数控车床四工位电动刀架工作过程
由于刀具直接安装在刀体上，所以刀体要承受全部的切削力，其锁紧与定位的精度
将直接影响工件的加工精度。刀体的锁紧与定位机构选用端面齿盘，将上刀体
与下刀体的配合面加工成梯形端面齿。当刀架处于锁紧状态时，上下端面齿相互啮合，
这时上刀体不能绕刀架的中心轴转动；换刀时电动机正转，抬起机构使上刀体抬起,等上下断面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中轴转动，完成转位动作。
【补充】：
常见典型故障：
1)刀架连转不停或在某个刀位不停。
此故障往往有换刀超时或刀位错误报警。应检查发讯盘电源是否有短路或开路、电源电压是否正常。检查霍尔元件及其线路是否有短路或开路。检查调整霍尔元件与磁钢的相对高度。
2)刀架选刀时过冲或不到位。
此故障往往有刀位错误报警。应检查磁钢在圆周方向与霍尔元件的相对位置。最佳位置应在刀架锁紧状态下，霍尔元件要比磁钢顺时针方向向前大约磁钢宽度的三分之一。另外在电机正转停止和反转开始控制的梯形图控制程序中停歇延时时间太长也会引起此故障，可对此停歇延时做以修改。
3)刀架锁不紧。
机械方面应考虑刀架基面是否磨损或有毛刺，可用油石打磨高点，但要严防定位精度完全丧失。检查反靠销和离合销是否磨损，太短会引起上刀体错位，无法锁紧。中轴弯曲造成其它零件的同心度不良，消耗了电机功率，也会使刀架锁不紧。在确定非机械原因后，适当延长电机反转时间。还应检查电机线路是否有接触不良以至缺相现象。对于有锁紧到位检测的刀架，还应检查梯形图程序，此信号可以作为系统的完成信号，不能把它用来控制电机反转接触器的释放。刀架锁不紧的故障也是加工零件表面出现波纹的原因之一。
4)电机不转、堵转等。
此类故障多属于继电器、接触器控制电路问题。可运用机床电气线路检修数控车床四工位电动刀架的故障分析及维修知识和技术，检查三相电源电压、相序，控制回路电压，中间继电器、接触器的吸合或连锁是否可靠，电机是否缺相、短路等，并做以相应的处理。
分析4工位数控刀架的换刀过程
1 车床四工位电动回转刀架的工作原理
数控车床上使用的回转刀架一般是立式的，具有四工位（装有四把刀具）或六工位，由数控机床发出的脉冲指令进行回转和换刀。对于使用回转刀架的数控机床，在加工过程中，回转刀架不但可以存储刀具，而且在切削时要连同刀具一起承受切削力，在加工过程中要完成刀具交换转位、定位夹紧等动作。
1.发信盘；2.推力轴承；3.螺杆螺母副；4.端面齿盘；5.反靠圆盘；6.三相异步电机；7.联轴器；8.蜗杆副；9.反靠销；10.圆柱销；11.上盖圆盘；12.上刀体
四工位电动刀架一般由电动机、机械换刀机构、发讯盘等组成如图1所示，自动回转刀架换刀具体的换刀动作如下：数控系统输出换刀信号——PLC控制信号输出（控制电路中继电器-接触器动作）——刀架电机正向寻刀开始——刀架抬起（螺杆将销盘上升到一定高度）——刀架正转（离合销进入离合盘槽，离合盘槽带动销盘，销盘带动上刀体转位）——检测元件检测到刀位信号——刀架电机开始反转并锁紧——刀架电机断电——加工顺序进行。
2 四工位电动回转刀架的电路调试
目前数控车床刀架基本为电动刀架，电动刀架具有很多种类。以用霍尔元件检测到位的刀架最为常见。图2为刀架的电路控制系统硬件接线图，刀架采用三相异步电动机驱动，刀架检测采用霍尔元件。电气控制为控制直流继电器，继电器再驱动交流接触器接通三相交流电源，使刀架电动机正转或反转。
刀架在电动机正转换刀，反转锁紧。刀架反转锁紧时刀架电机实际上是一种堵转状态，因此刀架电机反转的时间不能太长，否则可能导致刀架电机的损坏。刀架上每一个刀位都配备一个霍尔元件。霍尔元件的常态是截止，当刀具转到工作位置时，利用磁体和霍尔元件导通，将刀架位置状态发送到PLC数字输入，通过PLC的数字输出，控制直流继电器，继电器再驱动交流接触器接通三相交流电源，使刀架电机正转或反转。
3 四工位刀架的PLC控制
由数控装置和可编程控制器协调配和完成对数控机床的控制，数控机床上应用的PLC有两类：“内装型”（Bulid-in Type）PLC和“独立型”（Stand-alone Type）PLC，现在使用的PLC以内装式居多。可编程控制器主要负责完成与逻辑运算有关的一些动作。
刀架的顺序控制是由PLC通过对刀架的全部I/O信号( xs10、11和xs20、21)的扫描，进行逻辑处理及计算来实现的，为了保证手动换刀和通过T指令进行自动换刀这两种换刀方式的正确性，在系统中设置一些相应的PMC参数来进行保证，手动换刀是用按钮启动的，自动换刀是用T指令触发的，换刀动作、延时控制时间及相应的参数设置如下：
1）刀架电机接收到PLC相应信号后正转，正转有一个最大时间（一般为8s），在参数设计时有一个参数保证，用P2--换刀超时时间来保证；2）霍尔元件检测到所选刀位的有效信号后，停止刀架电动机，并延时（100ms），此时间控制用P4—正转延时时间来控制；3）延时结束后刀架电动机反转锁死刀架，并延时（600ms）, 此时间控制用P3—刀具锁紧时间来控制；4）延时结束后停止刀架电动机，换刀完成。
在设计PLC时，还要考虑机床整体安全互锁方面的因素，主要有以下几点：
1）刀架电机在正转时不能反转，此在软件也设计就会与硬件互锁相呼应，起到双重互锁的作用；
2）数控机床出现急停、限位、进给驱动报警或主轴报警时都要禁止刀具的换刀动作；
3）刀架电动机长 时间旋转（如8s），而 检测不到刀位信号，则应给停止刀架电机，防止刀架电机被损坏并应报警提示；
4）刀架电机过热报警时，停止换刀过程，并禁止自动加工。
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