数控车床回转刀架系统的设计
数控车床自动回转刀架机电系统设计
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，缩短了生产预备时刻，消除人工误差提高加工精度和加工精度的一致性等。
然而传统的一般车床换刀的速度慢、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，对一般机床的换刀装置进行改进，使该装置具有自动松开、转位、周密定位等功能。
此次要紧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操纵软件。
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，能够提高数控车床的效率，缩短加工时刻；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，电气操纵Design of automatic turret mechanical and electrical systemof CNC lathesAbstractThe 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, improveproduct 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 changerElectro-Mechanical Systems Electrical control目录1绪论 (1)1.1自动回转刀架的设计背景 (1)1.2自动回转刀架的市场分析 (2)1.3设计自动回转刀架的意义 (2)2自动回转刀架总体设计 (3)2.1总体方案的确定 (3)2.2减速机传动机构的确定 (4)2.3刀体锁紧与精定位机构的确定 (5)2.4抬起机构的确定 (5)3自动回转刀架机械部分设计 (6)3.1自动回转刀架的工作原理 (6)3.2蜗轮及蜗杆的设计及校核 (8)3.2.1蜗杆的选型 (9)3.2.2蜗杆副的材料 (10)3.2.3按齿面接触疲劳强度进行设计 (10)3.3蜗轮及蜗杆的要紧参数与几何尺寸 (12)3.4螺杆的要紧参数与几何尺寸 (14)3.4.1螺杆的设计计算 (14)3.5蜗杆轴的设计 (15)3.5.1蜗杆轴的材料选择，确定许用应力 (15)3.5.2按扭转强度初步估算轴的最小直径 (15)3.5.3确定各轴段的直径和长度 (16)3.5.4蜗杆轴的校核 (17)3.6蜗杆轴的轴承选用 (21)4自动回转刀架电气部分设计 (22)4.1硬件电路设计 (22)4.2操纵软件设计 (25)4.2.180C31单片机及其引脚讲明 (26)4.2.2 静态存储器6264的特性 (28)4.2.3 2764只读存储器的特性 (28)4.2.4 可编程并行I/O接口芯片8255的特性 (29)5结论 (33)6致谢 (34)7 .............................................. 参考文献35附录：转配图A0图纸一张、零件图A1、A2各五张（上刀体图、下刀体图上圆盘图、下圆盘图、刀架电气图、蜗轮、蜗杆图、螺杆图、空心轴图、发信盘图）1绪论1.1自动回转刀架的设计背景经济型数控是我国80年代科技进展的产物。
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。
Φ630mm的数控车床总体设计及六角回转刀架设计
摘要现代数控机床是未来工厂自动化的基础。
数控化设计范围大、潜力大、投资少、见效快，促进制造业技术进步的重要手段。
因此，数控系统设计车床的研究具有重要意义。
本文在叙述了数控技术的历史、现状和发展的基础上，通过机床设计的总体思想，提出了数控化设计的技术方案和新数控系统的选型配置方案;提高了传动的精度，重新设计机床的控制逻辑，通过对伺服系统的分析，完成了机床各主要参数的优化和匹配。
关键词：Φ630mm，数控车床，机床，设计，数控系统。
AbstractModern CNC machine tools is the basis for the future of factory automation. CNC design range, potential is great, less investment, quick effect, promote manufacturing industry technological progress is an important means of. Therefore, the design of NC system for lathe has important significance to the research of.This paper describes the CNC technology history, current situation and development on the basis of machine tool design, through the overall idea, put forward the technical scheme design of NC and CNC system selection scheme; the drive to improve the accuracy, to design machine tool control logic, through the servo system of a machine tool, completed the main parameters optimization and matching.Key words:Φ 630mm, CNC lathes, machine tools, design, numerical control system.目录摘要 (I)Abstract (II)第1章数控机床发展概述 (1)1.1我国数控机床发展现状及思考 (1)1.1.1 不断加强技术创新是提高国产数控机床水平的关键 (1)1.1.2 制造水平与管理手段依然落后 (1)1.1.3 服务水平与能力欠缺也是影响国产数控机床占有率的一个重要因素.. 21.1.4 加大数控专业人才的培养力度 (2)1.1.5结语 (2)1.2数控机床及其特点 (3)1.3数控机床的工艺范围及加工精度 (3)1.5 数控机床的发展趋向 (4)第2章数控机床总体方案的制订及比较 (7)第3章确定切削用量及选择刀具.......................... 错误！未定义书签。
数控机床原理、结构与维修 第5章 回转工作台与自动换刀系统
5.1 分度工作台
图5-3 齿盘定位分度工作台 1—螺旋弹簧 2、10、11—轴承 3—蜗杆 4—蜗轮 5、6—减速齿轮 7—管道 8—活塞 9—分度工作台 12—液压缸 13、 14—分度齿盘
5.1 分度工作台
5.1.3 鼠牙盘分度工作台 鼠牙盘式分度工作台主要由工作台面、底座、分度液压缸及鼠牙 盘等零件组成，如图5⁃4所示。鼠牙盘是保证分度精度的关键零件，
图5-8 双蜗杆传动结构 1—轴向固定蜗杆 2—轴向调整蜗杆 3、5—调整垫 4—锁紧螺母
5.2 数控回转工作台
图5-9 数控回转工作台 1—电液脉冲马达 2、4—齿轮 3—偏心环 5—楔形拉紧销 6—压块 7—螺母 8—锁紧螺钉 9—蜗杆 10—蜗轮 11—调整套 12、13—夹紧瓦 14—夹紧液压缸 15—活塞 16—弹簧 17—钢球 18—光栅 19—撞块 20—感应块
5.3 刀架换刀装置
表5-1 自动换刀装置
类
型
回转刀架
特
点
适用范围
各种数控车床，车 削加工中心
转塔式
多为顺序换刀，换 刀时间短，结构简单 紧凑，可容纳的刀具 较少 顺序换刀，换刀时 间短，刀具主轴都集 中在转塔头上，结构 紧凑。但刚性较差， 刀具主轴数受限制
转塔头
数控钻、镗、铣床
5.3 刀架换刀装置
表5-1 自动换刀装置
刀库式
刀具与主轴之间直 接换刀
换刀运动集中，运 动部件少。但刀库容 量受限
用于各种类型的自 动换刀数控机床上， 尤其是对使用回转类 刀具的数控镗铣床类 的立式、卧式加工心。 要根据工艺范围和机 床特点，确定刀库容 量和自动换刀装置形 式
用机械手配合刀库 进行换刀
刀库只有选刀运动， 机械手进行换刀运动， 刀库容量大
毕业设计(论文)-fanuc数控车床的刀架控制系统设计[管理资料]
![毕业设计(论文)-fanuc数控车床的刀架控制系统设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/381bb21b6294dd88d1d26bbd.png)
毕业设计说明书课题名称：FANUC数控车床的刀架控制系统设计学生姓名学号二级学院（系）电气电子工程学院专业机电一体化技术班级指导教师起讫时间：2012年2月13日～2012 年4月 6 日课题名称:FANUC数控车床摘要六工位简易刀架是经济型车床上最常用的一种自动换刀机构。
刀架采用三相异步电动机驱动，刀位检测采用霍尔元件。
这种刀架只能单方向换刀，电动机正转换刀，反转锁紧。
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，其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。
因此数控车床的刀架设计的好与坏、效率高与低将直接影响到产品的加工时间和质量，进而影响到制造业的飞速发展。
本设计主要对总体结构设计、主要传动部件的设计和电气控制部分设计。
包括电气电路和控制软件的设计。
本设计的自动回转刀架控制系统电路简单，可靠性高，有效地解决了传统机床换刀主要依靠手工换刀，辅助时间长，精度不高，累积误差大，加工出的产品既费时且质量不如数控加工的问题，也为车床数控改造中的自动换刀问题提供一种有效的解决途径。
关键词：机械设计；刀架控制原理；刀架电气控制系统；自动换刀；自动回转刀架。
目录摘要 (I)第1章机械结构 (2)刀架总述 (2)数控车床刀架的分类 (2)数控车床刀架传动装置的原理与应用 (3)数控车床六工位刀架换刀工作原理 (8)第2章数控车刀架电气控制系统设计 (12)霍尔原理在刀架中运用的简单概述 (12) (13)六工位刀架梯形图 (14)第3章数控车刀架常见故障分析....... (15)数控车刀架机械与电气故障分析排除 (15)数控车床刀架常见故障的实例分析 (16)刀架使用注意事项 (17)第4章结论 (19)参考文献 (20)致谢 (21)附录 (22)第1章机械结构刀架总述数控刀架安装在数控车床的滑板上。
它上面可以装夹多把刀具，在加工中实现自动换刀刀架的作用是装夹车刀，孔加工刀具及螺纹刀具并能准确迅速的选择刀具进行对工件的切削。
自动回转刀架、卡盘结构及控制系统设计
目录1 绪论 (1)1.1国外数控机床状况分析 (1)1.2 国内数控机床状况分析 (2)2 卡盘的设计 (7)2.1卡盘方案的确定 (7)2.2卡盘原理简介 (7)2.4卡盘定位分析 (8)2.4卡盘夹紧力的计算 (9)2.5液压缸的设计 (11)2.6弹簧的设计计算 (12)3 回转刀架的设计 (14)3.1回转刀架总体方案选择 (14)3.2刀架原理简介 (16)3.3回转刀架电机的选择 (17)3.4刀架设计的要点及计算 (19)3.5刀架三维零件的建立................ 错误！未定义书签。
4 微机控制系统硬件电路设计 (23)4.1控制系统的设计要求 (23)4.2硬件组成 (23)4.3电气系统的设计 (30)4.4程序设计 (31)结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)1、绪论数控机床是一种典型的机电一体化产品，它综合了电子计算机、自动控制、自动检测、液压与气动及精密机械等方面的技术，该系统能逻辑的处理具有使用数字号码或者其它符号编码指令规定的程序，可以自动完成信息的输入、译码、运算，从而控制机床的运动和加工过程。
数控车床是数控机床中的一种，它与普通车床一样主要用来加工轴类或盘类转体零件，如车削圆柱、圆锥、圆弧和各种螺纹等。
与普通车床相比，数控车床的加工精度高、加工质量稳定、效率高、适应性强、操作劳动强度低，是目前使用较为广泛的一种数控机床。
数控车床为了能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，必须带有自动回转刀架。
根据装刀数量的不同，自动回转刀架分有四工位六工位和八工位等多种形式。
根据安装方式的不同，自动回转刀架可分为立式和卧式两种。
根据机械定位方式的不同，自动回转刀架又可分为端齿盘定位型和三齿盘定位型等。
其中断齿盘定位型换刀时刀架需抬起，换刀速度较慢且密封性较差，但其结构较简单。
三齿盘定位型又叫免抬型，其特点是换刀时刀架不抬起，因此换刀时速度快且密封性好，但其结构较复杂。
数控刀架设计
摘要数控机床的出现对提高生产常理、改进产品质量以及改善劳动条件等已经发挥了重要的作用。
为了进一步压缩非切削时间，多数数控机床往往在一次装夹中完成多工序加工。
数控机床的刀架是机床的重要组成部分，数控刀架是数控车床最普遍的一种辅助装置，它可使数控车床在工件一次装夹中完成多种甚至所有的加工工序，以缩短加工的辅助时间，减少加工过程中由于多次安装工件而引起的误差，从而提高机床的加工效率和加工精度。
随着现代科学技术的发展，数控刀架向高智能化、高精度等方向发展。
刀架已不再是单纯的电动的，已是电液组合驱动和伺服驱动，能实现精确的控制，有效的提高劳动生产率，缩短生产时间。
数控刀架应具有良好的强度和刚度，这样才能提高加工精度，同时能承受加工的阻力，这就需要刀架有可靠的定位机构，同时刀架应具有很好的互换性，做好接口单元，这样提高刀架的可使用性，这样才能提高的刀架的生存能力，在这样一个知识的时代。
刀架的驱动通常是靠电机驱动，伺服在控制系统的的指挥下，其通过控制系统和驱动电路来实现。
由于反馈系统在刀架中的运用，相比较以前的开环系统，闭环系统具有很高的调节功能，大大的提高了刀架的换刀精度。
关键词：数控刀架、强度、刚度AbstactCNC machine tools have played an important role to improve the common sense of production 、the product quality and the working conditions. In order to compress the non-cutting time, the majority process of CNC tools are often completed in a single setup machining processes. CNC machine tool turret is an important part of the machine, CNC turret CNC lathes are the most common kind of assistive devices, it will enable the CNC lathe in the workpiece in a single setup, multiple or even all of the processing operation to shorten the processing auxiliary time, reduce errors caused by multiple installations of the workpiece during processing, thereby improving the machining efficiency and machining accuracy. With the development of modern science and technology, CNC turret to the development of high intelligence, high-precision direction. Is no longer pure electric turret is a combination of electro-hydraulic drive and servo-driven to achieve precise control, and improve labor productivity, shorten the production time.CNC turret should have good strength and stiffness, so as to improve the precision, can withstand the resistance of the processing, which needs turret reliable positioning mechanism, turret should have good interchangeability, good interfaceunit, so to improve the tool holder can be used, so in order to improve the tool carrier viability in an era of knowledge. The turret drive usually rely on motor drives, servo control system of command, control systems and driver circuit to achieve. Feedback system in the turret, compared to the previous open-loop system, closed-loop system has a high degree of regulatory function, greatly improve the turret tool change accuracy.Keywords:CNC turret、strength 、stiffness第一章绪论1.1数控刀架发展数控刀架最先起源于国外，作为数控机床的一部分，数控刀架于1959年诞生于美国卡耐•特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）。
数控车床自动回转刀架控制系统的设计
目录第1节自动回转刀架总体设计 (1)1.1概述 (1)1.2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。
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ABSTRACTWith 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第一章引言1.1 毕业设计的背景及目的。
自动回转刀架的设计
目录1 绪论 (1)1.1国外数控机床状况分析 (1)1.2 国内数控机床状况分析 (2)2 卡盘的设计 (4)2.1卡盘方案的确定 (4)2.2卡盘原理简介 (4)2.4卡盘定位分析 (5)2.4卡盘夹紧力的计算 (6)2.5液压缸的设计 (8)2.6弹簧的设计计算 (9)3 回转刀架的设计 (11)3.1回转刀架总体方案选择 (11)3.2刀架原理简介 (13)3.3回转刀架电机的选择 (14)3.4刀架设计的要点及计算 (16)3.5刀架三维零件的建立 (20)4 微机控制系统硬件电路设计 (22)4.1控制系统的设计要求 (22)4.2硬件组成 (22)4.3电气系统的设计 (29)4.4程序设计 (30)结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)1、绪论数控车床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。
卡盘和刀架都是数控车床中的重要组成部分，其功能和精度直接影响整个机床的功能和精度。
卡盘是数控车床的通用夹具，在夹持工件时要有足够的夹紧力，而且使工件布发生夹紧变形。
刀架是直接完成切削加工的执行部件，所以，刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工时的切削抗力。
由于切削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置，所以要求数控车床选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证有较高的重复定位精度。
此外，刀架的设计还应满足换刀时间短、结构紧凑和安全可靠等要求。
1.1国外数控机床状况分析(1).国际机床市场的消费主流是数控机床。
1998年世界机床进口额中大部分是数控机床，美国进口机床的数控化率达70，我国为60%。
目前世界数控机床消费趋势已从以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以加工中心、专用数控机床、成套设备为主。
(2).国外数控机床的网络化。
随着计算机技术、网络技术日益普遍运用，数控机床走向网络化、集成化已成为必然的趋势和方向，互联网进入制造工厂的车间只是时间的问题。
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。
数控机床自动回转刀架机电系统设计
动化程 度的要求 。 本文通过 对 自动回转刀架的的工作原理和 ２ 数 控机 床 自动 回转刀 架 控制 系统 硬件 电路 接 口设 自
计
２ ． １程序存储器和数据存储器的扩展
控制 系统 的设计的简单简绍， 实现了回转刀架的自动换刀， 使我
的水平。由于换刀方式 的不 同， 数控机 床的刀架系统 主要 有回 ２ ． ２发信电路的设计 转刀架、 排 式刀架 以及带刀库 的自动换刀装置 等多种形式。 传
统机床 的不仅换 刀速 度慢 ， 而且刀架上只能装一把 刀， 换刀后
回转刀架的控制部分 由发信电路和收信电路两部分 组成 。
发信 电路 的设计 由执行机构的直流伺服 电机 来决定， 其伺
丝杆机 构带动上刀架移 动的同时， 齿盘 重新啮合， 完 成精准定
位。
；
回转刀 架电机停 转
；
换刀 结束
４ ） 刀架 的压紧 完成精准定位 以后， 齿盘继续加紧直到达 到一定的夹紧力的情况下， 电机停止转动 ， 从而进行 了一次换刀
的过 程 。
自 动 回转刀架作为数控机床上 的一个重要的附件起着非常
们加深了对 自动回转刀架 的理解， 降低了劳动强度 ， 保证了工件
的加工质 量， 大大提高生产效率， 实现 了自动化程度的要求 。
［ 参考文献］
［ １ ］ 王爱玲 现代数控 车床． 北京： 国防工业 出版社， ２ ０ １ ２ ． ＿ ２ ｊ 马永杰， 王丽丽， 摆玉龙． 单片机原理及其应用． 北京： 清华大学 出版社
Ｔ Ｏ １ Ｍ Ｏ Ｖ Ｍ Ｏ Ｖ Ｘ Ｊ Ｎ Ｂ Ｄ Ｐ Ｔ Ｒ ， Ａ ， ＃ ７ Ｆ Ｆ Ｅ Ｈ ＠ Ｄ Ｐ Ｔ Ｒ ；置数 据 口地 址 ；执行 Ｐ Ａ口的状态 ；测试 Ｐ Ａ ４ ＝ Ｏ ？ 若为 ０ ，说明 １ ＃ 已在工作 位 置，则程 序转到 Ｔ Ｅ Ｎ Ｄ 设 定延时 的反转锁 紧 时间
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图书分类号：密级：毕业设计(论文)数控车床回转刀架系统的设计THE DESIGN OF CNC LATHE ROTARYCUTTER学生姓名学院名称专业名称指导教师2011年05月27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AbstractConventional lathe tool change is slow, the accuracy is not high, low productivity, can not meet the needs of modern production. Therefore, this rotary tool holder for CNC lathe electrical and mechanical systems related content study, CNC lathe turret to explore the composition and working principle of the general improvement of the machine tool change device, so that the device has an automatic release, transfer, precision positioning and other functions.In this paper, rotating turret lathe to complete the mechanical design of parts and electrical parts. Mechanical part is composed of various mechanical calculation and selection of parts, electrical parts for the preparation 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, Results Ju simple.Keywords Automatic rotary tool holder Tool changer Electro-Mechanical Systems Electrical control目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 数控车床的背景意义 (1)1.2 数控车床自动回转刀架的概述 (1)1.3 研究实际社会意义及应用效果 (2)2 自动回转刀架的工作原理 (3)3 总体结构设计 (6)3.1 减速机构的设计 (6)3.2 上刀体锁紧与精定位机构的设计 (6)3.3 刀架抬起机构的设计 (6)4 主要传动部件的设计计算 (8)4.1 蜗杆副的设计计算 (8)4.1.1 蜗杆的选型 (8)4.1.2蜗杆的材料 (8)4.1.3 按齿面接触疲劳强度进行设计 (8)4.1.4 蜗杆和蜗轮的主要参数与几何尺寸 (10)4.2 蜗杆轴的设计 (11)4.2.1 蜗杆轴的材料选择，确定许用应力 (11)4.2.2 按扭转强度初步估算轴的最小直径 (11)4.2.3 确定各轴段的直径和长度 (12)4.2.4 蜗杆轴的校核 (12)4.2.5 键的选取与校核 (16)4.3 蜗轮轴的设计 (16)4.3.1 蜗轮轴材料的选择，确定需用应力 (16)4.3.2 按扭转强度，初步估计轴的最小直径 (16)4.3.3 确定各轴段的直径和长度 (17)4.4 中心轴的设计 (17)4.4.1 中心轴的材料选择,确定许用应力 (17)4.4.2 确定各轴段的直径和长度 (17)4.4.3 轴的校核 (18)4.5 齿盘的设计 (18)4.5.1 齿盘的材料选择和精度等级 (18)4.5.2 确定齿盘参数 (18)4.6 轴承的选用 (20)4.6.1 轴承的类型 (20)4.6.2 轴承的游隙及轴上零件的调配 (20)4.6.3 滚动轴承的配合 (21)4.6.4 滚动轴承的润滑 (21)4.6.5 滚动轴承的密封装置 (21)5 电气控制部分设计 (22)5.1 硬件电路设计 (22)5.1.1 收信电路 (23)5.1.2 发信号电路 (24)5.2控制软件的设计 (24)结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录 (30)附录1 (30)附录2 (30)附录3 (31)附录4 (31)附录5 (31)附录6 (32)1 绪论1.1 数控车床的背景意义经济型数控是我国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。
1.2 数控车床自动回转刀架的概述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善产品质量以及改善劳动条件等发挥了重要的作用。
传统的车床例如CA6140的刀架上只能装一把刀，换刀的速度慢，换刀后还须重新对刀，并且精度不高，生产效率低，不能适应现代化生产的需要，因此有必要对机床的换刀装置进行改进，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，釆用“工序集中”的原则，釆用自动回转刀架。
数控车床上使用的自动回转刀架是一种最简单的换刀装置，自动回转刀架是在一定的空间范围内，能执行自动松开、转位、精密定位等一系列动作的一种机构。
对于自动回转刀架，根据装刀数量的不同，自动回转刀架分有四工位、六工位和八工位等形式。
根据安装的不同方式，自动回转刀架可分为立式和卧式。
而根据机械定位方式不同，自动回转刀架又可分为端齿盘定位型和三齿盘定位型等。
其中端齿盘定位型换刀时要将刀架抬起，换刀速度较慢且密封性差，但其结构简单。
三齿盘定位叫免抬型，其特点时换刀时刀架不拾起，因此换刀速度快且密封性好，但其结构复杂。
自动回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚性，以承受粗加工时的切削抗力，为了保证转位之后具有髙的重复定位精度，自动回转刀架还需要选择可靠的定位方案和合理的定位结构。
自动回转刀架的自动换刀是由控制系统和驱动电路来实现的。
1.3 研究实际社会意义及应用效果传统的车床的刀架上只能装一把刀，换刀的速度慢，换刀后还须重新对刀，并且精度不高，生产效率低，不能适应现代化生产的需要，因此有必要对机床的换刀装置进行改进，数控车床上使用的自动回转刀架是一种简单的换刀装置。
自动回转刀架是在一定的空间范围内能执行自动松开、转位以及精密定位等一系列动作的一种机构。
使用这种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。
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。
并针对生产过程中出现的一些常规问题进行了探讨，归纳总结检查修理方法。
2 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。