数控机床回转刀架设计

绪论

毕业设计是培养学生实践的重要环节之一。它是在大学教学课程，机械课程设计，金工实习等教学环节的基础上进行的。

毕业设计的主要目的是培养我们综合运用所学基础知识、专业知识和专业技术知识及技能来分析、解决一般工程技术问题，使我们建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序规则和设计方法，为走上工作岗位打下一定的基础。

通过毕业设计能进一步扩大和深化自己所学的基础知识、基本理论和基本技能，提高自己的设计计算能力制图能力，是我们懂得如何编写技术性文件，正确使用技术资料、手册及相关的工具书，更能培养我们严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风。从而实现从学生向工程技术人员的过渡。

本设计题目为“数控机床回转刀架设计”，它是根据实际情况，针对用户需求而提出的毕业设计，是一次综合性、应用性、和实践性强的设计过程。

本次设计得到李老师的悉心指导，并提出了许多宝贵意见和建议，在此深表感谢。由于本人设计能力有限，实践经验不足，本设计中错误、不妥之处再所难免，敬请各位老师批评指正。

1 自动回转刀架的工作原理

图1.1 自动回转刀架的换刀流程

图1.2表示自动回转刀架在换刀过程中有关的销的位置。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落在反靠圆盘7的十字槽内，上刀体4的端面齿和下刀的端面齿处于啮合状态（上下端面齿在图a中未画出）。

需要换刀时，控制系统发出刀架的转位信号，三相异步电动机正向旋转，通过蜗杆副带动螺杆正向转动，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150度时，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），如图b所示。

a) b)

c) d)

图1.2 刀架转位过程中销的位置

1—上盖圆盘 2—圆柱销 3—弹簧 4—上刀体 5—圆柱销 6—反靠销 7—反靠圆盘 a)换刀开始时，圆柱销2与上盖圆盘1可以相对滑动

b)上刀体4完全抬起后，圆柱销2落入上盖圆盘1槽内，上盖圆盘1将带动圆柱销2及上刀体4一起转动

c)上刀体4连续转动时，反靠销6可从反靠圆盘7的槽左侧斜坡滑出 d)找到刀位后，刀架电动机反转，反靠销6反靠，上刀体停转，实现

粗定位。

上盖圆盘1、圆柱销2以及上刀体4在正转的过程中，反靠销6能够从反靠圆盘7中十字槽的左侧斜坡滑出，而不影响上刀体4寻找刀位时的正向转动，如图c所示。

上刀体4带动磁铁转到需要的刀位时，发信盘上对应的霍尔元件输出低电平信号，控制系统收到后，立即控制刀架电动机反转，上盖圆盘1通过圆柱销2带动上刀体4开始反转，反靠销6马上就会落入反靠圆盘7的十字槽内，至此，完成粗定位，如图d所示。此时反靠销6从反靠圆盘7的十字槽内爬不上来，于是上刀体4停止转动，开始下降，而上盖圆盘1继续反转，其直槽的左侧斜坡将圆柱销2的头部压入上刀体4的销孔内，之后，上盖圆盘1的下表面开始与圆柱销2的头部滑动。在些期间，上、下刀本的端面齿逐渐啮合，实现定位，经过设定的延时时间后，刀架电动机停转，整个换刀过和结束。

由于蜗杆副具有自锁功能，所以刀架可稳定的工作。

2 总体结构设计

2.1 减速机构的设计

电动机选择三步相异步电动机，额定功率900W，额定转速为1440r/min，而刀架转速设定30r/min，由于转速较高不能直接驱动刀架，因此必须经过适当的减速。采用蜗杆副减速，蜗杆副传动可以改变运动的方向，获得较大的传动比，以保证传动精度和平稳性并能自锁，可以减少整个装置的空间，比较精简。

2.2 上刀体锁紧与精定位机构的设计

上刀架锁紧与精定位将直接影响工件的加工精度，因为刀具直接安装在上刀体上，所以刀体要承受全部的切削力，因此对它的选择很重要，在设计中选择端面将上刀体与下刀体的配合加工成梯形的端面齿。采用梯形的端面齿，刀架处于锁紧时，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，等上下端面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中心轴转动，完成转位工作。

2.3 刀架抬起机构的设计

在上述过程中欲使上下刀体的两个端面齿脱离。就必须设计分离机构，在此选择螺杆—螺母副，并在上刀体内部加工出内螺纹，当电动机通过蜗杆—蜗轮带动螺杆绕中心轴转动时，而将上刀体看做螺母，要么转动，要么上下移动。两种情况，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，转动会使上刀体向上移动。当端面齿脱离啮合时，上刀体就和螺杆一同转动，在设计螺杆时要注意螺距的选择，而螺距的选择是否合理非常重要，选择适当以便当螺杆转动一定角度时，使上刀体与下刀体的端面齿能够完全脱离啮合状态。

图2.1 自动回转刀架的传动结构示意图

1—发信盘 2—推力轴承 3—螺杆螺母机构 4—端面齿盘 5—发靠圆盘 6—三相异步

电动机 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

3 主要传动部件的设计计算

3.1 蜗杆副的设计计算

自动回转刀架的动力源是三相异步电动机，其中蜗杆与电动机直联，刀架转位时蜗杆与上刀体直联。已知电动机额定功率1P =900W ，额定转速1n =1440r/min ，上刀体设计转速2n =30r/min,则蜗杆副的传动比i=1440/30=48。刀架从转位到锁紧时，需要蜗杆反向，工作载荷不均匀，起动时冲击较大，今要求蜗杆的使用寿命h L =10000h ，因此对蜗杆的型号材料的选择以及齿面接触疲劳强度计算相当重要。

3.1.1 蜗杆的选型

GB/T10065-1998推荐采用阿基米德（ZA 蜗杆）和锥面包络蜗杆（ZK 蜗杆）。本设计采用阿基米德型圆柱蜗杆（ZA 型）。

3.1.2 蜗杆的材料

刀架中的蜗杆副传递的功率不大，但蜗杆转速较高，因此，蜗杆的材料选用45钢，其螺旋齿面要求淬火，硬度为45～55HRC ，以提高表面耐磨性，选用锡磷青铜ZCuSn10P1，采用金属模铸造。

3.1.3 按齿面接触疲劳强度进行设计

刀架中的蜗杆副采用闭式传动，多因齿面脱离危险合或点蚀而失效。因此，在进行承载能力计算时，先按齿面接触疲劳强度进行校核。

按蜗轮接触疲劳强度条件设计计算的公式为： []32

2???? ??≥H E Z Z KT a σρ (3.1) 式中 a ——蜗杆副的传动中心距，单位为mm ；

K ——载荷系数；

T 2——作用在蜗轮上的转矩T 2，单位为N ·mm ；

E Z ——弹性影响系数，单位为MP 2/1；

p Z ——接触系数；

[]H σ——许用接触应力，单位为MPa 。

从式（3.1）算出蜗杆副的中心距a 之后，根据已知的传动比i=48,从附录1中选择一个合适的中心距a 值，以及相应的蜗杆、蜗轮参数。

（1） 确定作用在蜗杆上的转矩2T

设蜗杆头数1Z =1，蜗杆的传动效率取η=0.8。由电动机的额定功率1P =90W ，可以算得蜗轮传递的功率2P =1P ·η，再由蜗轮的轮转速2n =30r/min

求得作用在蜗轮上的转矩：

mm N m N n P n P T ?=???===2037330/8.08055.9/55.9/55.921

22η （2）确定载荷系数K

根据载荷情况查表，选K=1.39

（3） 确定弹性影响系数E Z

铸锡磷青铜蜗轮与蜗杆相配时,从有关手册查得弹性影响系数 E Z =160MPa 2/1。

（4） 确定接触系数P Z

先假设蜗杆分度圆直径d1和传动中心距a 的比值a d /1=0.35，从附录3中可查得接触系数P Z =2.9。

（5） 确定许用接触应力[]H σ

根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1、金属模铸造蜗杆螺旋齿面硬度大于45HRC ，可从附录4中查得蜗轮的基本许用应力[]H σ=268MPa 。已知蜗杆为单头，蜗轮每转一转时每个轮齿啮合的次数J=1；蜗轮转速2n =30r/min;蜗杆副的使用寿命h L =10000h 。

则应力循环次数

N=60J 2n h L =60×1×30×10000=1.8×107

寿命系数：

NH K 929.0/1087==N

许用应力：

[]H σ=KH []H σN ′=0.929×268MPa=249MPa

（6） 计算中心距

将以上各参数代入式（3.1），求得中心距：

a ≥322.9/249)(160037321.39???mm=46.2mm

查附录1，取中心距a =50mm ，已知蜗杆头数Z 1=1，设模数m=1.6mm ，得蜗杆分度圆直径d1=20mm 。为时d1/a =0.4，由附录3得接触系数Z ′ρ=2.74。因为Z ′ρ＜Z ρ，所以上述计算结果可用。

3.1.4 蜗杆和蜗轮的主要参数与几何尺寸

由蜗杆和蜗轮的基本尺寸和主要参数，算得蜗杆和蜗轮的主要几何尺寸后，即可绘制蜗杆副的工作图。

（1） 蜗杆参数与尺寸

头数Z 1=1，模数m=1.6mm ，轴向齿距P a =πm=5.027mm ，轴向齿厚S a =0.5πm=2.514mm ，分度圆直径d 1=20mm ，直径系数q=d 1/m=12.5，分度圆导程角γ=arctan(z 1/q)=4o34′26″。

取齿顶高系数 h a *=1，径向间隙系数c *=0.2，则齿顶圆直径

d a1=d 1+2h a *m=20mm+2×1×1.6mm=23.2mm

齿根圆直径

d f1=d 1-2m(ha *+c *)=[20-2×1.6×(1+0.2)]mm=16.16mm 。

（2） 蜗轮参数与尺寸

齿数Z 2=46，模数m=1.6mm ，分度圆直径d 2=mZ 2=1.6×48mm=76.8mm ， 变位系数

x 2=[a -(d 1+d 2)/2]/m=[50-(20+76.8)/2]/1.6=1

蜗轮齿根圆直径

d f2=d 2-2m(h a *-x 2+ c *)=[76.8-2×1.6×(1-1+0.2)]mm=76.16mm

蜗轮齿顶圆弧半径

r g2=a -d a2/2=(50-83.2/2)mm=8.4mm

（3） 校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度

即检验下式是否成立：

F σ=（1.53KT 2/d 1d 2m ）×Y Fa2Y β≦[]F σ (3.2) 式中 F σ——蜗轮齿根弯曲应力，单位为MPa ；

Y Fa2——蜗轮齿形系数；

Y β——螺旋角影响系数；

[]F σ——蜗轮的许用弯曲应力，单位为MPa 。

由蜗杆头数Z 1=1，传动比i=48，可以算出蜗轮齿数Z 2=iZ 1=48。

则蜗轮的当量齿数

Z v2=Z 2/cos 3γ=48.46

根据蜗轮变位系数x 2=1和当量齿数Z V2=48.46，查附录6，得齿形系数：

Y Fa2=1.95

螺旋角影响系数：

Y β=1-γ/140°=0.967

根据蜗轮的材料和制造方法，查附录5，可得蜗轮基本许用弯曲应力：

[]F σ＇=56MPa

蜗轮的寿命系数：

K FN =96/N 10=97610/1.810?=0.725

蜗轮的许用弯曲应力：

[]F σ=[]F σ＇K FN =56×0.725MPa=40.6MPa

将以上参数代入（3.2），得蜗轮齿根弯曲应力：

F σ=6

.18.76202037339.153.1????×1.95×0.967MPa≈33.2MPa 可见F σ＜[]F σ,蜗轮齿根的弯曲强度满足要求。

3.2 蜗杆轴的设计

3.2.1 蜗杆轴的材料选择，确定许用应力

考虑轴主要传递蜗轮的转矩，为普通用途中小功率减速传动装置。选用45号钢，正火处理，[]MPa b 600=? 。

3.2.2 按扭转强度初步估算轴的最小直径 22

1()[]ca M aT W δδ-+=≤ （3.3）

扭转切应力为脉动循环变应力，取6.0=a

抗弯截面系数31.0d W =

取mm d 14.15min =

3.2.3 确定各轴段的直径和长度

根据各个零件在轴上的定位和装拆方案确定轴的形状，直径和长度。

图3.1 轴的形状，直径和长度

51d d =同一轴上的轴承选用同一型号，以便于轴承座孔镗制和减少轴

承类型。

5d 轴上有一个键槽，故槽径增大5%。

mm d d d 89.15%)51('151=+?==,圆整mm d d 1751==。

所选轴承类型为深沟球轴承，型号为6203， mm B 12=，mm D 40=。

2d 起固定作用，定位载荷高度可在（0.07～0.1）1d 范围内。

mm a d d 04.20~38.19212=+=，故2d 取20mm 。

3d 为蜗杆与蜗轮啮合部分，故283=d mm 。

mm d d 2024==，便于加工和安装。

1L 为与轴承配合的轴段，则1L =12mm 。

2L 尺寸长度与刀架体的设计有关，蜗杆端面到刀架端面距离为65mm ，故2L =43mm 。

3L 为蜗杆部分长度mm m z L 92.21)06.011(23=+≥，圆整3L 取30mm 。

4L 取55mm ，5L 在刀架体部分长度为（12+8）mm ，伸出刀架部分通过

联轴器与电动机相连长度为50mm ，故mm L 705=。

两轴承的中心跨度为128mm ，轴的总长为210mm 。

3.2.4 蜗杆轴的校核

作用在蜗杆轴上的圆周力

112d T F t =

（3.4）

mm N mm N n P T .1016.2.467

56.109550000955000051?=?== 其中mm d 281=，

则

N d T F t 43

31029.12?== 径向力

N F F t r 341069.420tan 1029.1tan ?=??==α

切向力

N F F t n 44

1037.120cos 1029.1cos /?=?

?==α

N F F F r n BH 4341042.160cos 1069.430cos 1037.160cos 30cos ?=??+??=?+?= N F F F n r BV 3431079.230sin 1037.160sin 1069.430sin 60sin ?-=??-??=?-?= 求水平方向上的支承反力

图3.3 水平方向支承力

0)(212=+-L L F L F AH BH

得 N F AH 3104.5?=

)(108.8104.51042.1334N F F F AH BH CH ?=?-?=-=

求水平弯矩,并绘制弯矩图

m N L F M AH BH ??==311059.1

图3.4 水平弯矩图

求垂直方向的支承反力

y y F y F y F y F Z Y X p F K v f a C F 81.9=切 （3.5）

查表得，142=y F C ，73.0=y F X ，67.0=y F Y ，0=y F Z

其中mm a p 6=，r mm f /6.0=，min /100m v =

N N K v f a C F y y F y F y F y F Z Y X p F 36586.0614281.981.967.073.0=???==切

切

图3.5 垂直方向支承反力

0)(2132=+-+L L F L F L F AV BV 切

N F AV 31099.1?=

)(1086.21066.31099.11079.23333N F F F F AV BV CV ?-=?-?-?=--=切

求垂直方向弯矩，绘制弯矩图

m N L F M AV BV ?==1.5861

m N L F M CV ?==4413切

图3.6 垂直弯矩图

求合成弯矩图，按最不利的情况考虑

m N m N M M M BV BH B ??=?+?=+=32232

21069.11.586)1059.1( m N M M CV C ?==441

图3.7 合成弯矩图

计算危险轴的直径

]

[1.013

-≥σe M d (3.6) 查教材机械设计表16.3得，材料为AIA M C r 038调质的许用弯曲应力

75][1=-σ，则

mm mm d B 4.2575

1.01069.136=??≥ 所以该轴符合要求。

3.3 蜗轮轴的设计

3.3.1 蜗轮轴材料的选择，确定需用应力

考虑到轴主要传递蜗轮转矩，为普通中小功率减速传动装置，选用45号钢，正火处理，查教材机械设计表16.3得弯曲许用应力和对称循环应力状态下的许用应力分别为[]MPa b 600=?，[]MPa b 551=?-。

3.3.2 按扭转强度，初步估计轴的最小直径

][1.013

-≥σe

M d （3.8）

查教材机械设计表16.3得，取45号调质钢的许用弯曲应力60][1=-σ，则

mm mm d B 3.48601.0103.6763

3

=??≥

mm mm d C 3.46601.0105963

3

=??≥

由于轴的平均直径为34mm ，因此该轴安全。

3.3.3 确定各轴段的直径和长度

根据各个零件在轴上的定位和装拆方案确定轴的形状及直径和长度，1d 即蜗轮轮芯为68mm 。

2d 为蜗轮轴轴径最小部分取34mm 。

3d 轴段与上刀架体有螺纹联接，牙形选梯形螺纹，根据表，取公称直径为mm d 443=，螺距mm P 12=，mm H 5.6=。

查表得，外螺纹小径为31mm ，内、外螺纹中径为38mm ，内螺纹大径为45mm ，内螺纹小径为32mm ，旋合长度取55mm 。

2L 尺寸长度为34mm ，蜗轮齿宽2b 当31≤z 时，mm dal b 6.1575.02=≤，取mm b 152=。

3.4 中心轴的设计

3.4.1 中心轴的材料选择,确定许用应力

考虑到轴主要起定位作用，只承受部分弯矩，为空心轴，因此只需校核轴的刚度即可。选用45号钢，正火处理，查教材机械设计表16.3得弯曲许用应力和对称循环应力状态下的许用应力分别为[]MPa b 600=?，[]MPa b 551=?-。

3.4.2 确定各轴段的直径和长度

根据各个零件在轴上的定位和装拆方案确定轴的形状及直径和长度，mm d 151=。

2d 与轴承配合，轴承类型为推力球轴承，型号为51203，mm d 17=，mm d 191=，mm T 19=，mm D 35=，所以mm d 172=。

3d 与轴承配合，轴承类型为推力球轴承，型号51204，mm d 25=， mm d 271=，mm T 15=，mm D 47=。

分配各轴段的长度mm L 801=，mm L 932=，mm L 203=。

3.4.3 轴的校核

轴横截面的惯性矩

44()1993.1664I D d mm π

=-=

车床切削力F=2KN ，E=210GPa

333

43210195 5.91066210101993.16

B ql EI θ-??=-=-=-???? 33

3210145(4)(4195145)8.441024242101993.16

qa y l a mm EI ??=--=-?-=-??? 因此

B θ＜［B θ］

y ＜［y ］

中心轴满足刚度条件。

3.5 齿盘的设计

3.5.1 齿盘的材料选择和精度等级

上下齿盘均选用45号钢，淬火，180HBS ，初选7级精度等级。

3.5.2 确定齿盘参数

考虑齿盘主要用于精确定位和夹紧，齿形选用三角齿形，上下齿盘由于需相互啮合，参数可相同，当蜗轮轴旋转150°时，上刀架上升5mm ，齿盘的齿高取4mm ，由

(2**)h h a c m =+ （3.9）

得算式 4=（2×1+0.25）m 。

标准值0.1*=a h ，25.0*=c 。

求出mm m 78.1=,取标准值mm m 2=。

故齿盘齿全高mm m c h h a 4052)25.012)2(**=?+?=+=。

取齿盘内圆直径d 为120mm 。

外圆直径为mm 140。

齿顶高mm m h h a a 21*?==。

齿根高mm m c h h a f 5.2)(**=+=。

齿数38=z

齿宽mm b 10=

齿厚 mm m s 14.32/==π

齿盘高为5mm

3.5.3 按接触疲劳强度进行计算

（1）确定有关计算参数和许用应力

366160100.759.55109.551017906.2524

p T N mm n η-??=?=?=? （2）取载荷系数5.1=t k

（3）由教材机械设计表12.13得齿宽系数0.1=Φd

（4）由教材机械设计表12.12得材料的弹性影响系数MPa Z e 8.189=，取?=20α，故5.2=H Z 。

（5）由教材机械设计图12.17（c ）得

3801lim =H σ，3802lim =H σ

（6） h L =60×24×1×(8×300×15)，2N =5.18×107

（7）由教材机械设计第三章中的数据得接触疲劳寿命系数

1.11=N Z ，1.12=N Z

（8）计算接触疲劳许用应力， 取安全系数1=H S ，由教材机械设计式（12.11）得

[]

111362N Hlin H H Z MPa S δδ≈ []

112362N Hlin H H Z MPa S δδ≈

按齿根抗弯强度设计

由教材机械设计式（12.17）得抗弯强度的设计公式为

[]

32121()Fa Sa F Y Y kT m dZ δ≥Φ (3.10) 确定公式内的各参数数值

（1）由教材机械设计图12.23（c ）得抗弯疲劳强度极限

MPa F F 1602lim 1lim ==δδ

（2）由教材机械设计中图12.24得抗弯疲劳寿命系数

0.11=N Y ,0.12=N Y

（3）由教材机械设计中图12.21和图12.22得

12122.63, 2.63

1.65, 1.65Fa Fa Sa Sa Y Y Y Y ====

（4）计算抗弯疲劳许用应力，取抗弯疲劳安全系数S F =1.4

由教材机械设计中式（12.19）得

[][]MPa S Y F F N F F 2561

lim 121===δδδ

（5）由教材机械设计中式（12.16）得弯曲疲劳强度验算

[]12111122 1.517906.25 2.63 1.6546101202

F F Fa Sa F k Y Y MPa bd m πδδδ??==??=??≈??? 故满足弯曲疲劳强度要求

为了能在工件的一次装夹中完成多个工序加工，缩短加工辅助时间，减少多次安装所引起的加工误差，充分发挥数控机床的效率，采用“工序集中”的原则，采用自动回转刀架。

通过对四工位刀架的设计，分别对其组成部分即机械总体结构、工作原理、主传动部件。文中减速机构选用三相异步电机和蜗杆副，能获的大的传动比，保证传动精度平稳，能实现整个装置的小型化；考虑所受载荷和加工精度选取端面齿盘，在刀架抬起机构中釆用丝杆螺母机构。主传动部件设计中蜗杆采用阿基米德型圆柱蜗杆，材料采用45钢，涡轮用耐磨性大的铸锡磷青铜ZCuSn10P1，并通过假定参数对其疲劳强度进行设计，并依次算出蜗杆蜗轮的主要参数和尺寸，再通过查表计算确定了中心轴、齿盘、轴承等其他部件的型号、选材及其主要参数和尺寸。设计从经济适用出发在材料选择和参数选择都做到优化选择。克服老车床辅助加工时间长的缺点，提髙了工作效率。

回转刀架

1.3. 结构组成与动作循环 典型的数控转塔刀架一般有动力源（电极或油缸，液压马达）、机械传动机构、预分度机构、定位机构、锁紧机构、检测装置、接口电路、刀具安装台（刀盘）、动力刀座等组成。 数控转塔刀架的动作循环为： T指令（换刀指令）→刀盘放松（抬起）→转位→刀位检测→预分度→精确定位→刀具锁紧→结束，答复信号。 1.4. 技术性能与发展趋势 数控转塔刀架的技术发展很快，现正逐步形成标准定型产品。我国数控转塔刀架标准草案中所规定的主要技术性能如下： 1.4.1. 精度 定位精度要求高，一般要求工位目标位置重复定位精度在4"10" —，刀槽的工作位置定位精度在0.03-0.05mm。各种形位公差为0.020.03mm -。因此定位机构均采用精密多齿盘。先进工艺用浮硬齿面对研,重复定位精度可高达"1另外,刀盘加工趋向用淬火硬磨削,以获得刀槽精度的长期保持性及高的刚度。 1.4. 2. 运转性能 主要是转位时间和转位频率。先进水平一次转位周期0.3—ls,最快己达0.lS。分度频率为600—1000次/h 。 双向转位就近换刀(最短路程换刀)的结构正在开发应用,如双向滚子端面凸轮机构 , 可显著缩短换到周期。为了克服刀盘高速转位引起的惯性冲击,使用恰当的缓冲元件是其发展趋势。 1.4.3. 润滑与密封 目前趋向于开发能终生润滑的产品,即在使用全过程中,不需要用户再采取任何润滑措施。 因工作环境恶劣,对密封性能要求很高,通常规定在刀架体内棋道压力105pa气路 ,浸入装有防锈液的试验箱内,在规定时间内,不得有漏气现象。 1.4.4. 负载能力与刚度

数控转塔刀架的负载能力与刚度,除了与有关零件的尺寸、形状、结构等有关外 , 受刀盘锁紧力影响也很大。一般小型产品锁紧力为3 610N ? 10N左右,高性能产品可达4 以上。 对数控转塔刀架的静刚度目前尚无规范要求,有的企业标准已经提出测详见定, 但缺乏数据指示。对动刚度,动态性能,在生产实践中反映出其影响明显,但也无可靠数据指示提出,这些方面是今后研究开发中的重要方向。 1.4.5 可靠性方面 可靠性是产品性能的综合反映。对转塔刀架目前一般要求平均无故障时间(MTBF)为4 ?次以上,国内产品在设方面亟待提高。 210N 510N ?次,高级的已经达到4 1.5 现代典型数控转塔刀架的结构分析 1.5.1. 液压式 这类刀架用液压缸实现刀盘锁紧,低速大扭矩液压马达驱动刀盘转位。液压缸可获得很大的锁紧力,故刀架刚性很好。该机构适用于重负荷切削,且易双向转位就近换刀,大型数控车床应用较多。 近年已开发出将液压马达和滚珠式预分度机构合为一体的液压分度马达(Index Motor) 。可使刀架简化,重复定位精度可达" ±。刀盘加速时间仅为0.1S,有较好的应 0.1 用前景。 1.5. 2. 液压机械式 这类刀架用液压缸锁紧刀盘,转位和预分度则用点电机通过机械传动装置实现, 如槽轮机构。目前趋向采用动态性能较好的间歇凸轮转位机构。 1.5.3. 电动势 这类刀架以电机为动力源,使用方便,应用最多。主要形式有以下几种：（1）单面凸爪锁紧式 是我国自行开发的小型产品刀盘主轴上固联有单向凸爪离合器的右半。电机经蜗轮传动使主动凸爪(离合器左半)正向旋转,两个半离合器结合,两定位多齿盘觉分开啮合,刀盘转位。到位后反向旋转,刀盘转动被预分度机构的定位销阻止,由于凸爪斜面作用使离合器左右两半分离,使刀盘右移实现定位锁紧。 此形式结构紧凑,但锁紧力靠机构的弹性变形产生,调整较难,主轴刚度不宜大,适用于低速低载,如仪表及床上使用。 （2）双插销反靠式

数控4刀位自动回转刀架设计

目录 一、设计任务 (2) 二、总体结构设计 (2) 2.1 减速传动机构的设计 (2) 2.2上刀体锁紧与精定位机构的设计 (2) 2.3刀架抬起机构的设计 (3) 三、自动回转刀架的工作原理 (3) 四、主要传动部件的设计 (5) 4.1 蜗杆副的设计计算 (5) 4.1.1 蜗杆的选型 (6) 4.1.2 蜗杆副的材料 (6) 4.1.3 按齿面接触疲劳强度进行设计 (6) 4.1.4 蜗杆和涡轮的主要参数与几何尺寸 (9) 4.1.5 校核涡轮齿根弯曲疲劳强度 (9) 4.1.6 验算效率η (11) 4.2 螺杆的设计计算 (11) 五、电器控制部分的设计 (12) 5.1 硬件电路设计 (12) 5.1.1 收信电路 (12) 5.1.2 发信电路 (14) 5.2 控制软件设计 (17) 参考文献 (16)

一、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1440r/min，换刀时要求刀架转动的速度为30r/min。 二、总体结构设计 2.1 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。 2.2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

C6132卧式车床数控化改造设计——自动回转刀架及其控制电路设计任务书

毕业设计（论文）任务书 题目：C6132卧式车床数控化改造设计——自动回转刀架及其控制电路设计 系名 专业 学号 学生姓名 指导教师 职称 2011年12月5日

一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。） 工作基础：目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，截止到2007年我国机床数控化率不到3％。用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。本课题是对于普通的CA6132车床进行数控改造，对于提高我国工业产品的国有化、降低产品造价以及提高产品的国际市场竞争力，都有着十分重要的战略意义。 数控车床为了能够在工件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加工误差，故须带有自动回转刀架。 研究条件：一台CPU为Intel P4 3.0E,内存为1G的PC机，参考资料可从图书馆及图书馆数据库中获得。 应用环境：应用于回转类零件的数控加工。 工作目的：熟悉车床的组成结构，以及数控改造的实施方法。 二、参考文献 [1] 张建民.机电一体化系统设计（修订版）[M].北京：北京理工大学出版社，2007. [2] 成大先.机械设计手册（第四版）[M].北京：化学工业出版社,2002,25-28. [3] 尹志强等.机电一体化系统设计课程设计指导书[M].北京：机械工业出版社，2008. [4] 赵松年，李恩光，裴仁清. 机电一体化系统设计[M].北京：机械工业出版社，2004. [5] 王燕群，赵志岗，叶金铎，等主编.材料力学[M].天津：天津学出版社，2001. [6] 廖念钊主编.互换性测量技术基础.第三版[M].中国计量出版社，2002. [7] 邱宣怀主编.机械设计.第四版[M].北京：高等教育出版社，2004. 三、设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求。） 设计内容： 设计一台四工位的立式自动回转刀架，适用于C6132经济型数控车床。 包括： （1）减速传动机构的设计；上刀体锁紧与精定位机构的设计；刀架抬起机构的设计。 （2）设计控制刀架自动转位的控制电路。 技术参数： 推荐刀架所用电动机的额定功率为90W，额定转速为1440r/min； 换刀时要求刀架转动的速度为30r/min。 具体要求：

2020年数控车床自动回转刀架机电系统设计参照模板

摘要 自动回转刀架是数控机床的重要组成部分，它有效地提高了劳动生产率，缩短了生产准备时间，消除人工误差提高加工精度和加工精度的一致性等。但是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。所以为了提高生产率、改善产品质量以及改善劳动条件必须对自动回转刀架进行改进。 本文对数控车床自动回转刀架的机电系统的相关内容进行分析，研究数控车床刀架的组成和工作原理，对普通机床的换刀装置进行改进，使该装置具有自动松开、转位、精密定位等功能。此次主要完成自动回转刀架的机械部分和电气部分的设计。机械部分为对其组成的各个机械部件进行计算与选用，电气部分为编制刀架自动转位控制软件。设计的数控換刀装置功能更强，换刀装置通过刀具快速自动定位，可以提高数控车床的效率，缩短加工时间；同时其可靠性更稳定，结抅简单。 关键词: 自动回转刀架，换刀装置，机电系统，电气控制

Design of automatic turret mechanical and electrical system of CNC lathes Abstract The automatic turret is an important part of CNC lathe. It improved labor productivity and shorten the production time, eliminate human error, the improvement of the machining accuracy and consistency of precision. Though conventional ordinary lathe tool change slowly, low accuracy, low productivity. It cannot adapt to the needs of modern production. Therefore, we must be improved the automatic turret in order to increase productivity, improve product quality and improve working. This rotary tool holder for CNC lathe electrical and mechanical systems related content study, study the composition and working principle of CNC lathes turret and improve the tool changerthe of general machine tools, so that the device has an automatic release, transfer, precision positioning and other functions. This time we should completion of the design of a utomatic turret’s the mechanical parts and electrical parts. Mechanical part is composed of various mechanical calculation and selection of parts, electrical parts is preparation of the turret automatically transfer of the control software, automatic indexing turret. Design of more powerful CNC tool changer, tool changer quickly through the automatic positioning tool can improve the efficiency of CNC lathes and shorten the processing time; while its reliability is more stable, the structure is simpler. Keywords: Automatic turret Tool changer Electro-Mechanical Systems Electrical control I

方刀架课程设计说明书

《机械制造技术》课程设计 设计题目：方刀架课程设计 说明书 专业： 班级： 设计者： 指导教师： 年月日

《 课程设计说明书 刀具架机械加工工艺规程及工艺装备设计: 序 言 大二第一学期我们进行了《机械制造技术》课程的学习，并且在大一第一学期进行过金工实习。为了巩固所学知识，在我们进行之后其他各专业课程的进行一次深入的综合性的总复习,也是作为一次理论联系实际的训练，我们进行了本次课程设计。 通过这次课程设计，对自己未来将从事的工作进行了一次适应性训练，从中锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，同时，在课程设计过程中，我们通过认真查阅资料，切实地锻炼了我们自我学习的能力。另外，在设计过程中，经过老师的悉心指导和同学们的热心帮助，我顺利完成了本次设计任务。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。 一、零件的分析 (一)零件的作用 方刀架是作用是通过用螺钉的紧固作用在机床上快速的实现车刀固定，夹紧、转换，为车工提供方便，同时也节省了大量的辅助时间，大大提高了生产效率.方刀架的主要功用就是通过装在刀架上的其它零件夹紧刀具，换刀时，在手柄转动下，带动方刀架回转，以达到换刀的目的。 (二)零件的工艺分析 本零件从零件图可知： 1）该零件为车床用方刀架，中间周圈槽用于装夹车刀，其C 面直接与车刀接触，所以要求有一定的硬度，因此表面淬火40~45HRC 。 2）该零件左端面与车床拖板面结合，并可以转动，φ15019 .00+mm 孔用于刀架定位时使 用，以保证刀架与主轴的位置，其精度直接影响机床的精度。 3）该零件为锻件，在设选定毛胚时锻件尺寸为135mm ×135mm ×82mm ，根据基准重合 和多次加工的原则选择右端面和φ3603 .00+mm 孔定位，保证加工基准的统一，从而保证了工 件的加工精度。

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

数控车床自动回转刀架的设计

2013届机械设计制造及其自动化（数控）毕业设计（论文） 毕业设计（论文） 题目数控车床自动回转刀架的设计 1

目录 绪论 (1) 第一章数控车床回转刀架概述................................................................... 1矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 1.1数控车床刀架的介绍 (1) 1.2数控车床刀架的分类 (1) 第二章回转刀架方案选择 (1) 2.1数控车床回转刀架的基本要求 (1) 2.2 立式数控回转刀架的结构特点 (2) 2.3刀架参数的确定 (3) 2.4动力源的选择及方案选择结果 (4) 第三章回转刀架的工作原理及过程 (5) 3.1电动刀架工作原理 (5) 3.2四方刀架的主要构成部分 (5) 第四章回转刀架的设计及计算 (6) 4.1夹紧力的计算 (6) 4.2最大切削扭矩 (7) 4.3单工位换刀时间 (7) 4.4定位精度 (9) 第五章主传动机构的设计和标准件的选取 (10) 5.1初拟传动方案 (10) 5.2选择步进电动机 (10) 5.3蜗轮蜗杆的设计 (10) 5.4中心轴强度校核 (11) 第六章刀架的电气设计 (16) 6.1刀架的电气控制 (16) 6.2回转刀架PLC控制 (17) 第七章总结 (20) 致谢 (20) 参考文献 (21)

2013届机械设计制造及其自动化（数控）毕业设计（论文） 数控车床自动回转刀架的设计 摘要数控机床为了能在工件一次装夹中完成多道甚至所有加工工序，以缩短辅助时间和减小多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。数控车床上的回转刀架就是一种最简单的自动换刀装置，这次设计的自动回转刀架具有转位快，定位精度高，切向扭矩大等特点，原理采用蜗杆传动，上下齿盘啮合，螺杆夹紧的工作原理。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 关键词: 数控车床回转刀架特点原理 绪论 毕业设计是培养学生实践的重要环节之一,它是在大学教学课程，机械课程设计，金工实习 3

数控机床转塔刀架

自动回转刀架的工作原理 自动回转刀架的换刀流程如图2.1所示。 图2.1自动回转刀架的换刀流程 图2.2表示自动回转刀架在换刀过程中有关的销的位置。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落在反靠圆盘7的十字槽内，上刀体4的端面齿和下刀的端面齿处于啮合状态（上下端面齿在图a中未画出）。 需要换刀时，控制系统发出刀架的转位信号，三相异步电动机正向旋转，通过蜗杆副带动螺杆正向转动，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150度时，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），如图b所示。 上盖圆盘1、圆柱销2以及上刀体4在正转的过程中，反靠销6能够从反靠圆盘7中十字槽的左侧斜坡滑出，而不影响上刀体4寻找刀位时的正向转动，如图c所示。 上刀体4带动磁铁转到需要的刀位时，发信盘上对应的霍尔元件输出低电平信号，控制系统收到后，立即控制刀架电动机反转，上盖圆盘1通过圆柱销2带动上刀体4开始反转，反靠销6马上就会落入反靠圆盘7的十字槽内，至此，完成粗定位，如图d所示。此时反靠销6从反靠圆盘7的十字槽内爬不上来，于是上刀体4停止转动，开始下降，而上盖圆盘1继续反转，其直槽的左侧斜坡将圆柱销2的头部压入上刀体4的销孔内，之后，上盖圆盘1的下表面开始与圆柱销2的头部滑动。在些期间，上、下刀本的端面齿逐渐啮合，实现定位，经过设定的延时时间后，刀架电动机停转，整个换刀过和结束。

数控车床回转刀架的设计论文

图书分类号： 密级： 毕业设计(论文) 数控车床回转刀架的设计 THE DESIGN OF CNC LATHE ROTARY CUTTER 学生姓名王成 学院名称机电工程 专业名称机械设计制造与其自动化 指导教师毛瑞卿 2011年05月27日

徐州工程学院学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名：日期：年月日 徐州工程学院学位论文版权协议书 本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 论文作者签名：导师签名： 日期：年月日日期：年月日

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，本文对数控车床回转刀架的机电系统的相关内容进行研究，探索数控车床刀架的组成和工作原理，对普通机床的换刀装置进行改进，使一台四工位的立式自动回转刀架数控化，使该装置具有自动松开、转位、精密定位等功能。 本文主要完成数控车床回转刀架的机械部分和电气部分的设计。机械部分为其组成的各个机械部件进行计算与选用，电气部分为编制刀架自动转位控制软件。设计的数控換刀装置功能更强，换刀装置通过刀具快速自动定位，可以提高数控车床的效率，缩短加工时间；同时其可靠性更稳定，结抅简单。 关键词自动回转刀架；换刀装置；机电系统；电气控制

方刀架程设计说明书

**** 《数控加工工艺》课程设计说明书设计题目：方刀架数控加工工艺课程设计 专业：* * * * 班级：* * * * 学生姓名：* * * * 学号：* * * * 指导教师：* * * * 机电工程系 年月

《数控加工工艺》课程设计任务书

目录 绪论 (1) 第1章零件的分析 (2) 1.1 零件的作用 (2) 1.2零件图分析 (2) 1.3零件分析 (3) 1.4 工艺分析 (3) 第2章毛坯的确定 (4) 2.1确定毛坯余量公差 (4) 第3章工艺规程的拟定 (6) 3.1确定毛坯的制造形式 (6) 3.2 定位基准的选择 (6) 3.3粗基准的选择 (6) 3.4精基准的选择 (6) 第4章切削用量的选择 (7) 4.1确定切削用量 (7) 4.2加工余量与公差 (8) 第5章机械加工过程 (9) 结论 (10) 参考文献 (11) 数控加工工艺过程卡片 (12) 数控加工工序卡片 (14) 程序 (18)

绪论 数控加工工艺课程设计综合了机械制造工艺学和其它专业课知识，充分展现了学生在生产实习中的实践能力。本说明书是关于方刀架的一个简单工艺设计过程，在这次为期两个星期的设计，不仅让我们对所学课程进行了一次全面深入的总复习，而且为毕业设计提供了一次热身的机会，真正实现了理论联系实际。 就我个人而言，在这次设计中，我最大的收获是我懂得了要当一名合格的设计师是多么的不容易，在此谢谢老师和同学们在设计过程中给我的帮助。本课程设计通过方刀架零件图的分析，确定了该零件的毛坯材料及尺寸规格。通过对零件的加工工艺分析，确定了该零件的加工工艺路线，确定了该零件的加工工具，编写了详细的数控加工工艺文件：工艺过程卡片和工序卡片。 由于本人能力和经验有限，难免出现一些错误和不足。望老师指正批评！

AK21136X4型数控转塔刀架说明书文档

方圆牌 AK21 136X4型数控转塔刀架技术文件 使用说明书 合格证明书 中华人民共和国 瓦房店机床附件厂

使用说明书 1．产品外形照片 2．主要用途和特点 该刀架是卧式数控车床的功能部件之一，具有四个工作位置，以电动机作动力。 该刀架与数控车床控制系统联用，能完成车床自动加工工件的功能，刀架采用了三齿盘结构，并设有减震装置，刀台旋转时不需抬起，转动平稳，噪音小，刚性好，重复定位精度高。 该刀架改变了传统的外冷却方式，采用内冷却系统，使刀架外观结构更加紧凑，使用更加方便。 发讯元件采用无触点的磁性开关传感器，具有寿命长，动作可靠等优点。还可以通过改变调整垫厚度调整刀尖高度，以适用于不同回转直径的车床使用。 3．基本结构和动作说明： 3.1基本结构见图1 3.2动作说明（参看图1） 动作传动路线是由电动机(1)→传动套(3)→蜗杆轴(4)→蜗轮(7)→螺杆(16)→螺母(14)→传动盘(17)→传动销(13)→夹紧齿盘(12)→连接盘(18)→方刀台(11)（来完成方刀台的松开、转动和夹紧）。 基本动作是主机控制系统发出指令，电动机(1)转动，螺母(14)带动夹紧齿盘(12)升起，传动销(13)与螺杆上的传动盘(17)接合，从而带动夹紧齿盘，连接盘和方刀台一起旋转。当方刀台转动到预先选好的位置时，永久磁铁(19)感应磁性开关(20)发出信号，主机控制系统发出指令，电动机反向旋转，螺母带动夹紧齿盘下降，三个齿盘啮合锁紧后，主机控制系统发出指令，电机停止转动。 4．主要技术参数和外形（参见图1） 见表1

图1 1电动机、2电机座、3传动套、4蜗杆轴、5调整垫、6底座、7蜗轮、8定齿盘、9动齿盘、10定位盘、11方刀台、12夹紧齿盘、13传动销、14螺母、15定位销、16螺杆、17传动盘、18连 接盘、19固定环、20垫、21螺母、22覆铜板、23永久磁铁、24磁性开关、25罩

数控车床自动回转刀架的设计

机电一体化 课程设计计算说明书题目：自动回转刀架设计 系： 专业： 学生姓名： 指导教师： 20**年 6 月21日

目录 第1节自动回转刀架总体设计 (1) 1.1概述 (1) 1.2数控车床自动回转刀架的发展趋势 (1) 1.3自动回转刀架的工作原理 (2) 第2节主要传动部件的设计计算 (4) 2.1 蜗杆副的设计计算 (4) 2.2 蜗杆轴的设计 (6) 2.3 蜗轮轴的设计 (12) 2.4 中心轴的设计 (13) 2.5 齿盘的设计 (14) 2.6 轴承的选用 (16) 第3节刀架体的设计 (17) 第4节结论 (18) 致谢 (19) 参考文献 (20)

第1节自动回转刀架总体设计 1.1 概述 数控车床的刀架是机床的重要组成部分。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。在一定程度上，刀架的结构和性能体现了机床的设计和制造技术水平。随着数控车床的不断发展，刀架结构形式也在不断翻新。其中按换刀方式的不同，数控车床的刀架系统主要有回转刀架、排式刀架和带刀库的自动换刀装置等多种形式。自1958年首次研制成功数控加工中心自动换刀装置以来，自动换刀装置的机械结构和控制方式不断得到改进和完善。自动换刀装置是加工中心的重要执行机构，它的形式多种多样，目前常见的有：回转刀架换刀，更换主轴头换刀以及带刀库的自动换刀系统。 初步了解了设计题目（电动刀架）及发展概况，设计背景，对刀架有了一些印象，对整理设计思路安排设计时间有很好的辅助作用。对一些参数的进行了解同时按准则要求来完成设计。 1.2 数控车床自动回转刀架的发展趋势 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。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。电动刀 架是数控车床重要的传统结构，合理地选配电动刀架，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 度与加工精度的一致性等等。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需配备易于控制的电动刀架， 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。 数控刀架的市场分析：国产数控车床将向中高档发展，中档采用普及型数

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）。

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

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

机电一体化课程设计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 (2) 2.2其它要求 (3) 3进给伺服系统机械部分设计与计算 (3) 3.1进给系统机械结构改造设计 (3) 3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (3) 3.2.1确定系统的脉冲当量 (3) 3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (4) 3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (4) 4步进电动机的计算与选型 (11) 4.1步进电动机选用的基本原则 (11) 4.1.1步距角α (11) 4.1.2精度 (11) 4.1.3转矩 (11) 4.1.4启动频率 (12) 4.2步进电动机的选择 (12) 4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (12)

4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 ................................................................... 12 5电动刀架的选择 .................................................................................................................... 12 6控制系统硬件电路设计 ...................................................................................................... 19 6.1控制系统的功能要求 ................................................................................................... 19 6.2硬件电路的组成： ........................................................................................................ 19 6.3电路原理图 ..................................................................................................................... 20 7总结 ........................................................................................................................................... 21 8参考文献 . (22) 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400mm 2) 最大加工长度1000mm 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 =3000mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min 5) X 方向最快工进速度v xmaxf =400mm/min ，Z 方向为v zmaxf =800mm/min 6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm 01 .0=x δ02 .0=z δ

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