卧式数控车床刀架结构与驱动系统设计(doc 10页)
卧式数控车床刀架结构与驱动系统设计（doc 10页）
南京航空航天大学
毕业设计（论文）开题报告
题目卧式数控车床刀架结构及驱动系统设计系部机电工程系
专业机械工程及自动化
学生姓名崔美学号2007011102
指导教师杨雪职称助教
毕设地点南京航空航天大学
填写要求
1．开题报告只需填写“文献综述”、“研究或解决的问题和拟采用的方法”两部分内容，其他信息由系统自动生成，不需要手工填写。
2．为了与网上任务书兼容及最终打印格式一致，开题报告采用固定格式，如有不适请调整内容以适应表格大小并保持整体美观，切勿轻易改变格式。
3．任务书须用A4纸，小4号字，黑色宋体，行距1.5倍。
4．使用此开题报告模板填写完毕，可直接粘接复制相应的内容到毕业设计网络系统。
1.结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅
的文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述：
数控机床是多品种小批量生产的高效自动化的技术群体,
它是把多工序加工、切削处理、刀具磨损和测量等各种功能集为一体的自动化机床。随
着科学技术的迅猛发展, 数控机床已是衡量一个国家机械制造工业水平的重要标志。
其中数控回转刀架是数控车床的重要部件之一,
刀架用于夹持切削用的刀具，因此其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。目前，
国内外都在不断地提高数控回转刀架的重复定位精度和转位速度,
以适应高质量、高效率生产的要求。
1.1 自动回转刀架的发展和应用
目前国内数控刀架以电动为主，分为立式和卧式两种，主要用于简易数控车床。卧
式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋转，就近选刀，用于全功能数控车床。
另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。电动回转刀架是数控车床重要的传统结构
，合理地选配电动回转刀架，并正确实施控制，能够有效的提高劳动生产率，缩短生产
准备时间，消除人为误差，提高加工精度等等。另外，加工工艺适应性和连续稳定的工
作能力也明显提高，尤其是在加工几何形状较复杂的零件时，除了控制系统能提供相应
的控制指令外，很重要的一点是数控车床配备了易于控制的电动回转刀架，以便一次装
夹所需的各种刀具，灵活、方便地完成各种几何形状的加工。
1.2自动回转刀架的现实意义
数控机床以其高效率在工业发展上发挥了重要的作用，数控回转刀架是数控车床重
要部件之一,
刀架用于夹持切削用的刀具，因此其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。它在一
定程度上标志着数控车床的技术水平, 并且与加工精度和生产效率密切相关。因此, 国内外都在不断地提高数控回转刀架的重复定位精度和换刀速度,
以适应高质量、高效率生产的要求。目前具有世界先进水平的数控车床,
其换刀速度已达到1s 以内, 重复定位精度可保证小于0.002mm。
1.3数控回转刀架的展望
随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。
德国Sauter（肖特）公司的产品的性能指标较高,代表数控车床用转塔刀架的发展前沿,具体表现在:
（1）刀架转位时间最短,且转位准确。数控刀架作为数控机床必需的功能部件，直接
影响机床的性能和可靠性，是机床的故障高发点。这就要求设计的刀架具有转位快，定
位精度高，切向扭矩大的特点。它采用蜗杆传动，上下齿盘啮合，螺杆夹紧的工作原理
。
（2）刀架定位精度高、动作迅速、稳定可靠。因为数控机床的切削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置。由于在加工过程中刀尖位置不进行人工调整,因此,
转塔刀架在结构上必须有足够的强度和刚性,以及合理的定位结构,
以保证转塔刀架在每一次转位之后, 都具有尽可能高的重复定位精度。Sauter 公司产品正是满足了这一要求,
才使其能够承受粗加工时的切削抗力同时满足各种精密加工的要求。
（3）可多刀夹持, 双向转位和任意刀位就近选刀。
（4）应用范围广, 维修方便等特点。
1.4数控回转刀架的设计
数控车床为了能在工作的一次装夹中完成多工序加工，缩短辅助时间，减少多次安
装所引起的工作误差，必须带有自动回转刀架。根据当今数控车床的发展现状与未来发
展趋势，数控回转刀架发展方向是多学科知识交叉。拥有位置检测装置以及闭环控制系
统以期达到最理想的设计要求与应用要求。综合上述,可以看出数控回转刀架是一个机电一体化的产品。它使用蜗轮蜗杆机构、丝杆螺母机构抬起旋转刀架,用霍尔开关检测刀位并通过数控系统控制回转电机正反转。利用多齿盘的高精度精确定位。自动回转刀架控
制精确、定位准确,是数控车床理想的自动换刀装置。
设计步骤：
一、主要机械结构设计
（1）减速传动机构的设计—蜗杆副的设计计算
1.1蜗杆的选型
1.2 蜗杆副的材料
1.3按齿面接触疲劳强度进行设计
1.4蜗杆和蜗轮的主要计算参数和几何尺寸
1.5校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度
（2）刀架抬起机构设计
（3）上刀体锁紧与精定位机构的设计—螺杆的设计计算
3.1 螺距的确定
3.2其它参数的确定
3.3自锁性能校核
二、电气控制部分设计
（1）控制芯片及I/O接口芯片的选型
1.1 8051单片机介绍
（2）传感器的选型
（3）硬件电路设计
（4）控制软件设计
参考文献
[1] 王韧.基于微控制器的机床数控系统的设计.工业控制计算机,2003年,16卷第8期.
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[3] 阙师鹏.一种经济型自动回转刀架原理与控制分析.江西有色金属.,1998年,12月第12卷
第4期.
[4] 黄振雄.转塔型自动回转刀架原理与故障维修.设备管理与维修,1999年,第1卷.
[5] 郭永环.数控车床用转塔动力刀架的发展方向.机床与液压,2002年,第1卷.
[6] 刘金声,刘芳.一种数控回转刀架的结构与性能.制造技术与机床,1998 年,第5 期.
[7] 阳彦雄. CA6140普通车床数控化改造.太原：电子科技大学,2008年:
[8] Zin Ei Ei Win, Than Naing Win, Jr, and Seine Lei Winn. Design of Hydraulic Circuit for
CNC Lathe Machine Converted from Conventional Lathe Machine. Proceedings Of World Academy Of Science, Engineering And Technology Volume.2008 .
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[10] Frederick W.Turner,Oscar E.Perrigo Howard P.Fairfield.Turret Lathes .Machine Shop
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[11] Dumitru Ctrina,Adrian Ghionea,George Constantin,Ionu ?ghionea, Hortensia Bezaila.
Architecture Of The CNC Horizontal Lathes. International Conference on Economic Engineering and Manufacturing Systems.Brasov, 2007:25–26
[12] 徐峰，李庆祥.精密机械设计社.北京：清华大学出版社,2005.12:168-180,307-322.
2.毕业设计任务要研究或解决的问题和拟采用的方
法：
一、毕业设计任务要研究或解决的问题
（1）研究卧式数控车床刀架的机械结构问题，要求
①阅读数控自动回转刀架相关的论文和书籍，系统地了解数控自动回转刀架相关知
识和原理。
②减速传动机构的设计中，查阅资料了解蜗杆及蜗轮副的优缺点及使用场所，选择
最合适的机械结构。
（2）研究卧式数控车床刀架的驱动系统问题，要求
①掌握单片机和步进电机驱动系统的基本原理和常用解决方面。
②掌握Auto CAD等软件平台的应用和操作。
二、拟采用的研究方法
①通过对数控回转刀架的机械结构以及电气控制进行研究，探索数控回转刀架的组
成和工作原理。
②通过所学专业知识，通过查阅相关资料和有关标准，查阅工具书和参考书，合理
的选择设计计算公式，正确计算，并辅以图纸完成数控回转刀架机械部分。
③电气控制部分的设计，通过单片机编制数控回转刀架的控制部分。
三、预期成果
本课题所设计的数控回转刀架的减速传动机构采用蜗杆副减速，在结构上具有良好的强度和刚性，可以承受粗加工时的切削力，并且具有自锁功能、结构紧凑，可以实现整个刀架装置的小型化。上刀体锁紧和精定位采用端面齿盘，可以保证转位之后具有较高的重复定位精度。
指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计（论文）结果的预测）：
指导教师签字：年月日上级审查意见：
负责人签字：年月日
(完整版)数控车床主轴设计
绪论 随着市场上产品更新换代的加快和对零件精度提出更高的要求，传统机床已不能满足要求。数控机床由于众多的优点已成为现代机床发展的主流方向。它的发展代表了一个国家设计、制造的水平，在国内外都受到高度重视。 现代数控机床是信息集成和系统自动化的基础设备，它集高效率、高精度、高柔性于一身，具有加工精度高、生产效率高、自动化程度高、对加工对象的适应强等优点。实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。可以说，机械制造竞争的实质就是数控技术的竞争。 本课题的目的和意义在于通过设计中运用所学的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。通过设计分析比较机床的某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设计、计算和编写技术文件，达到学习设计步骤和方法的目的。通过设计学习查阅有关设计手册、设计标准和资料，达到积累设计知识和提高设计能力的目的。通过设计获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造一定的条件。
一、设计题目及参数 1.1 题目 本设计的题目是数控车床的主轴组件的设计。它主要由主轴箱，主轴，电动机，主轴脉冲发生器等组成。我主要设计的是主轴部分。 主轴是加工中心的关键部位，其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响，因此，在设计的过程中要多加注意。主轴前后的受力不同，故要选用不同的轴承。 1.2参数 床身回转空间400mm 尾架顶尖与主轴端面距离1000mm 主轴卡盘外径Φ200mm 最大加工直径Φ600mm 棒料作业能力50～63mm 主轴前轴承内和110～130mm 最大扭矩480N·m 二、主轴的要求及结构 2.1主轴的要求 2.1.1旋转精度 主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷，低转速的条件下，主轴前端工件或刀具部位的径向跳动和轴向跳动。 主轴组件的旋转精度主要取决于各主要件，如主轴、轴承、箱体孔的的制造，装配和调整精度。还决定于主轴转速，支撑的设计和性能，润滑剂及主轴组件的平衡。 通用（包括数控）机床的旋转精度已有标准规定可循。 2.1.2 静刚度 主轴组件的静刚度（简称刚度）反映组件抵抗静态外载荷变形的能力。影响主轴组件弯曲刚度的因素很多，如主轴的尺寸和形状，滚动轴承的型号，数量，配置形式和预紧，前后支撑的距离和主轴前端的悬伸量，传动件的布置方式，主轴组件的制造和装配质量等。 各类机床主轴组件的刚度目前尚无统一的标准。 2.1.3抗振性 主轴组件工作时产生震动会降低工件的表面质量和刀具耐用度，缩短主轴轴承寿命，还会产生噪声影响环境。 振动表现为强迫振动和自激振动两种形式。
数控机床的工作原理及基本结构
数控机床的工作原理及基本结构 一、程序编制及程序载体 数控程序就是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上,确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置,即零件在机床上的安装位置;刀具与零件相对运动的尺寸参数;零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后,用由文字、数字与符号组成的标准数控代码,按规定的方法与格式,编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行;对于形状复杂的零件,则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程(APT)或CAD/CAM设计。 编好的数控程序,存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上,它可以就是穿孔纸带、磁带与磁盘等,采用哪一种存储载体,取决于数控装置的设计类型。 数控机床的基本结构
二、输入装置 输入装置的作用就是将程序载体(信息载体)上的数控代码传递并存入数控系统内。根据控制存储介质的不同,输入装置可以就是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统;数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。 零件加工程序输入过程有两种不同的方式:一种就是边读入边加工(数控系统内存较小时),另一种就是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器,加工时再从內部存储器中逐段逐段调出进行加工。 三、数控装置 数控装置就是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序,经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算与逻辑处理后,输出各种控制信息与指令,控制机床各部分的工作,使其进行规定的有序运动与动作。 零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其她非圆弧曲线组成,刀具在加工过程中必须按零件形状与尺寸的要求进行运动,即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只能就是各线段轨迹的起点与终点坐标值等数据,不能满足要求,因此要进行轨迹插补,也就就是在线段的起点与终点坐标值之间进行“数据点的密化”,求出一系列中间点的坐标值,并向相应坐标输出脉冲信号,控制各坐标轴(即进给运动的各执行元件)的进给速度、进给方向与进给位移量等。 四、驱动装置与位置检测装置
数控车床自动回转刀架结构设计
数控车床自动回转刀架结构设计
设计任务 题目：数控车床自动回转刀架结构设计 任务：设计一台四工位立式回转刀架，适用于C616或C6132经济型数空车床。要求绘制自动回转刀架的机械结构图。推荐刀架所用电动机的额定功率为 90W，额定转速1480r/min，换刀时要求刀架转动的速度为40r/min，减速装置的传动比为i=37。 总体结构设计 1、减速传动机构的设计 普通的三项异步电动机因转速太快，不能直接驱动刀架进行换刀，必须经过适当的减速。根据立式转位刀架的结构特点，采用蜗杆副减速时最佳选择。蜗杆副传动可以改变运动的方向，获得较大的传动比，保证传动精度和平稳性，并且具有自锁功能，还可以实现整个装置的小型化。 2、上刀体锁紧与精定位机构的设计 由于刀具直接安装在上刀体上，所以上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。本设计上刀体的锁紧与定位机构选用端面齿盘，将上刀体和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旋转；换刀时电动机正转，抬起机构使上刀体抬起，等上下端面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中心轴转动，完成转位动作。 3、刀架抬起机构的设计 要想使上、下刀体的两个端面齿脱离，就必须设计适合的机构使上刀体抬起。本设计选用螺杆-螺母副，在上刀体内部加工出内螺纹，当电动机通过蜗杆-涡轮带动蜗杆绕中心轴转动时，作为螺母的上刀体要么转动，要么上下移动。当刀架处于锁紧状态时，上刀体与下刀体的端面齿相互啮合，因为这时上刀体不能与螺杆一起转动，所以螺杆的转动会使上刀体向上移动。当端面齿脱离啮合时，上刀体就与螺杆一起转动。 设计螺杆时要求选择适当的螺距，以便当螺杆转动一定的角度时，使得上刀梯与下刀体的端面齿能够完全脱离啮合状态。 下图为自动回转刀架的传动机构示意图，详细的装配图在一号图纸上。 三、自动回转刀架的工作原理 自动回转刀架的换刀流程如下图。 图上表示自动回转刀架在换刀过程中有关销的位置。其中上部的圆柱销2和下部的反靠销6起着重要作用。 当刀架处于锁紧状态时，两销的情况如图A所示，此时反靠销6落在圆盘7的十字槽内，上刀体4的端面齿和下刀体的端面齿处于啮合状态（上下端面齿在图中未画出）。 需要换刀时，控制系统发出刀架转位信号，三项异步电动机正向旋转，通过蜗杆副带动蜗杆正向转动，与螺杆配合的上刀体4逐渐抬起，上刀体4与下刀体之间的端面齿慢慢脱开；与此同时，上盖圆盘1也随着螺杆正向转动（上盖 圆盘1通过圆柱销与螺杆联接），当转过约时，上盖圆盘1直槽的另一端转到圆柱销2的正上方，由于弹簧3的作用，圆柱销2落入直槽内，于是上盖圆
C6140卧式车床数控化改造设计
目录 1设计任务 (2) 2设计要求 (2) 2.1总体方案设计要求 (3) 2.2设计参数 (3) 2.3.其它要求 (5) 3进给伺服系统机械部分设计与计算 (5) 3.1进给系统机械结构改造设计 (5) 3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (6) 3.2.1确定系统的脉冲当量 (6) 3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (6) 3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (10) 4步进电动机的计算与选型 (13) 4.1步进电动机选用的基本原则 (13) 4.1.1步距角α (13) 4.1.2精度 (14) 4.1.3转矩 (14) 4.1.4启动频率 (14) 4.2步进电动机的选择 (14) 4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (14) 4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 (14) 5电动刀架的选择 (15) 6控制系统硬件电路设计 (15) 6.1控制系统的功能要求 (16) 6.2硬件电路的组成： (16) 6.3电路原理图 (16) 6.4主轴正反转与冷却泵启动梯形图.......................................... 错误！未定义书签。7总结 .. (18) 8参考文献 (18)
1设计任务 设计任务:将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床。 主要技术指标如下： 1) 床身最大加工直径460mm 2) 最大加工长度1150mm 3) X 方向（横向）的脉冲当量 mm/脉冲，Z 方向（纵向）脉冲 当量 mm/脉冲 4) X 方向最快移动速度v xmax =3100mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min 5) X 方向最快工进速度v xmaxf =370mm/min ，Z 方向为v zmaxf =730mm/min 6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm 7) 可以车削柱面、平面、锥面与球面等 8) 安装螺纹编码器，最大导程为25mm 9) 自动控制主轴的正转、反转与停止，并可以输注主轴有级变速与无极变 速信号 10) 自动控制冷却泵的起/停 11) 纵、横向安装限位开关 12) 数控系统可与PC 机串行通讯 13) 显示界面采用LED 数码管，编程采用相应数控代码 01.0=x δ02.0=z δ
数控车床刀架的设计
数控车床刀架的设计 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
摘要 数控加工的加工精度高，生产率高，能减轻操作者劳动强度，改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。它的发展和运用，影响着制造业水平高低，实现生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向，所以非常值得我们去研究。 本设计通过对数控车床六工位自动控制刀架工作原理的分析，综合考虑刀架工作过程的优缺点，确定了设计方案，得到了最终设计的结果,也达到了预先设定的目的。本设计主要包括了数控车床刀架机构的主要部件，其中包括转位机构，刀架的定位机构，驱动伺服电机的选择，蜗轮蜗杆的设计，刀架主轴的结构设计等。最终得到常用的数控车床六工位刀架应满足的要求。 关键词:六工位；电动刀架 ABSTRACT With its high working accuracy and productivity, the numerical con trol processing can reduce the operators’ labor intensity, improve labor condition, and is thus advantageous in the modernization of manufacturing management as well as improvement of economic benefit. Hence, the development and the utilization the numerical control processing play a role and become the development direction in the advancement of manufacturing industry.
数控车床自动回转刀架结构设计
哈尔滨理工大学课程设计说明书 设计题目：数控车床自动回转刀架结构 设计 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 日期： 设计任务 题目：数控车床自动回转刀架结构设计 任务：设计一台四工位立式回转刀架，适用于C616或C6132经济型数空车床。要求绘制自动回转刀架的机械结构图。推荐刀架所用电动机的额定功率为 90W，额定转速1480r/min，换刀时要求刀架转动的速度为40r/min，减速装置的传动比为i=37。 总体结构设计 1、减速传动机构的设计 普通的三项异步电动机因转速太快，不能直接驱动刀架进行换刀，必须经过适当的减速。根据立式转位刀架的结构特点，采用蜗杆副减速时最佳选择。蜗杆副传动可以改变运动的方向，获得较大的传动比，保证传动精度和平稳性，并且具有自锁功能，还可以实现整个装置的小型化。 2、上刀体锁紧与精定位机构的设计 由于刀具直接安装在上刀体上，所以上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。本设计上刀体的锁进玉定位机构选用端面齿盘，将上刀体和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旋转；换刀时电动机正转，抬起机构使上刀体抬起，等上下端面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中心轴转动，完成转位动作。 3、刀架抬起机构的设计 要想使上、下刀体的两个端面齿脱离，就必须设计适合的机构使上刀体抬起。本设计选用螺杆-螺母副，在上刀体内部加工出内螺纹，当电动机通过蜗杆-涡轮带动蜗杆绕中心轴转动时，作为螺母的上刀体要么转动，要么上下移动。当刀架处于锁紧状态时，上刀体与下刀体的端面齿相互啮合，因为这时上刀体不能与螺杆一起转动，所以螺杆的
数控机床与普通机床的结构图比较
数控机床与普通机床的结构图比较，国内外发展趋势与就业分析 数控系统的发展趋势 从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，数控系统正在向电气化、电子化、高速化、精密化等方面高速发展，其主要研究热点有以下几个方面： 1、性能发展方面 1.1 高精高速高效化速度 1.2 柔性化 1.3 多轴化 2 功能发展方面 2.1 用户界面图形化 2.2插补和补偿多样化 2.3高性能的内置PLC 2.4 多媒体技术应用 3 体系结构的发展方面 3.1 集成化 3.2 模块化 4 智能化、开放式新一代数控系统 4.1 智能化 4.2 开放式 5 网络化、信息化加工技术的发展趋势 5. 1 数控机床网络化 5. 2 数控机床信息化 6 绿色机床技术的发展趋势 绿色机床提出一种全新的概念,大幅减少机床重量,节省材料,同时降低机床使用时的能源消耗。绿色机床关注数控机床与环境和人的关系,强调节能减排,确保在大幅度提高机床生产效率的同时降低生产系统对环境的负荷以及对操作者健康的危害。因此,绿色机床具有以下几大特点: (1) 机床主要零部件由再生材料制造。
(2) 机床的重量和体积减少50 %以上。 (3) 通过减轻移动质量、降低空运转功率等措施使功率消耗减少30 %～40 %。 (4) 使用过程中产生的各种废弃物减少50 %～60 % ,保证基本没有污染的工作环境。 (5) 报废后机床的材料100 %可回收。 据统计,目前机床使用过程中用于切除金属的功率只占到25 %左右,各种损耗和辅助功能占去大部分。机床绿色化的第一个措施是通过大幅度降低机床重量和减少所需的驱动功率来构建具有生态效益的机床。传统的机床设计理念是“只有足够的刚度才能保证加工精度,提高刚度就必须增加机床重量”。因此,现有机床重量的80 %用于保证机床的刚度,而只有20 %用于满足机床运动学的需要。绿色机床就是要在保证机床刚度的前提下大幅减少机床移动部件的重量,达到省材、节能的目的。 数控机床与普通机床的区别 数控机床对零件的加工过程，是严格按照加工程序所规定的参数及动作执行的。它是一种高效能自动或半自动机床，与普通机床相比，具有以下明显特点： 1、适合于复杂异形零件的加工 数控机床可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件的加工，因此在宇航、造船、模具等加工业中得到广泛应用。 2、加工精度高 3、加工稳定可靠 实现计算机控制，排除人为误差，零件的加工一致性好，质量稳定可靠。 4、高柔性 加工对象改变时，一般只需要更改数控程序，体现出很好的适应性，可大大节省生产准备时间。在数控机床的基础上，可以组成具有更高柔性的自动化制造系统—FMS。 5、高生产率 数控机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高，一般为普通机床的3～5 倍，对某些复杂零件的加工，生产效率可以提高十几倍甚至几十倍。 6、劳动条件好
数控车床4工位自动回转刀架结构设计
目录 目录----------------------------------------------------------------1 第1节自动回转刀架总体设计--------------------------------------------------------------2 1.1概述-----------------------------------------------------------2 1.2数控车床自动回转刀架的发展趋势--------------------------------------------------2 1.3自动回转刀架的工作原理-----------------------------------------3 第2节主动传动部件的设计计算-----------------------------------------------------------5 2.1蜗杆副的设计计算------------------------------------------------5 2.2轴承的选用------------------------------------------------------7 第3节刀架体的设计-------------------------------------------------8 第4节控制系统的选择-----------------------------------------------8 4.1单片机的工作原理------------------------------------------------9 4.2刀架控制流程图--------------------------------------------------10 第5节结论---------------------------------------------------------12 参考文献------------------------------------------------------------14
机械机床毕业设计46CK6136数控卧式车床机械结构设计
目录 1 数控车床的加工特点分析 (1) 1.1 数控车床的优点 (1) 1.2 数控车床加工特点 (1) 1.3 适合数控车床加工的零件 (2) 2 总体方案设计 (3) 2.1 主传动的组成部分 (4) 2.2 机床主要部件及其运动方式的选定 (5) 2.3 机床参数的拟定 (5) 2.4 各组成部件的特性与所应达到的要求 (8) 3 机床主传动设计 (10) 3.1 主要技术参数的确定 (10) 3.2 电动机的选择 (18) 3.3 齿轮传动的设计计算 (19) 3.4 轴的设计计算 (21) 4 横向进给系统的设计计算 (33) 4.1 滚珠丝杠螺母副的选择计算 (33) 4.2 步进电机的选择 (37) 5.1 绘制控制系统结构框图 (40) 5.2 选择中央处理单元（CPU）的类型 (41) 5.3 存储器扩展电路设计 (41) 5.４I/O接口电路及辅助电路设计 (42) 参考文献 (47) 致谢 (48) 附录 (49)
1 数控车床的加工特点分析 1.1 数控车床的优点 数控车床已越来越多的应用于现代制造业，并发挥出普通车床无法比拟的优势，数控车床主要有以下几优点： （1）传动链短，与普通车床相比主轴驱动不再是电机皮带齿轮副机构变速，而是采用横向和纵向进给分别由两台伺服电机驱动运动完成，不再使用挂轮、离合器等传统部件，传动链大大缩短。 （2）刚性高，为了与数控系统的高精度相匹配，数控车床的刚性高，以便适应高精度的加工要求。 （3）轻拖动，刀架（工作台）移动采用滚珠丝杠副，摩擦小，移动轻便。丝杠两端的支承式专用轴承，其压力角比普通轴承大，在出厂时便选配好；数控车床的润滑部分采用油雾自动润滑，这些措施都使得数控车床移动轻便。 1.2 数控车床加工特点 （1）自动化程度高，可以减轻操作者的体力劳动强度。数控加工过程是按输入的程序自动完成的，操作者只需起始对刀、装卸工件、更换刀具，在加工过程中，主要是观察和监督车床运行。但是，由于数控车床的技术含量高，操作者的脑力劳动相应提高。 （2）加工零件精度高、质量稳定。数控车床的定位精度和重复定位精度都很高，较容易保证一批零件尺寸的一致性，只要工艺设计和程序正确合理，加之精心操作，就可以保证零件获得较高的加工精度，也便于对加工过程实行质量控制。 （3）生产效率高。数控车床加工是能再一次装夹中加工多个加工表面，一般只检测首件，所以可以省区普通车床加工时的不少中间工序，如划线、尺寸检测等，减少了辅助时间，而且由于数控加工出的零件质量稳定，为后续工序带来方便，其综合效率明显提高。 （4）便于新产品研制和改型。数控加工一般不需要很多复杂的工艺装备，通过编制加工程序就可把形状复杂和精度要求较高的零件加工出来，当产品改型，更改设计时，只要改变程序，而不需要重新设计工装。所以，数控加工能大大缩短产品研制周期，为新产品的研制开发、产品的改进、改型提供了捷径。 （5）可向更高级的制造系统发展。数控车床及其加工技术是计算机辅助制造的基础。
数控车床结构设计
学号： 毕业设计说明书 G RADUATE D ESIGN 设计题目：数控车床结构设计 学生姓名 专业班级： 学院： 指导教师：
2007年6 月20 日 目录 摘要 ..................................................................................................................... １Abstract ........................................................................................ 错误！未定义书签。 1 绪论 (3) 1.1 前言 (3) 1.2 问题的提出 (4) 1.3 文献综述 (4) 1.3.1 国内外数控技术的发展概况 (4) 1.3.2 我国数控技术的发展趋势 (6) 1.4 本课题研究的目的及意义 (8) 2 数控车床的总体设计方案 ................................................... 错误！未定义书签。 2.1 数控车床的组成、布局和特点 .................................. 错误！未定义书签。 2.1.1 数控车床的结构组成 ....................................... 错误！未定义书签。 2.1.2 数控车床的布局 ............................................... 错误！未定义书签。 2.1.3 数控车床的特点 ............................................... 错误！未定义书签。 2.2 数控车床的设计方法和特点 ...................................... 错误！未定义书签。 2.2.1 数控车床的设计方法 ....................................... 错误！未定义书签。 2.2.2 设计方法的特点 ............................................... 错误！未定义书签。 2.2 数控车床的设计步骤 .................................................. 错误！未定义书签。 2.3.1 主要技术指标设计 ........................................... 错误！未定义书签。 2.3.2 总体方案设计 ................................................... 错误！未定义书签。 3 数控车床的具体设计 ........................................................... 错误！未定义书签。 3.1 床身的设计 .................................................................. 错误！未定义书签。 3.1.1床身的肋板布置和结构形状 .............................. 错误！未定义书签。 3.1.2床身的支撑 .......................................................... 错误！未定义书签。 3.1.3床身的材料 .......................................................... 错误！未定义书签。 3.2 工作台的设计 .............................................................. 错误！未定义书签。
数控车床刀架的设计
数控车床刀架的设计
摘要 数控加工的加工精度高，生产率高，能减轻操作者劳动强度，改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。它的发展和运用，影响着制造业水平高低，实现生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向，所以非常值得我们去研究。 本设计通过对数控车床六工位自动控制刀架工作原理的分析，综合考虑刀架工作过程的优缺点，确定了设计方案，得到了最终设计的结果,也达到了预先设定的目的。本设计主要包括了数控车床刀架机构的主要部件，其中包括转位机构，刀架的定位机构，驱动伺服电机的选择，蜗轮蜗杆的设计，刀架主轴的结构设计等。最终得到常用的数控车床六工位刀架应满足的要求。 关键词:六工位；电动刀架
ABSTRACT With its high working accuracy and productivity, the numerical control processing can reduce the operators’ labor intensity, improve labor condition, and is thus advantageous in the modernization of manufacturing management as well as improvement of economic benefit. Hence, the development and the utilization the numerical control processing play a role and become the development direction in the advancement of manufacturing industry. Based on the analysis of operating principle and process of six-station automatic control knife rest of numerically controlled lathe, this paper determines its solution approach and conclusion. The paper first discusses how to choose such critical pieces of the knife rest of numerically controlled lathe as indexing mechanism, positioning mechanism, drive servo motors, and then discusses the design of worm gear, worm drive, and the structure of principle axis of the knife rest, etc.. The paper then concludes the requirements of common six-station automatic control cutter of numerically controlled lathe. Key words: six-location; electronic knife rest
数控车床刀架常见故障维修
数控车床刀架常见故障维修 数控技术及数控机床的应用，成功地解决了某些形状复杂，一致性要求高的中、小批零件的自动化问题，这不仅大大提高了生产效率和加工精度，还减轻了工人的劳动强度，缩短了生产准备周期。但是，在数控车床使用过程中，数控车床难免会出现各种故障，所以故障的维修就成了数控车床使用者最关键的问题。一方面销售公司售后服务不能得到及时保证，另一方面掌握一些维修技术可以快速判断故障所在，缩短维修时间，让设备尽快运转起来。在日常故障中，我们经常遇见的是刀架类、主轴类、螺纹加工类、系统显示类、驱动类、通信类等故障。而刀架故障在其中占有很大比例。在这里，分类介绍一下日常工作中遇见的四工位电动刀架各类故障及相应地解决方法，希望能给大家提供一些有益的借鉴。所用数控系统是广州数控设备有限公司所生产的gsk系列车床数控系统。中国国际模具网 故障现象一：电动刀架锁不紧中国国际模具网 故障原因处理方法中国国际模具网 ①发信盘位置没对正 :拆开刀架的顶盖，旋动并调整发信盘位置，使刀架的霍尔元件对准磁钢，使刀位停在准确位置。中国国际模具网 ②系统反锁时间不够长:调整系统反锁时间参数即可（新刀架反锁时间ｔ＝１.2ｓ即可）。中国国际模具网 ③机械锁紧机构故障 :拆开刀架，调整机械，并检查定位销是否折断。中国国际模具网 故障现象二：电动刀架某一位刀号转不停，其余刀位可以转动中国国际模具网 故障原因处理方法中国国际模具网 ①此位刀的霍尔元件损坏:确认是哪个刀位使刀架转不停，在系统上输入指令转动该刀位，用万用表量该刀位信号触点对+24v触点是否有电压变化，若无变化，可判定为该位刀霍尔元件损坏，更换发信盘或霍尔元件。中国国际模具网 ②此刀位信号线断路，造成系统无法检测到位信号:检查该刀位信号与系统的连线是否存在断路，正确连接即可。中国国际模具网 ③系统的刀位信号接收电路有问题:当确定该刀位霍尔元件没问题，以及该刀位信号与系统的连线也没问题的情况下更换主板。 数控技术及数控机床的应用越来越广泛,其加工柔性好,精度高,生产效率高,还减轻了工人的劳动强度,缩短了生产准备周期,具有很多的优点,但由于技术越来越先进、复杂,而数控车床使用过程中,难免会出现各种故障,故障及时排除就成了数控车床正常使用的保证。我校有十几台数控设备,数控系统有FANUC-OI、广数、华中等多种类 在数控机床维修中,经常会遇见一些刀架系统故障,给生产带来较大影响。如何快速判断故障所在,缩短维修时间,让设备尽快运转起来,显得尤为重要。本文针对四工位立式数控刀架系统在实践中所遇到的故障现象进行了研究和分析,找出了导致故障的原因,并对故障处理的关键技术也给出了相应地说明,能够较好地解决数控车床刀架故障的维修问题。 在数控车床使用过程中,难免会出现各种故障,在这些故障中,我们经常遇见的是刀架类、主轴类、系统显示类、驱动类、通信类等故障,而刀架系统故障在其中占有很大比例。下文将从刀架结构特点、电气部分接线原理、报警提示信息含义、PMC程序和系统参数的内涵等几
中型卧式车床主轴箱传动系统结构设计开题报告
中型卧式车床主轴箱传动系统结构设计开题报告重庆大学网络教育学院 学生毕业设计(论文)开题报告 一、课题的目的及意义(含国内外的研究现状分析): 课题研究的目的: 本课题是以数控车床为研究目标，从其主轴箱及主传动系统结构入手，对其系统结构设计、结构组成分析、分级变速分析、传动件的计算分析的几个方面进行研究。为优化传动系统结构和改善传动系统的精度及稳定特性提供必要的理论依据通过本课题的研究，使数控机床结构更加紧凑，性能更加优越，生产加工更加精密。 国内外相关研究现状和发展趋向 (一)国内外数控机床现状: 近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS 模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。 与国外的数控机床相比，我国数控机床还存在以下几方面的问题: 产品质量、可靠性及服务等能力不强。国产机床在质量、交货期和服务等方面与国外著名品牌相比存在较大的差距。在质量方面，国产数控系统的可靠性指标MTBF与国际先进数控系统相差较大。国产数控车床、加工中心的MTBF与国际上先进水平也有较大差距。在交货期方面，绝大多数企业由于任务重拖期交货。服务体系不健全，在市场开拓、成套技术服务、快速反应能力等方面不能满足市场快节奏和个性化的要求。
自主创新能力不足。长期以来，我国机床制造业的基础、共性技术研究工作主要在行业性的研究院所进行。能力薄弱，技术创新投入不足，引进消化吸收能力差，低水平生产能力过剩，自主创新能力不高，缺乏优秀技术人才。虽然国产数控机床制造商通过技术引进、海内外并购重 1 组以及国外采购等获得了一些先进数控技术，但缺乏对基础共性技术的研究，忽视了自主开发能力的培育，企业的市场响应速度慢。 功能部件发展滞后。机床是由各种功能部件(主轴单元及主轴头、滚珠丝杠副、回转工作台和数控伺服系统等)在床身、立柱等基础机架上集装而成的，功能部件是数控机床的重要组成部分。数控机床整体技术与数控机床功能部件的发展是相互依赖、共同发展的，所以功能部件的创新也深深地影响着数控机床的发展。我国数控机床功能部件已有一定规模，电主轴、主轴单元、数控系统等也有专门的制造厂家，其中个别产品的制造水平接近国际先进水平。但整体上，我国机床功能部件发展缓慢、品种少、产业化程度低，精度指标和性能指标的综合情况还不过硬。目前，滚珠丝杠、数控刀架、电主轴等功能部件仅能满足中低档数控机床的配套需要。衡量数控机床水平的高档数控系统、高速精密电主轴、高速滚动功能部件等还依赖进口。 (二)数控机床发展趋势: 高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势。主要表现在: ;被更多人接受，1. 机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步，复合加工技术日趋成熟复合加工机床发展正呈现多样化的态势。 2.智能化技术有新突破数控机床的智能化技术有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。
数控车床刀架的安装与调试毕业设计
西南科技大学毕业设计题目：数控车床刀架的安装与调试
四川省高等自学考试科毕业设计（论文）申报表 姓名性别男年 龄 考号专业 地址电话邮编毕业设计（论文）题 目 数控车床刀架的安装与调试 拟请指导教师姓 名 职称邮编 单位 毕业设计（论文）课题目的、意义及价值、基本条件及实施时间 一、目的：设计本课题的主要目的是了解数控车床刀架的分类、作用、安装调试、常见故障的排 除方法。 二、意义及价值：随着社会的不断地进步，同时工业也不断地发展。现在大多数企业都提倡高效 率、高质量、高可靠的生产口号来满足市场的需求。企业再不断地改进技术，来提高产品更换周期；使用先进的机械设备如数控车床、数控铣床、加工中心等，来提高产品的生产效率。 这就对我们的工作者要高的职业素养。现在工厂对工人的要求以不在是只满足懂操作的人，而是需要综合性人才。在工作过程中难免会遇见一些机械的常见故障，这就要求操作者需具备一些解决常见故障的能力。 所以基于这个原因我研究了数控车床刀架安装与调试这个课题。 教学主管 单位意见
主考院校 评审意见 西南科技大学毕业设计（论文）开题报告 学院专业班级 姓名学号 题目数控车床刀架的安装及调试题目类型研究型 一．选题背景及依据（简述国内外研究现状、生产需求状况，说明选题目的、意义，列出主要参考文献） 数控刀架的发展趋势是：随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。 目前国内数控刀架以电动为主，分为立式和卧式两种。立式刀架有四、六工位两种形式，主要用于简易数控车床；卧式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋转，就近选刀，用于全功能数控车床。另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。数控刀架的市场分析：国产数控车床今后将向中高档发展，中档采用普及型数控刀架配套，高档采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，近年来需要量可达1000～1500台。 有关人士指出，数控机床附件及其配套功能部件是我国机床工具制造业“十五”计划重点发展的产品。虽然我国数控机床附件的研制由无到有，取得了显著成绩，但与国外先进水平相比还是有一定差距的。为确保国产数控机床的大发展，就必须把数控机床附件尽快搞上去。为此他们建议国家有关部门，尽快制定有关鼓励、扶持国产数控机床附件发展的相关政策，加大对数控机床附件行业科研和技改投入，使国产数控机床附件行业有一个大发展。 国外数控车床的发展目的在于提高加工精度和缩短制造周期。实现上述目的之手段是实现机床多功能化和工序工种集成，开发多种多样复合化加工的机种，如增添铣削功能的复合加工车削中心、双主轴多刀塔(双刀塔或四刀塔)数控车床和车削中心、双主轴同步驱动，双刀塔同时进行加工车削
C616数控车床自动回转刀架机电系统设计
摘要 传统的普通车床换刀的速度慢、精度不高，生产效率低，不能适应现代化生产的需要。因此，本文对普通机床的换刀装置进行改进，对一台四工位的立式自动回转刀架进行数控化设计，使该装置具有自动松开、转位、精密定位等功能。新的数控換刀装置功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结抅简单，维修方便。 关键词：四工位立式刀架；自动回转；主传动部件；电气控制 1 绪论 经济型数控是我国80年代科技发展的产物。这种数控系统由于功能适宜.价格便宜. 用它来改造车床，投资少、见效快、成为我国“七五”、“八五”重点推广的新技术之一。十几年来，随着科学技术的发展，经济型数控技术也在不断进步，数控系统产品不断改进完善. 并且有了阶段性的突破，使新的经济型数控系统功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。由于这项技术的发展增强了经济型数控的活力，根据我国国情，该技术在今后一段时间内还将是我国机械行业老设备改造的很好途径。对于原有老的经济型数控车床，特别是80年代末期改造的设备，由于种种原因闲置的很多，浪费很大；在用的设备使用至今也十几年了，同样面临进一步改造的问题。通过改造可以提高原有装备的技术水平，大大提高了生产效率，创造更大的经济效益。数控车床主要由主轴箱、床鞍、尾架、刀架、对刀仪、液压系统、润滑系统、气动系统及数控装置组成。数控车床的出现对提高生产率改将产品质量以及改善劳动条件和提高效率上发挥了重要的作用。在提高效率上主要表现在两个方面：1）通过刀具的快速自动定位，提高了空程速度和划线工艺的时间。2）批量加工一致性好，可以减少工件检验和时间。特别是经济型老车床对刀等还需要手动完成，以及在加工一个零件过程中，更换刀具，装卸零件，测量和搬运零件用于大部分时间占辅助时间长的刀具交换和刀具尺寸调整。加工时间相对较短，为缩短加工辅助时间，充分发挥数控机床的功能，进一步压缩非切削时间，数控机床正朝着一台机床在一次装夹中完成多工序加工的发展方向。在这类多工序的数控机床中必须带有自动换刀装置，在多工序数控机床出现之后.又逐步发展和完善了各类回转刀具的自动更换装置，扩大了换刀数量，以便有可能实现更复杂的换刀操作，在自动换刀数控机床上，自动换刀装置应满足换刀时间短，刀具重复定位精度高，足够的刀具储存量，换刀安全可靠等要求。
数控车床自动回转刀架结构设计
设计任务 题目：数控车床自动回转刀架结构设计 任务：设计一台四工位立式回转刀架，适用于C616或C6132经济型数空车床。要求绘制自动回转刀架的机械结构图。推荐刀架所用电动机的额定功率为90W，额定转速1480r/min，换刀时要求刀架转动的速度为40r/min，减速装置的传动比为i=37。 总体结构设计 1、减速传动机构的设计 普通的三项异步电动机因转速太快，不能直接驱动刀架进行换刀，必须经过适当的减速。根据立式转位刀架的结构特点，采用蜗杆副减速时最佳选择。蜗杆副传动可以改变运动的方向，获得较大的传动比，保证传动精度和平稳性，并且具有自锁功能，还可以实现整个装置的小型化。 2、上刀体锁紧与精定位机构的设计 由于刀具直接安装在上刀体上，所以上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。本设计上刀体的锁紧与定位机构选用端面齿盘，将上刀体和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旋转；换刀时电动机正转，抬起机构使上刀体抬起，等上下端面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中心轴转动，完成转位动作。 3、刀架抬起机构的设计 要想使上、下刀体的两个端面齿脱离，就必须设计适合的机构使上刀体抬起。本设计选用螺杆-螺母副，在上刀体内部加工出内螺纹，当电动机通过蜗杆-涡轮带动蜗杆绕中心轴转动时，作为螺母的上刀体要么转动，要么上下移动。当刀架处于锁紧状态时，上刀体与下刀体的端面齿相互啮合，因为这时上刀体不能与螺杆一起转动，所以螺杆的转动会使上刀体向上移动。当端面齿脱离啮合时，上刀体就与螺杆一起转动。 设计螺杆时要求选择适当的螺距，以便当螺杆转动一定的角度时，使得上刀梯与下刀体的端面齿能够完全脱离啮合状态。 下图为自动回转刀架的传动机构示意图，详细的装配图在一号图纸上。 三、自动回转刀架的工作原理 自动回转刀架的换刀流程如下图。 图上表示自动回转刀架在换刀过程中有关销的位置。其中上部的圆柱销2和下部的反靠销6起着重要作用。 当刀架处于锁紧状态时，两销的情况如图A所示，此时反靠销6落在圆盘7的十字槽内，上刀体4的端面齿和下刀体的端面齿处于啮合状态（上下端面齿在图中未画出）。 需要换刀时，控制系统发出刀架转位信号，三项异步电动机正向旋转，通过蜗杆副带动蜗杆正向转动，与螺杆配合的上刀体4逐渐抬起，上刀体4与下刀体之间的端面齿慢慢脱开；与此同时，上盖圆盘1也随着螺杆正向转动（上盖圆盘 1通过圆柱销与螺杆联接），当转过约时，上盖圆盘1直槽的另一端转到圆 柱销2的正上方，由于弹簧3的作用，圆柱销2落入直槽内，于是上盖圆盘1就通过圆柱销2使得上刀体4转动起来（此时端面齿已完全脱开）。