀架 自动换刀设计 在重型数控立式车床 垂直刀架 系统中，电动刀塔的设计尤为关键 ， 它 通常都是 由电动机、 制动器 以及 保护开关三个部分 组成， 我们通 常也可 以 将其看成是一个三相一体的电动机 。一般情 况下。 制动器都是安装在 电动 机 的后端 表层盖上面 ，通过 制动器 的线 圈与开 关保护装置来进 行 电气控

  接触 器 Ｋ Ｍ１ 控制 电动机正转 ， 接触器 ＫＭ２控制 电动机反转 ， 接触器

  ＫＭ１ 、 Ｋ Ｍ２分 别 由继 电器 Ｋ Ｍ１ 、 Ｋ Ｍ２ 控制 。 断路 器 Ｑ Ｆ实 现 电 动机 的短 路 和

  过 载保护 。继 电器 Ｋ Ｍ３控制 电动机的制动器线闭合 ， 电动机后 端的制动器线 圈获电动作 ， 电动机处 于松开状态 ， 当Ｋ Ｍ３断开 ， 制动器线 圈断电， 电动 机 啊 处 于 锁 紧 状 态 。当 电动 刀 架 转 到 日标 位 置 的 前 一 位置 时 ， 继电器 ＫＭ４获电动作，预分度电磁铁线 圈获 电，当 电动刀架到换 到位置 时， 电磁铁推动插销移动 ， 分度到位检测接近开关 Ｓ Ｑ１ 发 出信号 ， 停止 电动 机转动， 电动机反转进行锁紧 。锁紧到位后， 接近开 关 Ｓ Ｑ２发出信 号， 继电 器Ｋ Ａ ３获 电动作， 电动机制动， 完成换刀控制后 ， Ｋ Ａ ４ 、 ＫＡ ３断电。 ２ ＿ ３重 型数 控 立 式 车 床 垂 直 刀 架 换 刀 系 统 设 计 数控车床 中电动刀架上夹持各种不 同用途 的刀 具， 通过 旋转分度定位 来实现机床的换刀动作 。 下面 以电动刀架 Ｂ ＷＤ ４ ０ — １ 为例 ， 分析数控车床 自 动换刀的 Ｐ Ｌ Ｅ控 制 过 程 。 电动刀架 为六工位， 采用蜗杆 蜗轮传动 ， 刀 架 电 动 机 正 转 实现 刀 架 松 开并进行分度， 反转进行锁 紧并定位 。 电动机的正反转 由接触器 Ｋ Ｍ６ ． 、 Ｋ Ｍ７ 控制 ， 刀架 的松开和 锁紧靠微动行程开关 Ｓ Ｑ１ 进 行检测 ， 刀架 的分 度 由刀 架 电动机后端的角度编码器进行检测 。（ 图２ ）

  在重型数控立式车床 中， 刀架 系统通 常都 是当做 动作执 行部件来处理 的， 它的构成主要包含了驱动装置 、 分度装置 、 定位装置 、 发信装置、 装刀装 置和换刀系统等。 ２ 重 型 数 控 立式 车床 垂 直 刀架 设 计 要 点 重型数控 立式车床垂 直刀架的设计 与车 床刀架系统 的运 行原理息 息 相关 ， 它在 设计中是通过将刀架 抬起、 刀架转位 、 刀架定位 、 刀 架夹紧等方 面构成 ， 然后通过可编程控制器对整个刀架系统进行 串联与合并 。在运行 过程 中， 当Ｐ Ｌ Ｃ应 用 程 序 的信 号 从控 制 面 板 传 出 时 ， 刀 架 换 刀 系 统 及 时 的 接 到 指 令 并 发 出换 刀 操 作 ， 此时换刀控制 系统相继运行 ， 并且控制刀架进 行转为和定位 。如果刀架的实际位置与发 出指令 的位置 不相 符， 那么 Ｐ Ｌ Ｃ 也会及时的发 出反锁转进的新指令 ， 并且及时的启动延 时与更 改指令 。 ２ ． １重型数控立式车床垂直刀架控制系统 在 当今 的车床控制 系 统设计 中， Ｐ Ｌ Ｃ 系 统 一 直 发 挥 着 不 可 替 代 的 作 用， 它通常都 是 由 Ｃ Ｎ Ｃ和 Ｐ Ｌ Ｃ两个部分 构成 的， 其中 Ｃ Ｎ Ｃ主 要是 以数 据 的运算和管理为主 的， 而Ｐ Ｌ Ｃ则是将各种编码 、 指令转 变成为实 际操 作需 要的装置， 它是以微处理器为基础 的通用型现代化 、 自动化控制 装置 ， 这种 装置 具备反 应速度快 、 工作 效率 高、 安全可靠的优势。 在重型数控立式车床垂 直刀架 的设计 中， 整个 刀架系统分为四个不 同 的刀位 ， 每一个刀位在接收到控 制器指令 的时候 ， 整个 刀架会 发生运动 ， 并 且及时的经过相应的工位，此时通过 电动机反转 来将 刀具插 入到刀位 ， 并