《數控機床機械裝調技術》教案項目名稱項目四數控車床刀架部件裝配任務名稱任務一數控車床回轉刀架的結構課時分配4理論課時1實踐課時3授課班級教學目標1．熟悉回轉刀架的機械結構，能看懂圖紙。2．掌握回轉刀架的轉位過程。重點、難點重點回轉刀架的機械結構難點掌握回轉刀架的轉位過程。教學方法與手段教學方法：以項目教學法為主，靈活運用“情景導入”“案例分析”“任務驅動”“實驗演示”等多種教學方法，引導學生主動參與，積極思考，通過自主探究、合作學習、角色扮演等方式，將教學過程轉化成為學生探求新知掌握新知的過程關的。教學手段：多媒體教學，PPT，網絡資源、亞龍YL-558型數控實訓設備教學評價以小組為單位進行成果驗收，填寫評價反饋表。教師進行點評，強調正確做法，完成知識的內化。教學過程教學內容學生活動教師活動課前準備情景導入知識引導任務實施任務評價學生課前預習相關內容播放一段工廠中數控機床刀架轉位的視頻。隨著數控技術的發展，數控機床被普遍的應用在了生產中代替了傳統的機床，因此工廠中不僅需要大量的數控機床的操作人員，也需要相應的設備維護人員，而這正是學習本課程的原因。一、典型刀架分類數控車床使用的是刀架是最簡單的自動換刀裝置，按照結構形式劃分，可以分為：排刀式刀架、轉盤式架、轉塔式刀架等，如圖4-1~圖4-3所示。按照驅動形式劃分，有液壓驅動和電動機驅動兩種。圖4-1液壓驅動刀架圖4-2四方回轉刀架實物圖圖4-3排刀式刀架目前，國內數控車床刀架以電動為主，分為轉塔式和轉盤式兩種。轉塔式刀架有四、六工位兩種形式，主要用于簡易數控車床，其中四工位轉塔刀架習慣性稱為四方回轉刀架；轉盤式刀架有八、十等工位，可正、反方向旋轉，就近選刀，用于全功能數控車床。另外轉盤式刀架還有液壓刀架和電動機驅動刀架。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。二、四方回轉刀架的結構圖4-4所示為一種螺旋升降立式四方回轉刀架的結構簡圖，其回轉軸與機床主軸垂直布置，結構簡單，經濟型數控車床多采用這種刀架。回轉式刀架上回轉頭各刀座用于安裝各種不同用途的刀具，通過回轉頭的旋轉、分度和定位，實現機床的自動換刀。圖4-2是四方回轉刀架的實物圖。1—電動機2—聯軸器3—蝸桿軸4—蝸輪絲杠5—刀架底座6—粗定位盤7—刀架體8—球頭銷9—轉位套10—電刷座11—發信體12—螺母13、14—電刷15—粗定位銷刀架全剖視圖b）刀架底座內部結構圖c）刀架轉位結構視圖圖4-4四方回轉刀架結構簡圖三、回轉刀架換刀動作分析刀架機構的動作過程主要的環節如圖4-5所示。具體換刀過程根據圖4-4的結構簡圖描述如下：（1）刀架抬起。當數控裝置發出換刀指令后，電動機1啟動正轉→蝸桿軸3轉運（1和3通過平鍵套筒聯軸器2連接）→蝸輪絲杠4（蝸輪與絲杠為整體結構）轉運→刀架體7抬起（刀架體的內孔加工有螺紋，與絲杠連接。當蝸輪開始轉運時，由于刀架底座5和刀架體上的端面齒處在嚙合狀態，且蝸輪絲杠軸向固定，基于“螺桿原地回轉、螺母移動”的原理，故刀架體向上移動）。（2）刀架轉位。當刀架體抬起至一定距離后，端面齒脫開，轉位套9用銷釘與蝸輪絲杠4連接，隨著蝸輪絲杠一起轉運，當端面齒完全脫開時，轉位套正好轉過160?，球頭銷8在彈簧力的作用下進入轉位套的槽中，帶動刀架體轉位。（3）刀架定位。刀架體7轉運時帶動著電刷座10轉運，當轉到程序指定的刀號時，粗定位銷14在彈簧力的作用下進入粗定位盤6的槽中進行粗定位，同時，電刷13接觸導體使電動機1反轉。由于粗定位槽的限制，刀架體7不能轉運，使其在該位置垂直落下，刀架體和刀架底座上的端面齒嚙合實現精確定位。（4）夾緊刀架。電動機繼續反轉，此時蝸輪停止轉運，蝸桿軸3自身轉動，當兩端面齒增加到一定夾緊力時，電動機停止轉運。一、工量具準備銅棒、螺釘旋具、橡皮錘、百分表、套筒扳手、活動扳手、內六角扳手等。二、回轉刀架的拆卸及裝配過程1.學會回轉刀架的拆卸過程按照表4-1回轉刀架拆卸過程完成刀架拆卸，拆卸過程中注意選擇合適的工具。2．回轉刀架的裝配過程裝配過程是拆卸過程的反過程，裝配可根據結構簡圖4-4，把各零件裝配起來，實現刀架的轉位功能。（1）清洗各部件，注意兩對銷子不能搞錯，并在旋轉部位加清潔黃油。端齒部位及下刀體旋轉面加注清潔機油。（2）將蝸輪，推力軸承墊圈，推力滾針軸承，主軸從下刀體底部裝入。（3）從上面裝上螺桿，螺桿下部的兩凸臺安裝入蝸輪的兩槽中。（4）將兩反靠銷沾上黃油后插入螺母上的兩個孔，將上刀體，外端齒，螺母旋入螺桿，旋至螺桿超出螺母1~2mm左右，從螺母上面將彈簧和離合銷分別裝入兩反靠銷孔中。裝上離合盤（離合盤與螺桿連接的圓柱銷孔是不對稱的，注意位置。）轉動上刀體，使離合銷插入離合盤槽中。（5）裝上軸承，小鍵，止退圈，大螺母。（大螺母的緊松以刀架在松開狀態大螺母旋緊后再反向松開30~40度為準。）（6）手動旋轉蝸桿軸端內六角，使每個刀位能正常鎖緊，松開，轉位。（如刀架轉到位后鎖不下去，有可能是由于蝸輪，軸承，主軸的尺寸有積累誤差而影響離合銷，反靠銷的總長，可適當縮短離合銷的長度來解決。如刀架鎖緊時錯位，有可能是離合銷和反靠銷加起來的總長短了，可增加離合銷的長度。離合銷與反靠銷的總長以刀架在鎖緊時，比反靠銷在反靠盤槽中離合銷在離合盤的下平面的長度短0.1~0.15毫米為準）（7）擰上大螺母上的放松螺釘。（8）裝上發訊盤，接上信號線。（注意發訊盤的霍爾元件位置基本與磁鋼對齊，紅線接+，綠線接-，其他根據刀位號以順時針黃，橙，藍，白連接）（9）將刀架裝上機床，通電試運行看是否正常。三、回轉刀架的日常維護工作刀架的維護與維修一定要緊密結合起來，維修中容易出現故障的地方，就是要重點維護。關于刀架的維護，主要包括以下幾個方面。（1）每次上下班前清掃散落在刀架表面上的灰塵和切屑。刀架體類部件容易積留一些切屑，粘連在一起時清理起來很費事，且容易與切削液混合引起氧化腐蝕等。而且，由于刀架體都是旋轉時抬起，到位時反轉落下，最容易將未及時清理的鐵屑卡在里面，故每次下班前應對刀架表面切屑、灰塵進行清理，防止其進入刀架體內。不要積集太多鐵屑（2）及時清理刀架體上的異物，防止其進入刀架內部。保證刀架換位的順暢無阻，有利于刀架回轉精度的保持；及時拆開清潔刀架內部機械接合處，否則容易產生故障，如內齒盤上有碎屑就會造成夾緊不牢或導致加工尺寸有變化。定期對電動刀架進行清潔處理，包括拆開電動刀架，定位齒盤進行清掃。如圖4-6所示。不要積集太多鐵屑刀塔注意防銹刀塔注意防銹圖4-6清理刀架體上的異物（3）嚴禁超負荷使用。（4）嚴禁撞擊、擠壓通往刀架的連線。（5）減少刀架被間斷撞擊（斷續切削）的機會，保持良好操作習慣，嚴防刀架與卡盤、尾座等部件的碰撞。（6）持刀架的潤滑良好，定期檢查刀架內部潤滑情況。如果潤滑不良，易造成旋轉件研死，導致刀架不能啟動，如圖4-7所示。圖4-7刀架內部潤滑（7）盡可能減少腐蝕性液體的噴濺，無法避免時，下班后應及時擦拭、涂油。（8）注意刀架預緊力的大小要調節適度，如過大會導致刀架不能轉動。（9）經常檢查并緊固連線、傳感器元件盤（發信盤）、磁鐵，注意發信盤螺母連接是否緊固，如松動易引起刀架的越位（過沖）或轉不到位。（10）定期檢查刀架內部機械配合是否松動，否則容易造成刀架不能正常夾緊故障。（11）定期檢查刀架內部的反靠定位銷、彈簧、后靠棘輪等是否起作用，以免造成機械卡死。請根據表4-2總結評價內容對任務實施及職業素養養成情況進行綜合評價。預習學習內容觀看視頻學生聽講小組討論學生聽講小組討論學生聽講小組討論學生訓練學生訓練播放視頻，引導學生進行思考播放PPT知識講解知識講解知識講解教師巡回指導教師巡回指導課后作業1．自動換刀裝置的形式有哪幾種？各有什么應用場合和特點？2．回轉刀架在換刀過程中，主要是哪四個大動作？教學后記及改進江蘇省常熟中等專業學?！稊悼貦C床機械裝調技術》教案項目名稱項目四數控車床刀架部件裝配任務名稱任務二四方回轉式刀架的安裝與調試課時分配4理論課時1實踐課時3授課班級教學目標本任務通過對四方回轉刀架的安裝與調試操作訓練，熟悉各個部件的安裝順序，熟悉各部件的位置關系；掌握離合盤及離合銷的調整要領，能安裝螺母、止退圈、鍵、軸承，能安裝離合盤、離合銷、彈簧、反靠銷等部件；重點掌握霍爾元件的工作原理，能調整刀架位置。重點、難點重點霍爾元件的工作原理，能調整刀架位置。難點離合盤及離合銷的調整要領，能安裝螺母、止退圈、鍵、軸承，能安裝離合盤、離合銷、彈簧、反靠銷等部件教學方法與手段教學方法：以項目教學法為主，靈活運用“情景導入”“案例分析”“任務驅動”“實驗演示”等多種教學方法，引導學生主動參與，積極思考，通過自主探究、合作學習、角色扮演等方式，將教學過程轉化成為學生探求新知掌握新知的過程關的。教學手段：多媒體教學，PPT，網絡資源、亞龍YL-558型數控實訓設備教學評價以小組為單位進行成果驗收，填寫評價反饋表。教師進行點評，強調正確做法，完成知識的內化。教學過程教學內容學生活動教師活動課前準備情景導入知識引導任務實施任務評價學生課前預習相關內容播放一段工廠中數控機床刀架拆御的視頻。隨著數控技術的發展，數控機床被普遍的應用在了生產中代替了傳統的機床，因此工廠中不僅需要大量的數控機床的操作人員，也需要相應的設備維護人員，而這正是學習本課程的原因。一、霍爾元件的工作原理所謂霍爾效應，是指磁場作用于載流金屬導體、半導體中的載流子時，產生橫向電位差的物理現象。金屬的霍爾效應是1879年被美國物理學家霍爾發現的。當電流通過金屬箔片時，若在垂直于電流的方向施加磁場，則金屬箔片兩側面會出現橫向電位差。半導體中的霍爾效應比金屬箔片中更為明顯，而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現極強的霍爾效應。利用霍爾效應可以設計制成多種傳感器，如圖4-8所示?；魻栯娢徊頤H的基本關系為UH=RHIB/d（1）RH=1/nq（金屬）（2）式中RH——霍爾系數，單位為；n——載流子濃度或自由電子濃度；q——電子電量，單位為；I——通過的電流，單位為；B——垂直于I的磁感應強度，單位為；d——導體的厚度，單位為。對于半導體和鐵磁金屬，霍爾系數表達式與式（2）不同，此處從略。由于通電導線周圍存在磁場，其大小與導線中的電流成正比，故可以利用霍爾元件測量出磁場，就可確定導線電流的大小。利用這一原理可以設計制成霍爾電流傳感器。其優點是不與被測電路發生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于大電流傳感。若把霍爾元件置于電場強度為E、磁場強度為H的電磁場中，則在該元件中將產生電流I，元件上同時產生的霍爾電位差與電場強度E成正比，如果再測出該電磁場的磁場強度，則電磁場的功率密度瞬時值P可由P=EH確定。利用這種方法可以構成霍爾功率傳感器。如果把霍爾元件集成的開關按預定位置有規律地布置在物體上，當裝在運動物體上的永磁體經過它時，可以從測量電路上測得脈沖信號。根據脈沖信號列可以傳感出該運動物體的位移。若測出單位時間內發出的脈沖數，則可以確定其運動速度?；魻栐菓没魻栃陌雽w。二、霍爾原理在刀架中運用精度是一臺數控機床的生命，假如機床喪失了精度也就喪失了加工生產的意義了，數控機床精度的保障很大一部分源于霍爾元件的檢測精準性。在數控機床上常用到的是霍爾接近開關：霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍爾元件做成的開關，叫做霍爾開關。當磁性物件移近霍爾開關時，開關檢測面上的霍爾元件因產生霍爾效應而使開關內部電路狀態發生變化，由此識別附近有磁性物體存在，進而控制開關的通或斷。這種接近開關的檢測對象必須是磁性物體。用霍爾開關檢測刀位。如圖4-9所示，首先，得到換刀信號，即換刀開關接通先接通。隨后電動機通過驅動放大器正轉，刀架抬起，電動機繼續正轉，刀架轉過一個工位，霍爾元件檢測是否為所需刀位，若是，則電動機停轉延時再反轉刀架下降壓緊，若不是，電動機繼續正轉，刀架繼續轉位直至所需刀位。從執行圖與分析中可以看出霍爾元件在數控機床中的重要作用。它不但起到了檢測與反饋作用，而且也是數控機床精度可靠性的保障。一、工量具準備銅棒、螺釘旋具、鐵錘、百分表、套筒扳手、活動扳手、內六角扳手等，如圖4-10所示。圖4-10回轉刀架內部換刀機構拆裝使用工具二、回轉刀架內部換刀機構的安裝1．學會回轉刀架的安裝過程。如表4-3所示，進行回轉刀架的安裝，安裝過程中注意選擇合適的工具。三、刀架的調試1．刀架不能啟動（1）機械方面：刀架預緊力過大。當用六角扳手插入蝸桿端部旋轉時不易轉動，而用力時，可以轉動，但下次夾緊后刀架仍不能啟動。此種現象出現，可確定刀架不能啟動的原因是預緊力過大，可通過調小刀架電動機夾緊電流即可。刀架內部機械卡死。當從蝸桿端部轉動蝸桿時，順時針方向轉不動，其原因是機械卡死。首先，檢查夾緊裝置反靠定位銷是否在反靠棘輪槽內，若在，則需將反靠棘輪與螺桿連接銷孔回轉一個角度重新打孔連接；其次，檢查主軸螺母是否鎖死，如螺母鎖死，應重新調整；再次，由于潤滑不良造成旋轉件研死，此時，應拆開，觀察實際情況，加以潤滑處理。（2）電氣方面：電源不通、電動機不轉。檢查保險絲熔芯是否完好、電源開關是否良好接通、開關位置是否正確。當用萬用表測量電容時，電壓值是否在規定范圍內，可通過更換保險、調整開關位置、使接通部位接觸良好等相應措施來排除。除此以外，電源不通的原因還可考慮刀架與控制器之間、刀架內部有無斷線、電刷式霍爾元件位置變化導致不能正常通斷等情況。電源通，電動機反轉?？纱_定為電動機相序接反。通過檢查線路，變換相序排除之。手動換刀正常、機控不換刀。此時應重點檢查微機與刀架控制器引線、微機I/O接口及刀架到位回答信號。2．刀架連續運轉、到位不停由于刀架能夠連續運轉，所以，機械方面出現故障的可能性較小，主要從電氣方面檢查。檢查刀架到位信號是否發出，若沒有到位信號，則是發訊盤故障。此時可檢查：發訊盤彈性觸頭是否磨壞、發訊盤地線是否斷