回转刀架
数控车床自动回转刀架机电系统设计
数控车床自动回转刀架机电系统设计数控车床自动回转刀架是一种经常用于车削加工中的设备，其主要作用是在切削过程中快速更换刀具。
为了实现自动化操作，我们可以设计一个机电系统来控制刀架的回转动作。
下面是一个关于数控车床自动回转刀架机电系统设计的概述，其中包括系统的组成、工作原理以及关键技术。
一、机电系统组成1.电机：用于驱动刀架的转动，一般采用步进电机或伺服电机；2.传动装置：将电机的旋转运动转化为刀架的回转运动；3.可编程控制器（PLC）：控制刀架的回转运动以及实现自动化操作；4.感应装置：用于检测刀架的位置，一般采用光电开关或接近开关；5.人机界面：用于人机交互的显示屏和按键。
二、工作原理1.工件加工：数控车床自动回转刀架机电系统安装在数控车床上，工作时根据加工工艺确定刀具的种类和数量，并将刀具安装在刀架上。
2.刀具选择：根据加工过程中所需的刀具类型，PLC通过人机界面接收到相关指令后，控制电机将刀架旋转至相应的刀具位置，光电开关或接近开关检测刀架是否到位。
3.切削过程：数控系统控制数控车床进行切削加工，当需要更换刀具时，PLC发送指令，电机带动刀架旋转至指定刀具位置，完成刀具的更换。
然后PLC再次发送指令，使数控车床继续进行切削加工。
4.刀具回收：加工结束后，刀架需要回到回收位置，等待下一次的切削操作。
三、关键技术1.传动装置设计：根据转速和转动力矩的要求，选择合适的传动方式（如齿轮传动、皮带传动等）来实现电机和刀架之间的动力传递及转动控制。
2.位置检测技术：光电开关或接近开关能够实现对刀架位置的准确检测，确保刀架到位后才能进行切削加工，提高工件加工的精度。
3.控制系统设计：PLC控制系统需要根据刀具种类和数量，编写相应的控制程序，实现自动化操作。
同时，可以根据需要增加串口或网络通信功能，方便与上位系统进行数据交互。
4.人机界面设计：人机界面需要简洁、直观、易用，使操作人员能够方便地进行刀具的选择和刀架的控制等操作。
DUPLOMATIC数控回转刀架故障分析及解决方法
以上 ４种情况任何一种发生 ， 都可使刀架在反转
锁紧 过程 中 ， 滚轮无 法 在 凸台上停 留 ， 造成 回转 刀架无
动力键 滚轮齿盘 缺 口 滚轮 台齿盘 弹簧
法锁紧。
２ ２ ２ 解 决方 法 ．．
图 １ 刀架结构
（） １ 锁紧信 号快 速调整 法
２ 刀架 故 障分 析 及 解 决 方 法
Ｔ ｅ ａ ａｙ ｉ ａ ｄ ｓ ｌｔ ｎ ｏ ｈ ｎ ｌ ｓ ｎ ｏ ｕ ｉ ｆＤＵＰＬ ＭＡＴＩ ＮＣ ｏ ａ ｙ ｃ ｔ ｒｂ ａ ｅ ｏ ｓ ｏ Ｏ Ｃ ｒ ｔ ｒ ｕｔ ｒ ｋ ｄ ｗｎ ｅ
ＳＨＡＮ ｈｕ ｉ Ｓ ｍｅ ① ＺＨＡＮＧ ｈ ａ ｇ Ｓｕｎ①
首先 ， 将锁 紧开关 固定 到某一 位 置 ， 然后 让刀架 向
里， 这种故障频繁发生 ， 我们意识到故障的根本原因还 没有 找到 。经过 查 阅图纸 ， 分析转 位 的过 程 ， 现滚 轮 发 齿 盘带动轴 及 凸 台齿 盘旋 转 到位 ， 定 位 销插 销 使 凸 粗 台齿 盘定位 时 ， 受到 的 冲击 最大 ， 所 而在定 位销 的上 下
Ａ ｓ ａｔ Ｂ ｓｄｏ ｅａ ａ ｓ ｆ Ｕ Ｌ ＭＡ Ｉ Ｃ ｒｔｒ ｃｔ ｒ ｒｋ ｄ ｗ ， ｅｅｐ ｕ ｄｔｅｐｉｃ ｌ ， ｄ ｓ ｂ ｔ ｃ ： ａｅ ｎｔ ｎ ｌ ｉ ｏ Ｐ Ｏ ＴＣ Ｎ ｏ ｙ ｕｔ ａｅ ｏ ｎ ｗ ｘ ｏ ｎ ｈ ｒ ｉ ｅ ａｊ ｔ ｒ ｈ ｙｓ Ｄ ａ ｅｂ ｎｐ ｕ
这 种情况 下 ， 们根 据刀架 转位 的原 理 ， 我 总结 出一套 快
速 调整 的方法 ：
轴连接的 ２ 个镙钉被剪断现象。这样缺 口处掉下的部 分 和断镙 钉卡 在刀架 中 ， 使其无 法转 动 。
刀库形式
刀库的形式根据其组成结构可分为回转刀架式、转塔式和带刀库式。
回转刀架自动换刀装置回转刀架自动换刀装置的刀架可设计为四方形、六角形或其他形式。
回转刀架在结构上必须有良好的强度和刚性，以及合理的定位结构，以保证回转刀架在每一次转位之后具有尽可能高的重复定位精度。
其工作循环是：刀架接收数控装置的指令——松开——转到指令要求的位置——夹紧——发出转位结束的信号。
自动转位刀架的结构如图7.12所示。
当自动转位刀架转位时，微电机通过齿轮、蜗轮蜗杆带动丝杠转动，使丝杠螺母连同方刀架一起上升，使端面齿盘脱离啮合，当螺母上升到一定高度时，与丝杠一起旋转的拨块，便通过碰销拨动方刀架转位，方刀架转过一定角度后，粗定位销插入斜面槽，粗定位开关发信号，停转，控制系统将该位置的编码与所需刀具编码加以比较，如相同，则选定此位，控制系统控制电机反转，由于斜面销的棘轮作用，方刀架只能下降而不能转动，使端面齿盘啮合。
当方刀架下降到底后，电机仍继续回转，使方刀架被压紧。
当压紧力到达预定值时，压力开关发出停机信号，整个过程结束。
图7.12 简易数控车床电机驱动自动转位刀架转塔式自动换刀装置转塔式自动换刀装置利用转塔的转位来更换主轴头以实现自动换刀。
主轴头通常有卧式和立式两种。
图7.13所示是数控镗铣床的转塔刀架。
转塔式换刀装置的主要优点是省去了自动松夹、卸刀装刀、夹紧以及刀具搬运等一系列复杂的操作，减少了换刀时间，提高了换刀的可靠性。
其缺点是主轴部件的刚性差且主轴的数目不可能太多。
图7.13 数控镗铣床的转塔刀架带刀库式自动换刀装置带刀库式自动换刀装置分为圆盘式刀库、链式刀库和箱型式刀库，如图7.14所示。
箱型式刀库包括箱型和线型两种。
图7.14 各种不同形式的刀库上一篇下一篇刀具的交换方式刀具的交换方式通常分为两种：由刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换即无机械手交换刀具和机械手交换刀具无机械手交换刀具方式结构简单，成本低，换刀的可靠性较高刀库因结构所限容量不多。
数控车床四工位自动回转刀架的工作原理
数控车床四工位自动回转刀架的工作原理引言：数控车床是一种高精度加工设备，广泛应用于机械加工行业。
四工位自动回转刀架是数控车床的重要组成部分，它能够实现在加工过程中刀具的自动更换，提高生产效率和加工精度。
本文将详细介绍数控车床四工位自动回转刀架的工作原理。
一、工作原理概述四工位自动回转刀架主要由刀架本体、伺服电机、刀杆、刀具等部分组成。
刀架本体安装在数控车床主轴箱上，通过伺服电机驱动刀杆进行回转。
刀杆上装有多个刀具，可在加工过程中根据加工要求自动更换刀具。
下面将详细介绍其工作原理。
二、刀架本体和伺服电机刀架本体是四工位自动回转刀架的核心部分，它通常由高强度铸铁材料制成，具有良好的刚性和稳定性。
伺服电机则用于驱动刀架的回转运动。
通过数控系统对伺服电机进行控制，可以实现刀架的精确定位和回转速度的调节。
三、刀杆和刀具刀杆是连接刀架本体和刀具的重要部分，通常由高强度合金钢制成。
刀杆上安装有多个刀具座，刀具座上则安装有不同类型的刀具。
刀具根据加工要求的不同，可以选择不同的刀具进行自动更换。
这样，数控车床在加工过程中可以根据需要灵活选择刀具，提高加工效率和精度。
四、工作原理详解1. 初始位置设定：在加工前，数控系统会根据加工程序设定初始位置，确定刀架的起始位置和工作方向。
2. 伺服电机驱动：根据加工要求，数控系统通过控制伺服电机的运动，使刀架进行回转。
回转的速度和方向可以通过数控系统进行调节。
3. 刀具选择：在加工过程中，数控系统会根据加工程序的要求，从刀具库中选择合适的刀具。
刀具库中存储了各种类型的刀具，根据加工要求可灵活选择。
4. 刀具更换：当需要更换刀具时，数控系统会通过控制伺服电机，使刀架停在合适的位置。
然后，利用机械装置将当前使用的刀具卸下，并安装新的刀具。
5. 加工过程：在刀具更换完成后，刀架会继续回转，数控车床进行加工作业。
在加工过程中，数控系统可以根据需要调整刀具的进给速度和切削深度，以实现不同形状和精度的加工要求。
数控车床自动回转刀架功能与用途
数控车床自动回转刀架功能与用途一、引言数控车床是一种高精度机床，广泛应用于各种机械加工行业。
数控车床的核心组件之一是自动回转刀架，它具有重要的功能和用途。
本文将详细介绍数控车床自动回转刀架的功能和用途。
二、数控车床自动回转刀架的功能1. 实现多工位切削数控车床自动回转刀架可以实现多工位切削，通过刀架的旋转，可以将多个刀具固定在不同的工位上，实现多种切削操作。
这种功能可以大大提高加工效率和生产能力。
2. 自动换刀自动回转刀架可以实现自动换刀功能，无需人工干预。
在加工过程中，当一把刀具完成任务后，刀架会自动旋转，将下一把刀具送入工作位置，实现快速换刀。
这样可以节省人力成本，提高生产效率。
3. 刀具补偿数控车床自动回转刀架可以进行刀具补偿。
在加工过程中，由于刀具磨损或其他原因，可能会导致加工精度下降。
通过刀具补偿功能，可以自动调整刀具的位置，保证加工精度的稳定性。
4. 实现多角度加工数控车床自动回转刀架可以实现多角度加工。
通过刀架的旋转，可以改变刀具与工件的相对位置，实现不同角度的切削。
这样可以满足复杂工件的加工需求，提高加工质量。
三、数控车床自动回转刀架的用途1. 批量生产数控车床自动回转刀架适用于批量生产。
在生产过程中，可以事先设置好刀具的切削路径和参数，然后通过自动回转刀架实现连续加工。
这样可以大大提高生产效率和产品一致性。
2. 复杂零件加工数控车床自动回转刀架适用于复杂零件的加工。
通过刀架的旋转和刀具的补偿，可以实现多工位、多角度的切削操作，满足复杂零件的加工要求。
这样可以提高加工精度和产品质量。
3. 精密加工数控车床自动回转刀架适用于精密加工。
由于自动回转刀架具有高精度、高稳定性的特点，可以保证加工过程中的精度和稳定性。
这样可以满足对精密零件的加工要求，提高产品质量。
4. 多种切削方式数控车床自动回转刀架适用于多种切削方式。
通过更换不同的刀具，可以实现不同的切削方式，如车削、铣削、攻丝等。
这样可以满足不同工件的加工需求，提高加工的灵活性和多样性。
自动回转刀架说明书最终版
数控车床自动回转刀架机电系统设计摘要数控车床的刀架是机床的重要组成部分。
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。
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。
本设计主要是对立式四工位电动刀架机械传动部分的设计，对关键零部件进行了设计校核，并运用Auto CAD软件，做出了回转刀架装配图，对电动刀架有了更直观的了解。
关键词: 数控车床回转刀架结构设计 Auto CADCNC lathe automatic rotary turret Electro-Mechanical Systems DesignAbstractThe CNC lathe machine frame is the important component. Along with the development of CNC lathe, CNC turret began to rapid change,electro-hydraulic servo driver and combination development direction. Electric turret is an important tradition of CNC lathe, reasonable structure, and the correct selection electric turret control, can improve labor productivity and shorten the production preparation time, eliminate human error, the improvement of the machining accuracy and consistency of machining precision, etc. This design is mainly to the vertical 4 electric turret mechanical transmission parts design, the design of the key parts. and using Auto CAD software , rotary cutter made assembly, to have more intuitive electric turret .Keywords:CNC lathe rotary cutter structure design Auto CAD目录摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论 (4)1.1国内发展情况 (4)1.2国外发展情况 (4)1.3结构组成与动作循环 (5)1.4技术性能和发展趋势 (5)1.5 数控车床背景意义 (7)1.6 数控车床自动回转刀架的概述 (7)1.7 研究的实际社会意义及应用效果 (8)第二章设计任务 (9)第三章总体结构设计 (9)3.1 减速传动机构设计 (9)3.2 上刀体锁紧与精定位机构的设计 (9)3.3 刀架抬起机构的设计 (9)第四章自动回转刀架的工作原理 (11)第五章主要传动部件的设计 (14)5.1 蜗杆副的设计计算 (14)5.2 螺杆的设计计算 (19)5.3 轴承的选用 (20)第六章电器控制部分的设计 (21)6.1硬件电路设计 (21)6.1.1 收信电路 (21)6.1.2 发信电路 (22)6.1.3 单片机8031控制系统 (24)6.1.4 I/O接口芯片及其扩展电路设计 (27)6.1.5 8255并行I/O接口芯片 (33)6.2 控制软件设计 (36)第七章总结 (39)致谢 (40)参考文献 (41)一绪论1.1. 国内发展情况我国的刀架生产还处在发展阶段，品种、规格、可靠性等方面还需要有一个完善的过程，远远没有达到成熟。
自动换刀装置的形式---回转刀架换刀
8.4.1 自动换刀装置的形式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，目前常见的有以下几种。
1．回转刀架换刀数控机床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置，有四方刀架、六角刀架，即在其上装有四把、六把或更多的刀具。
回转刀架必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工的切削力：同时要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度。
图8-17为数控车床六角回转刀架，它适用于盘类零件的加工。
在加工轴类零件时，可以用四方回转刀架。
由于两者底部安装尺寸相同，更换刀架十分方便。
图8-17 数控车床六角回转刀架1－活塞2－刀架体3、7－齿轮4－齿圈5－空套齿轮6－活塞8－齿条9－固定插销10、11－推杆12－触头回转刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制，它的动作分为4个步骤：(1)刀架抬起当数控装置发出换刀指令后，压力油由a孔进入压紧液压缸的下腔，活塞1上升，刀架体2抬起，使定位用的活动插销10与固定插销9脱开。
同时，活塞杆下端的端齿离合器与空套齿轮5结合。
(2)刀架转位当刀架抬起后，压力油从c孔进入转位液压缸左腔，活塞6向右移动，通过联接板带动齿条8移动，使空套齿轮5作逆时针方向转动。
通过端齿离合器使刀架转过60º。
活塞的行程应等于齿轮5分度圆周长的1/6，并由限位开关控制。
(3)刀架压紧刀架转位之后，压力油从b孔进入压紧液压缸上腔，活塞1带动刀架体2下降。
齿轮3的底盘上精确地安装有6个带斜楔的圆柱固定插销9，利用活动插销10消除定位销与孔之间的间隙，实现反靠定位。
刀架体2下降时，定位活动插销10与另一个固定插销9卡紧，同时齿轮3与齿圈4的锥面接触，刀架在新的位置定位并夹紧。
这时，端齿离合器与空套齿轮5脱开。
(4)转位液压缸复位刀架压紧之后，压力油从d孔进入转位液压缸的右腔，活塞6带动齿条复位，由于此时端齿离合器已脱开，齿条带动齿轮3在轴上空转。
如果定位和夹紧动作正常，推杆11与相应的触头12接触，发出信号表示换刀过程已经结束，可以继续进行切削加工。
自动回转刀架的工作原理
自动回转刀架的工作原理自动回转刀架是一种能够实现自动刀具更换和定位的设备，广泛应用于数控机床等领域。
其工作原理主要包括控制系统、传动系统和回转机构。
控制系统是自动回转刀架工作的核心。
它由计算机数控系统控制，通过发出相应的指令来控制刀架的运动和刀具的更换。
控制系统接收来自数控系统的指令，将其转化为电信号，并通过接口板送到伺服控制器。
伺服控制器根据电信号的变化来控制刀架的运动。
控制系统通过广义线轨进行位置控制，能够实现刀架在各个位置的精确定位。
传动系统是自动回转刀架的重要组成部分，其主要通过电机、减速器和传动装置实现。
电机是传动系统的驱动源，能够通过输入电信号来带动整个系统的运动。
减速器将电机的高速旋转转化为刀架的低速运动，从而提供更稳定的力矩输出。
传动装置则将减速器的输出转化为刀架的运动，使刀架能够按照指定的路径和速度进行回转。
回转机构是实现刀架自动回转的关键部件。
它由电机、轴承和转盘组成。
电机通过电信号驱动转盘的转动，从而实现刀架的回转。
轴承则在转盘和支撑座之间提供支撑和转动的功能，保证刀架的稳定运行和精确定位。
回转机构通过起到回转作用，使刀架能够实现不同刀具之间的自动更换。
同时，它还能够通过改变电机的转速和方向来实现刀架的旋转运动。
自动回转刀架的工作原理是通过控制系统驱动传动系统和回转机构，实现刀架的自动定位和刀具的自动更换。
首先，控制系统接收来自数控系统的指令，计算出刀具的更换位置。
然后，传动系统根据控制信号驱动电机和减速器，将刀架带到相应的位置。
最后，回转机构通过转盘驱动刀架实现刀具的旋转更换，完成刀具更换的动作。
除了刀具更换，自动回转刀架还能够实现刀架的自动定位。
在加工过程中，控制系统可以根据程序要求实时改变刀架的位置，使刀具能够按照顺序完成加工操作。
这种自动定位功能可以大大提高加工效率和精度。
总之，自动回转刀架通过控制系统、传动系统和回转机构的协同作用，实现刀架的自动定位和刀具的自动更换。
数控车床四工位自动回转刀架的工作原理
数控车床四工位自动回转刀架的工作原理数控车床是一种利用计算机控制的自动化加工设备，它能够对工件进行高精度的加工。
在数控车床的加工过程中，自动换刀架是非常重要的一个部件。
数控车床的自动换刀架有多种不同的形式，其中四工位自动回转刀架是一种独特的结构形式。
那么，数控车床四工位自动回转刀架的工作原理是什么呢？首先，我们需要了解一下自动换刀架的开发历程。
在传统的机械车床上，工人需要使用手动换刀方式来完成不同工件的加工。
这种方式需要大量的人工操作，效率低下。
为了提高生产效率，人们开发了半自动、全自动换刀设备，但这些设备还是需要人工操作。
到了数控车床时代，人们开始探索自动换刀架的开发。
目前市场上的自动换刀架包括四工位自动回转刀架和六面体自动换刀架等多种形式。
那么，四工位自动回转刀架是如何完成换刀操作的呢？四工位自动回转刀架的结构包括主轴箱、回转齿轮、滑枕座、夹持器、挡板和数控系统等几个部分。
主轴箱是整个自动换刀架的核心部件，它包括主轴、主轴轴承和电机等部分。
主轴箱的作用是帮助刀具完成快速切换，确保工件加工的高效性和精度。
回转齿轮是刀具换掉的关键，它位于主轴箱的下方。
回转齿轮是用来控制刀具的旋转方向和角度，通过与滑枕座的配合，实现不同角度上的快速切换。
滑枕座位于主轴箱下方，滑轨折线的形式可以轻松地实现不同角度的转动。
滑枕座的上方是夹持器，它是用来固定刀具的部分，确保刀具不会在换刀过程中被弄乱。
在实际的操作中，数控系统会发出指令，让自动回转刀架开始工作。
首先，夹持器会收缩，放开当前的刀具。
随后，回转齿轮会旋转，使得滑枕座开始转动。
当滑枕座旋转到正确角度时，夹持器会再次张开，夹住下一把刀具，然后回转齿轮停止运动。
此时，刀具已经换完，数控系统会发出指令，要求主轴开始旋转。
自动回转刀架会根据指令旋转到正确位置，以完成后续加工过程的顺利进行。
总结起来，数控车床四工位自动回转刀架的工作原理就是通过数控操作，让自动回转刀架完成不同角度上的快速切换，从而实现工件加工的高效性和精度。
数控车床自动回转刀架的控制设计
目录第一章引言 (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刀架的设计准则 (2)第二章数控车床自动回转刀架的设计 (3)2.1数控车床刀架应满足的要求 (3)2.2刀架的工作原理 (6)2.3步进电机的选用 (7)2.4蜗杆及蜗轮的选用与校核 (8)2.5蜗杆轴的设计 (10)2.6蜗轮轴的设计 (17)2.7中心轴的设计 (18)2.8齿盘的设计 (20)2.9轴承的选择 (23)第三章PLC控制单元设计 (26)3.1PLC与工业控制计算机（IPC）和集散控制系统（DSC）的比较 (26)3.2控制电路硬件接线图 (27)3.3PLC控制流程图 (31)总结 (32)参考文献 (33)第一章引言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。
其中，带刀库的数控加工中心自动换刀装置自1958年研制成功以来，其机械结构和控制方式不断得到改进和完善。
自动换刀装置时加工中心的重要执行机构，它的形式多种多样，目前常见的有更换主轴头换刀以及带刀库的自动换刀系统。
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（如图1-1）和卧式（如图1-2）两种。
立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。
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。
数控机床自动回转刀架机电系统设计
摘要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，预计近年来对数控刀架需求量将大大增加。
数控刀架的发展趋势是：随着数控机床的发展，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。
根据加工对象不同，有四方刀架、六角刀架和八（或更多）工位的圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。
回转刀架上分别安装四把、六把或更多刀具，并按数控装置的指令换刀。
本部分主要对四工位立式自动回转刀架的机械设计和软件控制系统控制部分的设计，并对以上机械部分运用CAD做图，对刀架有更直观的了解。
最后的提出了对刀架提出了意见和措施。
关键词：数控刀架，自动回转刀架，四工位ABSTRACTCNC lathe in the future will be high when the development of mid-range universal CNC tool used complementary, high-grade tool used dynamic, coupled by a hydraulic tool, servo tool carrier, tool carrier, such as vertical species, which is expected to number in recent years. The demand of control tool will significantly increase. The trend of development of CNC tool is: With the development of CNC Lathe, CNC turret tool change to the rapid, electro-hydraulic servo drive combination of drive and direction. According to the processing of different objects, there are four-party tool, tool holder and eight hexagonal (or more) position of the disc blade of axial loading and other forms tool. Were installed on the rotary tool holder 4, 6 or more tools, and NC ATC instructions. The main part of the four-stage vertical electric tool design and application of mechanical relay - access control system to control part of the design. Do plan to use CAD for electrical tool，through which I got more intuitive understanding. Finally I put forward my views on the electric tool .Keywords: CNC tool, Automatic Rotary Tool, Four -目录第1章引言 (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 刀架的设计准则 (2)1.4 刀架的主要技术参数 (2)第2章数控车床自动回转刀架设计 (3)2.1刀架的工作原理 (4)2.2 步进电机的选用 (5)2.3 蜗杆及蜗轮的选用与校核 (6)2.4 蜗杆轴的设计 (8)2.5 蜗轮轴的设计 (14)2.6 中心轴的设计 (13)2.7 齿盘的设计 (16)2.8 轴承的选用 (17)3.0 刀架体的设计 (18)第3章控制系统的设计 (19)3.1、控制系统硬件电路接口设计 (19)3.2、控制系统软件设计 (23)第4章结论与展望 (25)参考文献 (26)致谢 (27)第1章绪论1.1概述数控机床的刀架是机床的重要组成部分。
一种数控回转刀架的结构与性能
一种数控回转刀架的结构与性能河北理工学院 刘金声 刘 芳 关键词 数控车床 回转刀架 行星传动 分度结构 性能 数控回转刀架是数控车床重要部件之一,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转位速度,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,其转位速度已达到1s 以内,重复定位精度可保证小于0.002mm 。
数控车床回转刀架按结构分有转塔型和转塔—刀库型两种。
目前转塔型的较多,转塔上一般有4～12个工位,水平式转轴占绝大多数。
现在采用较多的数控回转刀架有:德国的SAU TER (肖特)、意大利的DU-PLOMAT IC(杜普洛马蒂克)和BARUFFALDI (巴鲁法迪)等,它们都有自己的系列型式、规格和专利。
下面仅介绍德国的肖特公司的数控回转刀架。
其结构见附图。
刀架的分度过程是以普通三相交流电动机驱动,通过三级行星齿轮降速,借助电动机正反转来完成转塔刀架的松开、升起、转位、落下和夹紧肖特刀架结构图1.刀盘体2.缓冲橡胶块3.缓冲盘(粗定位盘)4.壳体5.下端齿盘6.固定端齿盘7.连接销钉8.上端齿盘(下部离合器)9.上部离合器 10.碟形弹簧 11.最后一级压紧环 12.开关传动齿轮 13.轴齿轮 14.升起圆柱形弹簧 15.电机 16.粗定位盘3上的定位孔 17.预分度销钉 18.预插销连杆固定动作。
主要动作顺序是:回转刀架被锁紧在某一原位上时,驱动电动机与电磁铁均处于断电状态。
离合器9和8处于锁紧状态。
当电动机15正转时,行星轮机构的最后一级驱动压紧环11和齿形离合器上部9一起旋转,约转20°角,上部离合器9的凸起部分落入下部离合器8的凹槽部分。
在圆柱形弹簧14的作用下使下部离合器8升起而脱开双层端齿盘5(与刀盘1连接)和固定于壳体4上的固定端齿盘6,完成刀架的升起动作。
由于采用双层端齿盘结构,使刀盘体1无轴向运动。
数控车床自动回转刀架机电系统设计
数控车床自动回转刀架机电系统的设计涉及机械结构、电气控制和编程等多个方面。
以下是设计该系统时需要考虑的关键要点：
1. 机械结构设计
-设计回转刀架的结构，包括支撑轴承、回转机构等，确保其稳定可靠地进行自动回转；
-确定回转角度范围和精度要求，根据加工需求设计相应的回转机构。
2. 电气控制系统设计
-选择合适的电机作为驱动源，考虑其扭矩、速度和精度等参数；
-设计控制电路，包括限位开关、传感器等，用于检测刀架位置和控制回转动作；
-配备必要的安全装置，例如急停按钮、防护罩等，确保操作安全。
3. PLC/数控系统编程
-编写程序实现自动回转功能，包括控制电机驱动、位置检测、回转角度设定等；
-考虑编程中的异常情况处理，例如限位保护、电机故障等。
4. 人机界面设计
-如果需要，设计操作界面用于设定回转角度、启动自动回转等操作；-界面设计应直观友好，便于操作员使用。
5. 性能测试与调试
-进行机械部件的装配和调试，确保回转刀架运动平稳、精度满足要求；
-对电气控制系统进行联调和功能测试，验证自动回转功能的准确性和稳定性。
6. 安全考虑
-确保机械结构和电气系统符合相关安全标准和规定；
-检查系统运行过程中可能存在的安全隐患，并采取相应的安全措施。
设计数控车床自动回转刀架机电系统需要综合考虑机械、电气、控制等多个方面，确保系统能够稳定可靠地实现自动回转功能，并且满足加工工艺的要求。
在设计过程中，需要充分考虑系统的易用性、安全性和可靠性。
数控车床四方回转刀架汇总
四方回转刀架的工作过程
• 上图所示为四方刀架零件图。
• 其工作过程为：刀架抬起-刀架转位-刀 架定位-夹紧刀架。
刀架抬起
• 当数控装置发出换刀指令后，电动机1启动正常， 通过套筒联轴器2使蜗杆轴3转动，从而带动涡轮 丝杠4转动。刀架体7的内孔加工有螺纹，与螺纹 丝杠旋合，涡轮与丝杠为整体结构。 • 涡轮丝杠内孔与刀架中心轴式间隙配合，在转位 换刀时，中心轴固定不动，涡轮丝杠绕中心轴旋 转。当涡轮开始转动时，由于刀架底座5和刀架体 7上的端面齿处在啮合状态，且涡轮丝杠轴向固定， 因此刀架体7抬起。
夹紧刀架
• 电动机继续反转，此时涡轮停止转动，蜗杆轴3自 身转动，当两端面齿增加到一定夹紧力时，电动 机1停止转动。 • 译码装置由发信体13﹑14组成，电刷13负责发信 号，电刷14负责位置判断当刀架定位出现过位或 不到位时，可松开螺母12，调好发信体11与电刷 14的相对位置。 • 刀架在正向旋转的过程中不停的对刀位输入信号 进行检测，每把刀具各有一个霍尔位置检测开关。 各刀具按顺序依次经过发磁体位置产生相应的刀 位信号。当产生的刀位信号和目的刀位寄存器中 的刀位相一致的时候，PLC认为所选刀具已到位。
数控车床四方回转刀架
组成及其工作原理
四方回转刀架的组成零件
• • • • • • • 直流伺服电机 蜗杆轴 刀架底座 刀架体 转位套 发信体 电刷 • • • • • • • 联轴器 涡轮丝杠 粗定位盘 球头销 电刷座 螺母 粗定位销
四方刀架的主要构成部分
• • • •
1-直流伺服电机；2-联轴器；3-蜗杆轴； 4-涡轮丝杠；5-刀架底座；6-粗定位盘； 7-刀架体；8-球头销；9-转位套； 10-电刷座；11-发信体；12-螺母；13﹑14电刷；15-粗定位销
四方刀架的结构运动原理
回转刀架的工作原理为机械螺母升降转位式。
工作过程可分为刀架抬起、刀架转位、刀架定位并压紧等几个步骤。
图1.1为螺旋升降式四方刀架，其工作过程如下：
①刀架抬起当数控系统发出换刀指令后, 通过接口电路使电机正转, 经传动
装置、驱动蜗杆蜗轮机构。
蜗轮带动丝杆螺母机构逆时针旋转,此时由于齿盘处于啮合状态，在丝杆螺母机构转动时，使上刀架体产生向上的轴向力将齿盘松开并抬起,直至两定位齿盘脱离啮合状态,从而带动上刀架和齿盘产生“上抬”动作。
②刀架转位当圆套逆时针转过150°时，齿盘完全脱开，此时销钉准确进入圆
套中的凹槽中，带动刀架体转位。
③刀架定位当上刀架转到需要到位后（旋转90°、180°或270°），数控装置
发出的换刀指令使霍尔开关中的某一个选通,当磁性板与被选通的霍尔开关对齐后,霍尔开关反馈信号使电机反转,插销在弹簧力作用下进入反靠盘地槽中进行粗定位，上刀架体停止转动，电机继续反转，使其在该位置落下，通过螺母丝杆机构使上刀架移到齿盘重新啮合, 实现精确定位。
刀架压紧刀架精确定位后，电机及许反转，夹紧刀架，当两齿盘增加到一定夹紧力时，电机由数控装置停止反转，防止电机不停反转而过载毁坏，从而完成一次换刀过程。
图1.1 螺旋升降式四方刀架。
八工位回转刀架说明书
C616卧式车床八工位数控回转刀架设计【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。
本设计通过对八工位卧式电动控制刀架的工作原理的分析，确定了多种方案，综合考虑各种方案的优缺点、性价比后，采用电动回转刀架。
其刀架机构的主要部件包括减速传动机构、刀架的抬起机构、锁紧与转位精定位机构等，控制系统软件包括控制系统的选择，控制系统软硬件的设计，收发信电路的设计等，设计中所采用螺杆抬起机构、端齿盘定位机构和单片机控制系统都计较经济实用，适合我们我国现阶段数控机床的发展需要。
【关键词】八工位，电动刀架，自动化，8051单片机目录1 绪论 (5)1.1 引言 (5)1.2 国内外研究现状 (5)1.3 存在的问题 (6)1.4 解决的方法 (7)2 方案设计 (8)2.1 自动刀架的基本要求和类型 (8)2.1.1自动刀架的基本要求 (8)2.1.2自动刀架的类型 (8)2.2 方案的拟定和确定 (9)3 总体结构设计 (11)3.1 减速传动机构方案设计 (11)3.2 刀架抬起机构设计 (12)3.3 上刀体锁紧与精定位机构设计 (13)4 主要部件的设计计算 (15)4.1 减速传动机构的设计计算 (15)4.1.1蜗杆的选型 (15)4.1.2蜗杆副的材料选择 (15)4.1.3按齿面接触疲劳强度进行设计 (15)4.1.4蜗杆和蜗轮的主要参数与几何尺寸 (19)4.1.5校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度 (19)4.2 螺杆的设计计算 (21)4.2.1螺距的确定 (21)4.2.2其他参数的确定 (21)4.2.3自锁性能校核 (21)4.3 端齿盘设计 (22)4.3.1 端齿盘的特点 (22)4.3.2 端齿盘主要参数的设计计算 (22)5 电气控制部分设计 (26)5.1 控制系统的选择 (26)5.2 控制方式的选择 (27)5.3 硬件电路设计 (27)5.3.1收信电路设计 (27)5.3.2发信电路设计 (29)5.4 控制软件设计 (31)6 致谢 (37)7 参考文献 (38)1 绪论1.1 引言电动刀架是数控车床重要的传统结构，应用了自动控制、微电子、传感测量等方面的最新成就，是典型的机电一体化产品。
数控车床自动回转刀架
数控车床自动回转刀架数控车床自动回转刀架是一种很重要的设备，它在工业生产中起着关键的作用。
它能够自动旋转，实现多种加工模式，适用于各种复杂的加工任务。
本文将详细介绍数控车床自动回转刀架的结构、工作原理、优点和应用领域。
一、结构数控车床自动回转刀架主要由刀架本体、凸轮箱、旋转电机、转台、工件夹持装置、压板等零部件组成。
其中，刀架本体包括底板、前后滑块、前后齿条、刀架盘、液压缸和刀臂等。
二、工作原理数控车床自动回转刀架是利用液压传动机构和电机驱动机构两种机械手段来实现的。
当主轴转动时，凸轮箱随之旋转，转动角度可以根据加工工艺要求任意设定。
刀架盘固定于凸轮箱上，有多个刀架孔，刀臂可根据需要插入不同的刀架孔中。
不同的刀架孔和刀臂的组合，可以实现不同的加工形式。
由液压缸驱动的压板，可以确保工件夹持的安全可靠，同时可以防止工件在加工过程中发生偏移和震动。
通过数控系统编程，可以实现多次加工、飞切、自动调整工件长度以及自动检测刀具磨损等功能。
三、优点1、精度高：由于采用了数控系统，可以精确控制各个动作的位置和角度，从而保证了加工精度。
2、加工效率高：数控车床自动回转刀架可以自动完成多次加工，可大大提高加工效率。
3、灵活性强：可以根据需要选择不同的加工模式，灵活适应不同工作要求。
4、易于操作：数控系统的操作界面友好，方便操作员设置加工参数和监控加工进度。
四、应用领域数控车床自动回转刀架广泛应用于机械加工、航空航天、军工、船舶、汽车、电子和仪器仪表等领域。
它可以完成各种精密小零件的加工工作。
随着数控技术的不断进步和发展，自动回转刀架的功能和应用范围也将不断扩大。
总之，数控车床自动回转刀架是一种非常重要的机械设备，它在工业自动化生产中具有十分重要的作用。
它的优点是精度高、效率高、灵活性强、易于操作等。
它的应用领域非常广泛，可以适用于各种机械加工、航空航天、军工、船舶、汽车、电子和仪器仪表等领域。
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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。