新型高效轉塔的應用

耿 欣 顧紅光

(①沈陽工學院，遼寧 撫順 113122;②沈陽機床成套設備有限責任公司，遼寧 沈陽 110142)

轉塔、刀庫等是數控機床的重要組成部分，選擇好轉塔或刀庫能夠大大提高機床加工節拍以及能夠達到更高的精度。轉塔與刀庫相比，轉塔控制靈活，動作快，故障率較低，但是能選用的刀具種類沒有刀庫多。在機床設計的時候，轉塔或刀庫應該是首要考慮及選取的部件，它直接決定了機床加工性能。同時轉塔的程序控制也是數控機床各部件中最復雜的部分，編制好的控制程序可以使轉塔更快速更準確地進行加工。

1 轉塔的結構及控制方式

轉塔的控制方式主要有液壓、霍爾元件，電動機、編碼器控制以及伺服電動機驅動控制等。本文介紹一種新式伺服轉塔，其控制方式為液壓和伺服電動機驅動。液壓負責主軸位與轉塔位切換的抬起落下控制，伺服電動機負責控制轉塔的旋轉換位及刀具旋轉加工。當工作時，主軸伺服電動機帶動轉塔前面的動力頭高速旋轉，完成鉆、銑、鏜等工序加工，當需要轉換工位時，可以通過液壓動作進行抬起，然后主軸切換到伺服軸狀態進行分度控制轉換工位。本轉塔配有外冷及內冷管路，可以進行工件的高速鉆銑冷卻。此轉塔共有8 個動力頭，可以一次裝夾最多8 種刀具。圖1 為轉塔外形及內部管路圖。

2 轉塔PLC 控制程序編制

此程序為應用德國力士樂系統的軟件編制的:

3 轉塔控制流程

本轉塔的動力頭旋轉及轉塔工位選擇旋轉都是通過同一臺伺服電動機來完成的。轉塔共有2 個狀態，即轉塔位及主軸位，抬起時為轉塔位，落下時為主軸位。當轉塔處在主軸位置時，伺服電動機旋轉時通過轉塔內部的齒輪結構傳遞到轉塔的動力頭，動力頭帶動刀具高速旋轉進行加工，此應用伺服電動機的主軸特性完成。當需要換刀具的時候，轉塔需要抬到轉塔位進行轉位，此應用伺服電動機的伺服軸分度功能完成。工作時首先把伺服電動機工作方式切換到主軸方式進行定向，即將主軸旋轉到轉塔零點處，通過信號開關檢測到位(即轉塔信號開關藍燈亮)。然后轉塔抬起(由液壓動作完成)，當轉塔抬起到位后，通過信號開關檢測到位(即轉塔信號開關紅燈亮)。將主軸方式切換到伺服軸方式下準備分度旋轉，同時進行所需目標刀號與實際刀號進行比較判斷是否需要短路徑旋轉，算出所需旋轉的角度，之后伺服軸按照計算出的角度進行旋轉(由伺服主電動機完成)。當旋轉到位之后(由編碼器檢測到位信號)，轉塔落下(由液壓動作完成)，通過信號開關檢測到位(即轉塔信號開關紅燈滅、黃燈亮)。圖2 為轉塔開關信號燈狀態圖，圖3 為轉塔開關內部結構圖。

4 結語

此轉塔共有8 個工位，可滿足一次裝夾完成鉆、銑、鏜孔、攻絲等多道工序。同時還具有轉速高、轉位速度快、定位精度高、故障點少、便于維修等優點，可以取代某些加工中心的刀庫，大大提高加工效率，也減少了機床的故障率。