多功能四工位电动刀架的制作方法

本实用新型一种多功能四工位电动刀架涉及的是车床上使用的电动刀架，可实现自动换刀和刀具状态监控，并可根据刀具状态反馈控制车床的运行。

背景技术：

电动刀架是数控车床的重要功能部件，其性能直接影响车床切削加工性能和运行可靠性。当前蜗轮蜗杆传动，齿盘啮合结构的电动刀架具有转位快、性能稳定、定位精度高等优点。但此类电动刀架大多功能较为单一，无法有效的进行加工过程刀具状态感知和监控。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对普通电动刀架的不足，提出一种多功能四工位电动刀架，通过加速度传感器、温度传感器实时采集刀具的温度和振动信息，通过电动刀架控制器对机床运行进行管控，可提高零件加工精度、延长刀具使用寿命、避免可能出现的生产事故，使得车床切削加工过程更加智能可管控。

本实用新型是采取以下技术方案实现的：

多功能四工位电动刀架，包括刀架本体、机夹车刀、信号采集盖和控制器；所述控制器独立设置，控制器采用plc控制器；

刀架本体采用蜗轮蜗杆传动，离合销和离合盘导向，上刀体和下刀体的端面齿相互啮合定位锁紧的结构；

刀架本体包括机、联轴器、下刀体、中轴、上刀体、蜗杆、轴承、蜗轮、螺杆、下离合盘、离合销、上离合盘、推力球轴承、止退圈、发讯盘和罩座；

联轴器为卡套式结构，将电机转子和蜗杆连接起来；

两个轴承分别装配在下刀体内，并位于蜗杆的两端；

下刀体为长方体结构，上表面设有端面齿；

中轴固定在下刀体上，中轴上部为中空的圆管，圆管顶部设有外螺纹；中轴下部为圆盘，在圆盘上有定位台阶，用于和下刀体的装配定位；在中轴上同轴安装有蜗轮、螺杆、上离合盘、推力球轴承、止退圈和发讯盘；所述蜗轮同心安装于中轴下部圆盘上表面，螺杆与蜗轮通过键槽配合；上离合盘与螺杆通过两个定位销配合，当电机带动螺杆转动时，蜗轮、螺杆、上离合盘保持同步转动；上离合盘上方依次装有推力球轴承、止退圈和发讯盘，并通过螺母紧固。

上刀体为长方体结构，沿外侧四壁有一内凹平台，用于放置机夹车刀，螺钉通过上刀体上表面将机夹车刀紧固在内凹平台内；上刀体中部设有带内螺纹的通孔，该内螺纹与螺杆上的外螺纹相配合；上刀体下表面设有端面齿，与下刀体上表面的端面齿相啮合。

上离合盘中间设有上离合盘通孔，该上离合盘通孔直径大于中轴管径；上离合盘通过两定位销固定在螺杆上端，上离合盘与螺杆同步旋转；上离合盘的下表面有一贯穿圆心的径向凹槽，凹槽剖面呈直角梯形状，两离合销顶端分别被限位于上离合盘圆心两侧的凹槽内。

下离合盘中间设有下离合盘通孔，下离合盘通孔直径大于螺杆管径；下离合盘套在螺杆上，被螺钉固定在下刀体上；下离合盘上表面有四个径向凹槽，在圆周上两两间相隔90度，凹槽剖面呈直角梯形状，凹槽底部的两个角沿顺时针方向分别为90度和145度，即构成一直角坡与一斜坡；

离合销上端设置在上离合盘下表面凹槽内，离合销下端与下离合盘上表面直接接触。

进一步的，离合销为一弹性可伸缩支撑机构，由上帽体、下帽体和弹簧构成；上帽体、下帽体均为圆柱状盖体，顶部纵剖面为直角梯形状，分别与上下离合盘上的直角梯形状凹槽相配合；弹簧被装配在两帽体间；下帽体中部有外凸的支撑杆，两离合销分别装配在下刀体内部的两通孔内，下帽体上的支撑杆起到支撑下刀体重量、定位导向作用；由于弹簧的支撑作用，离合销上端被限位于上离合盘下表面凹槽内，离合销下端与下离合盘上表面直接接触。

推力球轴承安装于中轴上位于上离合盘的上表面。

止退圈安装于推力球轴承的上表面，通过放置在中轴键槽里的楔键固定进行定位，止退圈上方通过止退圈紧固螺母进行紧固，止退圈的作用是限制上离合盘向上运动的位置。

发讯盘定位齿圈安装于中轴上，位于止退圈紧固螺母上方，通过发讯盘定位齿圈内侧的定位键和中轴的定位键槽进行定位。

发讯盘通过内侧的齿与发讯盘定位齿圈外侧齿进行定位，发讯盘内圆周方向均布四个霍尔传感器，分别对应四个刀位。

进一步的，在中轴上端设有中轴走线孔，用于发讯盘上的霍尔传感器供电线、信号线的走线。

进一步的，发讯盘紧固螺母将发讯盘固定在中轴上。

罩座通过螺钉固定在上刀体顶端，罩座内部凹槽内安装有一磁铁，当上刀体旋转时，磁铁会接近发讯盘上的各个霍尔传感器，霍尔传感器发出信号，从而获取刀架位置。

机夹车刀包括刀体、固定块、刀片和垫片状温度传感器；刀片以及垫片状温度传感器上均开有直径一致的装配孔；所述刀体的上部设有固定块，固定块一端通过螺钉与刀体固定；螺钉依次穿过固定块的另一端定位孔、垫片状温度传感器和刀片上的装配孔，将刀片和垫片状温度传感器紧固在刀体上；刀体前后有第一通孔，位于垫片状温度传感器后侧中心位置至刀体后端面，刀体上表面中部有第二通孔，第二通孔与第一通孔垂直相连，用于垫片状温度传感器的走线；机夹车刀通过螺钉装夹在刀架本体的上刀体内凹平台上；刀架本体可以同时装夹4把机夹车刀。

信号采集盖装配在刀架本体上，信息采集盖用于采集机夹车刀刀片的温度和振动信息；信号采集盖包括电磁屏蔽层、无线充电发射模块、无线充电接收模块、内铝盖、外铝盖、固定支架、加速度传感器、无线传感器和红外温度传感器等。

内铝盖中空，内铝盖装有三层抽屉，从上至下分别是上抽屉、中抽屉和下抽屉，上抽屉放置无线传感器，通过无线方式将汇总的温度、加速度信息发送到独立设置的控制器中；中抽屉放置加速度传感器，采集刀体振动信息（经由上刀体传递而来）；下抽屉放置无线充电接收模块（将磁能转换为电能），给加速度传感器、无线传感器、红外温度传感器、机夹车刀上的温度传感器提供直流电源。

在无线充电接收模块正下方设有与刀架本体中轴螺纹连接的无线充电发射模块（将电能转换为磁能）和电磁屏蔽层；无线充电发射模块的供电电源通过中轴的通孔接入，电磁屏蔽层的作用是隔离无线充电模块的磁场，使下方发讯盘内霍尔传感器的工作不受干扰。所述电磁屏蔽层安装在中轴上端的凸台上，无线充电发射模块通过内螺纹与中轴顶端的外螺纹相配合固定。

进一步的，所述电磁屏蔽层与刀架本体磁座上端留有1mm的距离，防止刀架转动时产生摩擦。

外铝盖的端面直径大于内铝盖端面直径，外铝盖套合在内铝盖上；在外铝盖上方设置有固定支架，所述固定支架为工字形，两端为平行的横向支架，竖向支架的两端通过螺钉分别与横向支架相连，竖向支架的中部开有两个螺孔，通过螺钉将固定支架安装在外铝盖的上部；在横向支架的两端均有长条孔，通过上下两个螺母与红外温度传感器上的外螺纹配合将其固定在横向支架上；外铝盖上固定支架兼具内铝盖中无线传感器天线的功能；红外温度传感器用于非接触式监测机夹车刀上刀片温度。

进一步的，通过调节横向支架与纵向支架的角度及调节红外温度传感器在横向支架长孔中的位置，使红外温度传感器的探头对准机夹车刀的刀片。

所述上刀体发讯盘中的四个霍尔传感器通过有线的方式与控制器相连，用于感知电动刀架当前工位；信号采集盖中加速度传感器、红外温度传感器、机夹车刀上垫片状温度传感器信号通过有线方式传递给无线传感器，无线传感器通过无线方式将上述信号发送给控制器。

进一步的，在上刀体的内凹平台上开有通孔，便于机夹车刀上温度传感器的走线。

进一步的，所述无线传感器通过螺钉固定在上抽屉内；加速度传感器通过螺钉固定在中抽屉内；无线充电接收模块通过螺钉固定在下抽屉内。

进一步的，在信号采集盖的外铝盖和内铝盖底部均设有固定座，在固定座周围均匀地开有固定孔，通过螺钉穿过固定孔后，与刀架本体的上刀体相固定。所述外铝盖起防水及防粉尘作用。

进一步的，在内铝盖的上端外侧设有对称走线孔，在外铝盖上端外侧对称设有下弯走线管，用于固定支架上红外温度传感器、机夹车刀上垫片状温度传感器的供电及信号走线，内铝盖内无线充电接收模块向加速度传感器、无线传感器、红外温度传感器、垫片状温度传感器供电，加速度传感器、红外温度传感器、垫片状温度传感器采集到的数据经内铝盖内无线传感器发送给控制器。走线管的孔口朝下，能更好的起到防水和防粉尘的作用。

进一步的，所述上抽屉、中抽屉和下抽屉的抽屉底部均镂空，为走线提供方便；进一步的，无线充电接收模块放置在下抽屉。

机夹车刀上的垫片状温度传感器代替机夹车刀上的传统垫片，从而能更精准感知机夹车刀刀片温度，提升监测效果。

进一步的，所述电机为市售的三相交流异步电机。

本实用新型电动刀架的工作原理：

本实用新型电机驱动上刀体相对于下刀体转动，带动机夹车刀转动，刀架本体中发讯盘上设置有霍尔传感器，机夹车刀上设置有垫片状温度传感器，内铝盖里设置有加速度传感器，固定支架上设置有四个红外温度传感器，对应四把机夹车刀，能够实时监测机夹车刀的位置、温度和振动，通过控制器实现自动换刀和刀具状态监控，并可根据刀具状态反馈控制车床的运行。

在换刀时，上刀体旋转，无线充电发射模块与中轴保持固定不动；无线充电接收模块固定在上刀体上的内铝盖下层抽屉中，会跟随上刀体一起转动；通过无线充电发射模块和接收模块实现了对旋转部件中各传感器的的非接触式持续供电；通过无线传感器实现了旋转部件中各传感器信号的输出。

实用新型优点：多功能电动刀架采用蜗杆传动、齿盘啮合的工作原理，定位精度高，装刀方便；配有霍尔传感器、加速度传感器、温度传感器，采用plc作为控制器，可以通过触摸屏观测和控制电动刀架刀具的状态信息，具有通用性，能有效的进行加工过程状态感知和监控。本实用新型可在普通四工位电动刀架基础上加以改造，充分利用原有设备进行智能化升级改造。本实用新型尤其适用于普通车床手动刀架的升级改造，可使普通车床较为经济的实现换刀自动化及刀具工作异常情况的预警及处理，提升生产效率和智能化水平。

附图说明

图1是本实用新型中的刀架本体结构示意图；

图2是本实用新型刀架本体的中轴结构示意图；

图3是装设在中轴上的部件安装顺序图；

图4是本实用新型刀架本体的中轴安装部件的结构爆炸图；

图5是本实用新型刀架本体结构爆炸图；

图6是本实用新型中的信号采集盖爆炸结构示意图；

图7是本实用新型中的机夹车刀爆炸结构示意图；

图8是本实用新型三部分装配结构示意图；

图9是本实用新型的结构示意图；

图10是图9的左视图；

图11是本实用新型的电动刀架主电路电气原理图；

图12是本实用新型的电动刀架控制电路电气原理图；

图13是本实用新型的自动选刀流程图；

图14是本实用新型的点动选刀程序流程图；

图15是本实用新型的传感器监测信息控制流程图；

图中：

100、刀架本体，101、电机，102、套筒，103、下刀体，104、电机安装座，105、上刀体，106、中轴，106-1、圆盘，106-2、中轴走线孔，107、垫片，108、推力球轴承，109、止退圈，110、发讯盘定位齿圈，111、发讯盘，112、罩座，113、槽子，114、霍尔传感器，115、蜗杆，116、轴承，117、蜗轮，118、螺杆，119、下离合盘，120、离合销，121、上离合盘，122、楔键，123、止退圈紧固螺母，124、发讯盘紧固螺母；

200、信号采集盖，201、红外温度传感器，203、螺栓，204、固定支架，207、外铝盖，208、走线管，210、无线传感器，211、上抽屉，212、加速度传感器，213、中抽屉，215、无线充电接收模块，216、下抽屉，217、内铝盖，219、无线充电发射模块，220、电磁屏蔽层；

300、机夹车刀，301、螺钉，302、固定块，303、刀片，304、垫片状温度传感器，305、刀体，306、第一通孔，307、第二通孔。

具体实施方式

图6的信号采集盖爆炸结构示意图中，将支架向上爆炸，抽屉向右爆炸，其余分开上下爆炸。

图7的机夹车刀爆炸结构示意图中，带垫片的温度传感器移出，螺钉移出。

参照附图1～10，本实用新型多功能电动刀架，包括刀架本体100、机夹车刀300、信号采集盖200和控制器；

刀架本体100包括电机101、联轴器、下刀体103、中轴106、上刀体105、蜗杆115、轴承116、蜗轮117、螺杆118、下离合盘119、离合销120、上离合盘121、推力球轴承108、止退圈109、发讯盘111和罩座112；

联轴器将电机101转子和蜗杆连接起来；两个轴承116分别装配在下刀体103内，并位于蜗杆115的两端。

下刀体103为长方体结构，上表面设有端面齿；中轴106固定在下刀体103上。中轴106上部为中空的圆管，圆管顶部设有外螺纹；中轴106下部为圆盘106-1，在圆盘106-1上有定位台阶，用于和下刀体103的装配定位；在中轴106上同轴安装有蜗轮117、螺杆118、上离合盘121、推力球轴承108、止退圈109和发讯盘111；所述蜗轮117同心安装于中轴106下部圆盘上表面，螺杆118与蜗轮117通过键槽配合；上离合盘121与螺杆118通过两个定位销配合，当电机101带动蜗杆115转动时，蜗轮117、螺杆118、上离合盘121保持同步转动；上离合盘121上方依次装有推力球轴承108、止退圈109，123止退圈紧固螺母，发讯盘111和124发讯盘紧固螺母；。

在中轴106上端设有中轴走线孔106-2，用于发讯盘111上的霍尔传感器114供电线、信号线的走线。

上刀体105为长方体结构，沿外侧四壁有一内凹平台，用于放置机夹车刀，螺钉通过上刀体105上表面将机夹车刀300紧固在内凹平台内；上刀体105中部设有带内螺纹的通孔，该内螺纹与螺杆118上的外螺纹相配合；上刀体105下表面设有端面齿，与下刀体103上表面的端面齿相啮合。

上离合盘121中间设有上离合盘通孔，该上离合盘通孔直径大于中轴106管径；上离合盘121通过定位销固定在螺杆118上端，上离合盘121与螺杆118同步旋转；上离合盘121的下表面有一贯穿圆心的径向凹槽，凹槽剖面呈直角梯形状，两离合销顶端分别被限位于上离合盘121圆心两侧的凹槽内。

下离合盘119中间设有下离合盘通孔，下离合盘通孔直径大于螺杆118管径；下离合盘119套在螺杆118上，被螺钉固定在下刀体103上；下离合盘119上表面有四个径向凹槽，在圆周上两两间相隔90度，凹槽剖面呈直角梯形状，凹槽底部的两个角沿顺时针方向分别为90度和145度，即构成一直角坡与一斜坡；

离合销120为一弹性可伸缩支撑机构，由上帽体、下帽体和弹簧构成；上帽体、下帽体均为圆柱状盖体，顶部纵剖面为直角梯形状，分别与上下离合盘上的直角梯形状凹槽相配合；弹簧被装配在两帽体间；下帽体中部有外凸的支撑杆，两离合销分别装配在下刀体内部的两通孔内，下帽体上的支撑杆起到支撑下刀体重量、定位导向作用；由于弹簧的支撑作用，离合销120上端被限位于上离合盘121下表面凹槽内，离合销120下端与下离合盘119上表面直接接触。

推力球轴承108安装于中轴106上，位于上离合盘121的上表面。

止退圈109安装于推力球轴承108的上表面，通过放置在中轴106键槽里的楔键122固定进行定位，止退圈109上方通过止退圈紧固螺母123进行紧固，止退圈109的作用是限制上离合盘121向上运动的位置。

发讯盘定位齿圈110安装于中轴106上，位于止退圈紧固螺母123上方，通过发讯盘定位齿圈110内侧的定位键和中轴106的定位键槽进行定位。

发讯盘111通过内侧的齿与发讯盘定位齿圈110外侧齿进行定位，发讯盘111内圆周方向均布四个霍尔传感器114，分别对应四个刀位；发讯盘紧固螺母124将发讯盘111固定在中轴106上。

罩座112通过螺钉固定在上刀体105顶端，罩座112内部凹槽113内安装有一磁铁，当上刀体105旋转时，磁铁会接近发讯盘111上的各个霍尔传感器，霍尔传感器发出信号给控制器，从而获取刀架位置。

机夹车刀300包括刀体305、固定块302、刀片303和垫片状温度传感器304；刀片303以及垫片状温度传感器304上均开有直径一致的装配孔；所述刀体305的上部设有固定块302，固定块302一端通过螺钉301与刀体305固定；螺钉301依次穿过固定块302的另一端定位孔、垫片状温度传感器304和刀片303上的装配孔，将刀片303和垫片状温度传感器304紧固在刀体305上；刀体305前后有第一通孔306，位于垫片状温度传感器304后侧中心位置至刀体305后端面，刀体305上表面有第二通孔307，第二通孔307与第一通孔306垂直相连，用于垫片状温度传感器304的走线；机夹车刀300通过螺钉装夹在刀架本体的上刀体内凹平台上。

本实施例中，刀架本体100可以同时装夹4把机夹车刀300。

信号采集盖200装配在刀架本体100上，信息采集盖200用于采集机夹车刀300刀片303的温度和振动信息；信号采集盖200包括电磁屏蔽层220、无线充电发射模块219、无线充电接收模块215、内铝盖217、外铝盖207、固定支架204、加速度传感器212、无线传感器210和红外温度传感器201等。

内铝盖217中空，内铝盖217装有三层抽屉，从上至下分别是上抽屉211、中抽屉213和下抽屉216，上抽屉211放置无线传感器210，通过无线方式将汇总的温度、加速度信息发送到独立设置的控制器中；中抽屉213放置加速度传感器212，采集刀体振动信息（经由上刀体传递而来）；下抽屉216放置无线充电接收模块215（将磁能转换为电能），给加速度传感器212、无线传感器210、红外温度传感器201、机夹车刀300上的垫片状温度传感器304提供电源。

在无线充电接收模块215正下方设有与刀架本体中轴106螺纹连接的无线充电发射模块219（将电能转换为磁能）和电磁屏蔽层220；无线充电发射模块219的供电电源通过中轴106的通孔接入，电磁屏蔽层220的作用是隔离无线充电模块的磁场，使下方发讯盘111内霍尔传感器114的工作不受干扰。所述电磁屏蔽层220安装在中轴106上端的凸台上，无线充电发射模块219通过内螺纹与中轴106顶端的外螺纹相配合固定。

所述电磁屏蔽层220下端与刀架本体磁座上端留有1mm的距离，防止刀架转动时产生摩擦。

外铝盖207的端面直径大于内铝盖217端面直径，外铝盖207套合在内铝盖217上；在外铝盖207上方设置有固定支架204，所述固定支架204为工字形，两端为平行的为横向支架，竖向支架的两端通过螺栓分别与横向支架相连，竖向支架的中部开有两个螺孔，通过螺钉将固定支架安装在外铝盖207的上部；在横向支架的两端均有长条孔，通过上下两个螺母与红外温度传感器201上的外螺纹配合将其固定在横向支架上；外铝盖207上的固定支架204兼具内铝盖217中无线传感器210天线的功能；红外温度传感器201用于非接触式监测机夹车刀上刀片温度；可以通过调节横向支架与纵向支架的角度及调节红外温度传感器201在横向支架长孔中的位置，使红外温度传感201的探头对准机夹车刀300的刀片303。

所述上刀体发讯盘111中的四个霍尔传感器通过有线的方式与控制器相连，用于感知电动刀架当前工位；信号采集盖200中加速度传感器212、红外温度传感器201、机夹车刀300上垫片状温度传感器304的信号通过有线方式传递给无线传感器210，无线传感器210通过无线方式将上述信号发送给控制器。

在上刀体105的内凹平台上开有通孔，便于机夹车刀上温度传感器的走线。

在本实施例中，参照图6，所述无线传感器210通过螺钉固定在上抽屉211内；加速度传感器212通过螺钉固定在中抽屉213内；无线充电接收模块215通过螺钉固定在下抽屉216内。

在信号采集盖200的外铝盖207和内铝盖217底部均设有固定座，在固定座周围均匀地开有固定孔，通过螺钉穿过固定孔后，与刀架本体的上刀体105相固定。所述外铝盖207起防水防尘作用。

在内铝盖217的上端外侧设有对称走线孔，在外铝盖207上端外侧对称设有下弯走线管208，用于固定支架204上红外温度传感器201、机夹车刀300上垫片状温度传感器304的供电及信号走线，内铝盖217内无线充电接收模块215向加速度传感器212、无线传感器210、红外温度传感器201、垫片状温度传感器304供电，加速度传感器212、红外温度传感器201、垫片状温度传感器304采集到的数据经内铝盖217内无线传感器210发送出去。走线管208的孔口朝下，能更好的起到防水和防粉尘的作用。

所述上抽屉211、中抽屉213和下抽屉216的抽屉底部均镂空，为走线提供方便；进一步的，无线充电接收模块215放置在下抽屉216。

机夹车刀300采用垫片状温度传感器304，代替机夹车刀300上的传统垫片，从而能更精准感知机夹车刀刀片温度，提升监测效果。

刀架本体换刀工作原理如下：

换刀指令发出后，电机正转，通过蜗杆-蜗轮-螺杆传递转动，螺杆顺时针旋转。

上刀体中心的内螺纹与螺杆相配合，螺杆旋转时，上刀体有两种运动形式：跟随螺杆同步旋转、上升或下降，取决于上刀体圆周方向是否被限制了自由度。

初始位置时由于上刀体下刀体齿盘位于啮合状态，限制了上刀体的圆周方向旋转自由度，故上刀体开始沿螺杆的外螺纹抬升，当上下刀体磁盘完全脱离时，上刀体会跟随螺杆同步旋转。

与此同时，蜗杆顶端的上离合盘带动两个离合销与上刀体同步顺时针转动，离合销在下离合盘上表面顺时针滑动，每滑动四分之一圆周，会掉入下离合盘的直角梯形状凹槽中，并沿斜坡滑出凹槽。

当上刀体转动到目标刀位时（此时离合销下端位于下离合盘的凹槽内，罩座内磁铁转动到发讯盘上目标刀位对应霍尔传感器处），发讯盘上目标刀位霍尔传感器发出刀位信号给控制器，控制器控制电机停止正转，开始反转。

由于惯性作用，螺杆、上刀体、上离合盘、离合销先减速到零，此时离合销已经沿离合盘凹槽斜坡滑出目标刀位对应下离合盘凹槽，随后螺杆、上刀体、上离合盘、离合销再开始逆时针同步旋转，当离合销逆时针再次回到下目标刀位对应的下离合盘凹槽后，由于凹槽逆时针方向的坡是直角坡，限制了离合销的逆时针旋转，即限制了螺杆的圆周方向旋转自由度，但上刀体仍然有逆时针方向旋转的惯性，于是上刀体开始沿螺杆的外螺纹下降，上刀体的端面齿和下刀体的端面齿相啮合后完成精定位与锁紧。此时电机反转停止，换刀结束。

所述无线传感器可以使用基于zigbee、wifi或bluetooth技术的无线传感器；

加速度传感器使用压电式三轴加速度传感器，量程为5g；

无线充电模块由无线充电发射模块和无线充电接收模块构成，线充电发射模块输入电压为直流24v，无线充电接收模块输出电压为直流24v；

红外温度传感器量程为0-800℃；

机夹车刀上垫片状温度传感器的量程为0-800℃。

所述控制器包括plc控制器、触摸屏、无线传感器、声光报警器和外围电路；plc控制器分别与触摸屏、无线传感器以及声光报警器、中间继电器相连。

plc控制器为电动刀架控制器的核心，内部设定有换刀程序与温度、加速度数据采集处理程序。

触摸屏通过网线与plc控制器连接，通过触摸屏进行温度和加速度阈值的设置、自动或电动换刀控制、以及振动加速度历史数据的查询等功能；

无线传感器用于无线接收刀架本体上机夹车刀的温度、加速度信息，并将信息通过有线的方式发送给plc控制器。

声光报警器用于刀架工作状态的显示。正常工作时显示绿色；温度或加速度超过第一阈值时，显示黄色并闪烁；温度或加速度超过第二阈值时，显示红灯并闪烁、蜂鸣；

外围电路由漏电保护开关、熔断器、接触器、中间继电器、变压器、直流电源、端子排、电缆等构成，用于plc的供电及输出控制。

所述控制器用于控制电动刀架的工作方法如下：

1、自动选刀；

1-1）在触摸屏上选择所需刀位对应的按钮，触摸屏将信息发送给plc控制器；

1-2）plc控制器分析各霍尔传感器传来的信号，判断目标刀位是否为电动刀架当前刀位，如果是当前刀位则不动作；如果不是当前刀位，则进入步骤1-3）；

1-3）驱动电机正转所对应的中间继电器得电，该中间继电器得电后驱动电机正转交流接触器线圈得电，接通正转三相电源，电机开始正转，带动刀架本体上刀体开始顺时针旋转；

当到达目标刀位时，发讯盘上的霍尔传感器将信号发送给plc控制器，plc控制器控制电机反转，使得上刀体与下刀体的齿盘啮合，锁紧在所选刀位上，plc控制电机反转，反转电源断电，自动换刀完成。

2、点动选刀；

在触摸屏上按下点动选刀按钮，plc控制器控制电动刀架上刀体顺时针旋转90度，即顺时针转换1个刀位，点动换刀完成。每按一次点动按钮，刀架顺时针转换1个刀位。

3、阈值设定；

在触摸屏上设置温度阈值1、温度阈值2、加速度阈值1和加速度阈值2，设置的阈值具备自动存储和断电保存功能；声光报警器显示出刀架的工作状态，当刀架正常工作时光报警器显示绿色；温度或加速度超过第一阈值时，声光报警器显示黄色并闪烁；温度或加速度超过第二阈值时，声光报警器显示红灯并闪烁、蜂鸣，同时切断机床控制系统以及主轴电源。

4、机床控制系统以及主轴电源控制；

通过触摸屏上的开关按钮可以直接控制机床控制系统/主轴控制电源。

5、历史数据查询；

在触摸屏上可以选择查询温度及加速度的历史数据并生成趋势图。

参照图11，本实用新型的电动刀架主电路电气原理图；三相交流电接入漏电保护开关，漏电保护开关出来接入熔断器；从熔断器出来后分四路分别为接触器km1（三相异步电机正转）、接触器km2（三相异步电机反转）、接触器km3（主轴及机床控制系统电源）和变压器tc（将380v交流电转换成110v交流电供给接触器线圈和开关电源使用）。三相电源从接触器km1、接触器km2出来后接入电机的u、v、w相（接触器km2通过换相实现电机反转）。变压器低压侧110v接入3对中间继电器的常开触点，中间继电器ka1和ka2常开触点分别接入接触器km1和接触器km2线圈，中间继电器ka3常开触点接入接触器km3线圈。

参照图12，本实用新型的电动刀架控制电路电气原理图；plc中i/o开关量输入信号的接线为：l+接dc24v+，m接dc24v-。发讯盘“+”处接dc24v+，“-”处接dc24v-。霍尔元件采用npn接线方式，四个霍尔传感器信号线接入plc的i0.0；i0.1；i0.2和i0.3，与刀位号一一对应。plc的1m接dc24v+。

plc中两路模拟量的接线为：无线传感器(接收端)两路模拟量输出分别为温度信息和振动信息，分别接到plc两路模拟量输入。

plc中的输出信号接线为：plc输出控制两个中间继电器ka1和ka2线圈，通过两个接触器km1和km2进一步控制电机的正反转。plc输出控制第三个中间继电器ka3的线圈，通过第三个接触器km3进一步控制主轴及机床系统电源。

参照图13，本实用新型的自动选刀流程图；

当程序启动时，在触摸屏上选择刀位号，按下对应按钮，自动选刀程序会通过霍尔元件自动对比当前刀位；如果当前刀位与目标刀位一致时程序直接结束；当目标刀位与当前刀位不一致时，程序会执行电机正转，每转过一个刀位程序都会执行一次比较，直到当前刀位与目标刀位一致，然后plc停止电机正转执行电机反转延时800ms后停止程序结束。

参照图14，本实用新型的刀架点动选刀程序流程图；

点动选刀控制程序中，按下点动按钮，首先执行电机正转，同时程序循环搜索下一霍尔传感器信号；如果没有接受到霍尔传感器信号则电机继续正转，如果收到霍尔传感器信号则电机停止正转执行反转并延时800ms后结束程序。

参照图15，本实用新型的传感器监测信息控制流程图；

温度传感器输入到plc时是0-10v的电压信号，plc会将电压信号转换成0-27648范围内的值。编程时需要将0-27648的数字信号×温度传感器的最大值/27648=测量值，当刀架正常工作时光报警器显示绿色；温度或加速度超过第一阈值时，声光报警器显示黄色并闪烁；温度或加速度超过第二阈值时，声光报警器显示红灯并闪烁、蜂鸣，同时切断机床控制系统以及主轴电源。