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3 刀架系统
3.1 刀架系统在数控车床中的作用
数控车床是先进制造业的基础机械，是最典型的多品种、小批量、高技术含量的机电一体化产品。刀架作为数控车床中的一个必备的配套产品向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展，因此，对刀架的性能有了更高的要求。但是目前在我国的市场上，对刀架的控制都采用离散元件制作，控制性能差，自动化程度低，故障率高，而且针对不同的型号采用不同的控制系统，使用复杂。特别是针对一些高档系统已不能完全满足需要，这就需要一种智能化的控制驱动器。即我们说所的刀架系统。
3.2 传统刀架系统类型
1、 转塔式刀架换刀
回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工时的切削抗力。由于车削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置，对于数控车床来说，加工过程中刀具位置不进入人工调整，因此更有必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转位之后，具有尽可能高的重复定位精度。
因此，回转刀架自动换刀装置的刀架可设计为四方形、751角形或其他形式。回转刀架的工作循环是：刀架接收数控装置的指令——松开——转到指令要求的位置——夹紧——发出转位结束的信号。我们在下一章将着重对四方形进行设计改造。
自动转位刀架的结构如图3.1所示。当自动转位刀架转位时，微电机通过齿轮、蜗轮蜗杆带动丝杠转动，使丝杠螺母连同方刀架一起上升，使端面齿盘脱离啮合，当螺母上升到一定高度时，与丝杠一起旋转的拨块，便通过碰销拨动方刀架转位，方刀架转过一定角度后，粗定位销插入斜面槽，粗定位开关发信号，停转，控制系统将该位置的编码与所需刀具编码加以比较，如相同，则选定此位，控制系统控制电机反转，由于斜面销的棘轮作用，方刀架只能下降而不能转动，使端面齿盘啮合。当方刀架下降到底后，电机仍继续回转，使方刀架被压紧。当压紧力到达预定值时，压力开关发出停机信号，整个过程结束。
图3.1 自动转位刀架的结构
2、转塔式换刀装置换刀
转塔式自动换刀装置利用转塔的转位来更换主轴头以实现自动换刀。在带有刀具是数控钻镗铣床上，用轴转塔头来换刀就更加简单了。机床的主轴转塔头就是一个转塔刀库，转塔头可设计为立式和卧式两种。如图3.2所示，图为数控转塔式镗铣床的外观图，八方形转塔头装有八根主轴，每根主轴上装有一把刀具。根据工序的要求，按顺序自动地将装有所需要的刀具主轴转到工作位置，实现自动换刀，同时接通主传动。不处在工作位置的主轴便与主传动脱开。转塔头的转位（即换刀）由槽轮机构来实现，每次换刀包括转塔头脱开主轴传动、转塔头抬起、转塔头转位和转塔头定位压紧等步骤。最后主轴传动重新接通，这样完成了转塔头转位、定位动作的全过程。
图3.2 数控转塔式镗铣床的外观图
这种自动换刀装置储存的刀具数量较少，适用于加工较简单的工件。其优点是结构简单，省去了自动松夹、卸刀、装刀、夹紧以及刀具搬运等一系列复杂的操作，从而提高了换刀的可靠性，并显著的缩短了换刀时间。但由于空间位置的限制，主轴部件的结构不可能设计得十分坚实，因而影响了主轴系统的刚度。他适用于工序较少，精度要求不太高的数控钻床铣床等。
如图3.3所示：
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