1.结构与特点

电动刀架具有结构简单、控制容易、价格低廉等特点，它是国产普及型数控车床使用最为广泛、最简单的车床自动换刀装置。

电动刀架一般由专业厂家生产，产品有6刀位、4刀位等不同的规格，以4刀位电动刀架为常用。但是，一般的电动刀架只能用来装夹方柄车刀，且可安装的刀具数量少、刀架定位精度低，加上刀架只能单向回转选刀、其换刀时间长、加工效率低，因此，一般不能用于全功能型数控车床。

虽然，目前国内生产电动刀架的厂家较多，但刀架的内部结构与原理基本相同。以4刀位刀架为例，其内部结构原理如图3.3-18所示。

电动刀架由电动机1、蜗轮蜗杆副3/4、底座5、刀架体7、转位套9、刀位检测装置13等部件组成。车刀可通过刀架体上部的9个固定螺钉夹紧于刀架体上，电动机正转时，刀架体可在蜗轮蜗杆的带动下抬起、回转，进行换刀；电动机反转时，刀架体可通过蜗轮蜗杆、粗定位盘落下、夹紧。刀架的刀位检测一般使用霍尔元件，刀架的精确定位利用齿牙盘实现。

2.工作原理

电动刀架各部件的作用与换刀的动作原理如下。

（1）刀架抬起

当CNC执行换刀指令T时，如现行刀位与T指令要求的位置不符，CNC将输出刀架正转信号TL+，刀架电动机1将起动并正转。电动机可通过联轴器2、蜗杆3，带动上部加工有外螺纹的蜗轮轴4转动。

蜗轮轴4的内孔与中心轴外圆采用动配合，外螺纹与刀架体7的内螺纹结合；中心轴固定在底座5上，用于刀架体的回转支承。当电动机正转时，蜗轮轴4将绕中心轴旋转，由于正转刚开始时，刀架体7上的端面齿牙盘处在啮合状态，故刀架体不能转动；因此，蜗轮轴的转动，将通过其螺纹配合，使刀架体7向上抬起，并逐步脱开端面齿牙盘而松开。

（2）刀架转位(www.daowen.com)

当刀架体7抬到一定位置后，端面齿牙盘将被完全脱开，此时，与蜗轮轴4连接的转位套9将转过160°左右，使转位套9上的定位槽正好移动至与球头销8对准的位置，因此，球头销8将在弹簧力的作用下插入到转位套9的定位槽中，从而使得转位套带动刀架体7进行转位，实现刀具的交换。

刀架正转时，由于粗定位盘6上端面的定位槽沿正转方向为斜面退出，因此，正转时刀架体7上的定位销14将被逐步向上推出，而不影响刀架的正转运动。

图3.3-18 电动刀架结构原理

1—电动机 2—联轴器 3—蜗杆 4—蜗轮轴 5—底座 6—粗定位盘 7—刀架体 8—球头销 9—转位套 10—检测盘安装座 11—发信磁体 12—固定螺母 13—刀位检测盘 14—粗定位销

（3）刀架定位

刀架体7转动时，将带动刀位检测的发信磁体11转动，当发信磁体转到T代码指定刀位的检测霍尔元件上时，CNC将撤销刀架正转信号TL+、输出刀架反转信号TL-，使得刀架电动机1反转。

电动机反转时，定位销14在弹簧的作用下将沿粗定位盘6上端面的定位槽斜面反向进入定位槽中，刀架体的反转运动将被定位销所禁止，刀架体粗定位并停止转动。此时，蜗轮轴4的回转，将使刀架体7通过螺纹的配合，垂直落下。

（4）刀架锁紧

随着电动机反转的继续，刀架体7的端面齿牙盘将与底座5啮合，并锁紧。当锁紧后，电动机被堵转停止。CNC经过延时，撤销刀架反转信号TL-，结束换刀动作。