数控车床自动回转刀架电气控制设计
808D数控车床电气控制系统设计说明书
摘要数控技术发展飞速的今天，数控技术在现代制造业发挥越来越重要的作用，数控机床是数控制造业的核心，本文主要介绍了对数控车床的电气系统设计的过程。
本设计以CK6140车床为载体，对其数控电气系统经行详细设计。
其内容包括强电设计、弱电设计、PLC输入输出及接口设计，本设计选用西门子808D数控系统。
最后绘制出整个机床的电气系统原理图等。
本设计给出了整个机床的原理图绘制过程，重点部分模块化，较详细地介绍了各个部分的功能及用途。
分为 380V强电回路，控制回路，PLC输入输出控制，主轴驱动模块和进给伺服驱动模块，并介绍了相关的电气知识。
通过本设计说明书可以基本上掌握数控车床的电气原理，以及基本的电气常识，使读者无论是从整体上还是各个模块中都能够了解到数控车床相关的一系列电气知识。
关键词：数控系统；数控车床；PLC控制1ABSTRACTThe numerical controls that the technique development fast today, the numerical controls technique at the modern manufacturing industry exertive more and more importance function, numerical control tool machine is number control a manufacturing industry of core, this text mainly introduced logarithms to control the processed that the electricity system of lather design.The design CK6140 lathe as the carrier, the detailed design of the its NC electrical system through the line. its contents includes a strong electrically design, weakness design, PLC importation output and Interface design. The design uses a Siemens 808D CNC system. Finally, to map out the whole machine electrical system schematic. This principle diagram which designs to the whole tool machine draws process and the point parts of mold piece turn and compared to in detail introduce each function and use of part. Is divided into the 380 Vs strong electricity back track, control back track, the PLC importation outputs a control, the principal axis drives a mold piece and enters to servo drive a mold piece, and introduced related electronic knowledge.Through this design system can basically control numerical control the electricity principle of lather, and basic electronic common sense, make the reader regardless can understand numerical control the lather related series of electricity knowledge from wholly the top still each mold piece.Key Words：NC system; NC lathe; PLC control2目录摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 ABSTRACT ------------------------------------------------------------------------------------------- 2目录------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3第一章绪论----------------------------------------------------------------------------------------- 61.1前言 ------------------------------------------------------------------------------------------ 61.2国外数控系统的发展趋势 ------------------------------------------------------------- 61.2.1新一代数控系统采用开放式体系结构 ------------------------------------ 61.2.2新一代数控系统控制性能大大提高---------------------------------------- 71.2.3数控系统向软数控方向发展 ------------------------------------------------- 71.3我国数控技术的发展-------------------------------------------------------------------- 81.4CK6140数控车床主简介 ---------------------------------------------------------------- 9第二章西门子808D数控车床系统 --------------------------------------------------------- 112.1 西门子808D系统简介 --------------------------------------------------------------- 112.2人机界面 ---------------------------------------------------------------------------------- 132.3进给系统 ---------------------------------------------------------------------------------- 132.4 主轴驱动系统--------------------------------------------------------------------------- 132.5刀架控制系统 --------------------------------------------------------------------------- 142.6电柜设计及电源选用------------------------------------------------------------------ 142.6.1在设计电柜时应注意以下事项：----------------------------------------- 142.6.2 24VDC电源选用---------------------------------------------------------------- 152.7数控系统各部分的连接及接口 ----------------------------------------------------- 152.7.1系统的接线---------------------------------------------------------------------- 152.7.2 接口布置 ------------------------------------------------------------------------ 15第三章CK6140数控车床的基本组成和工作原理 --------------------------------------- 173.1数控车床组成 --------------------------------------------------------------------------- 173.2数控车床工作原理 --------------------------------------------------------------------- 193.3 CK6140数控车床运动分析 ---------------------------------------------------------- 2033.4 CK6140数控车床电气系统简述 ---------------------------------------------------- 21第四章CK6140数控车床硬件系统设计及元件选型------------------------------------ 254.1主轴驱动系统 --------------------------------------------------------------------------- 254.1.1主轴电动机---------------------------------------------------------------------- 254.1.2主轴电动机选型 --------------------------------------------------------------- 254.2机床进给伺服系统 --------------------------------------------------------------------- 264.2.1 CK6140数控车床对伺服驱动进给系统的要求------------------------ 274.2.2 伺服电机的选型--------------------------------------------------------------- 284.3控制电路原理图设计------------------------------------------------------------------ 314.3.1 380V系统强电控制回路----------------------------------------------------- 314.3.2电源回路 ------------------------------------------------------------------------- 334.4常用电器元件的选型------------------------------------------------------------------ 344.4.1低压电器选型的一般原则 -------------------------------------------------- 344.4.2断路器的选型------------------------------------------------------------------- 344.4.3电动机保护用自动开关的选型 -------------------------------------------- 354.4.4 熔断器选型 --------------------------------------------------------------------- 354.4.5接触器的选型------------------------------------------------------------------- 354.4.6热继电器的选型 --------------------------------------------------------------- 364.4.7中间继电器---------------------------------------------------------------------- 364.5 CK6140数控车床控制面板 ---------------------------------------------------------- 37第五章PLC设计及参数设置------------------------------------------------------------------- 395.1 PLC的基本结构及工作原理 --------------------------------------------------------- 395.2 PLC与CNC机床的联接方式 -------------------------------------------------------- 405.3 CNC加工代码在PLC上的实现方法----------------------------------------------- 415.3.1 T功能代码的实现方法------------------------------------------------------- 425.3.2 M功能代码实现方法--------------------------------------------------------- 425.4 PLC程序的模块化设计---------------------------------------------------------------- 425.5 PLC输入输出地址分配---------------------------------------------------------------- 425.6参数设置 ---------------------------------------------------------------------------------- 4445.6.1 PLC参数设置-------------------------------------------------------------------- 445.6.2机床参数设置------------------------------------------------------------------- 45第六章结论--------------------------------------------------------------------------------------- 47致谢 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 48参考文献 --------------------------------------------------------------------------------------------- 495第一章绪论1.1前言装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，机床制造业是一个国家的基本装备工业，是工业生产的技术基础，数控技术在给机床制造业带来显著经济效益及广阔发展前景的同时，也是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备，因此它已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。
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。
数控机床电气控制电路设计及实例分析_郑小年(1)
证电动机的实际最高工作温度 T J 日 ] I *等 于或略小于电动机绝缘的允许 最高工
不到额定功率的, 转速越低, 输出功率
就越小 图1 中主轴电机的功率特性为
作温度T a, 即几习 兀 *
. 过载能力:电动机在运行时, 必 须具有一定的过载能力 特别是在短
期工作时, 由于电动机 的热惯性很大, 电动机在短期 内承受高于额定功率的
c ) 主轴电机容量选择还是按上述
方法
产效率降低, 另一方面电动机经常过 载下运行, 会使它过早损坏, 同时还可
能 出现启动 困难, 经 受不起 冲击负载
升或最大允许电流而报警, 说明电机
容量选小 了, 应重新选择
这里, 请读者注意, 在进给电机 主
轴 电机设计 选配时, 应该考虑这些电 机 的输 出都 包括含有某种类型的机械 环 节和元 件, 关 于增量运 动 系统的最
难 以显 著 地 加 以更 改, 远 不 如 电 气 部
分 灵 活 易 变 因此 , 数 控 机 床 的机 械 与
商 品生 产 的基 本 要 求是 以最 低 的
S e r o C o ntro l v
49
粉 步 J碑 / 价 穴士 古十 夕入 二 不
流伺服 电机 a )进给伺服电动机容量选择 电动 机 的选 择 主 要是 容 量 的选 择, 如果 电动机 的容量选小了, 一方面
的转速并 不高时, 就不 必选用 刚性 攻 螺纹功能 (5 )网络数控功能 近年来发展的数字化 网络制造是 指 利用网络技术和数字控制技术进行 产 品的加 工制造, 其基础 是网络数 控 技术 它是 各种先进制造 技术 的基 本
可 以选择直角坐标系中的二个不同平 面, 也可选择 不同视 角的三维立体, 可 以在 加工的 同时做实 时的显 示, 也 可 在机械锁定的方式下作加工过 程的快
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。
自动回转刀架机电系统设计
摘要本文主要对数控加工中心自动换刀系统及控制系统进行设计。
传统的普通车床换刀的速度慢、精度不高，生产效率效率低，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，该装置具有自动松开、转位、精密定位等功能。
新的数控换刀装置功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。
关键字：四工位立式刀架自动回转主传动部件电气控制目录第一章引言 (3)1.1数控车床自动回转刀架概述 (3)1.2设计研究内容 (3)1.3研究实际社会意义和应用效果 (3)1.4小结 (4)第二章总体机构设计 (4)2.1减速传动机构的设计 (4)2.2上刀体锁紧与精定位机构的设计 (5)2.3刀架抬起机构的设计 (5)第三章主要传动部件的设计计算 (7)3.1蜗杆副的设计计算 (6)3.2 蜗杆的设计计算 (13)第四章电气控制部分的设计 (15)4.1 硬件电路的设计 (15)4.2 控制软件的设计 (15)第五章刀架常规故障分析和排除 (18)5.1 刀架不能启动 (19)5.2 刀架连续转动到位不停 (19)5.3 刀架越位过冲或转不到位 (19)5.4 刀架不能正常夹紧 (19)第六章结论 (20)参考文献 (21)第一章引言1.1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，采用“工序集中”的原则，采用自动回转刀架。
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。
有关数控车床电气控制系统的改造与设计
有关数控车床电气控制系统的改造与设计摘要：通常而言，数控车床电气系统可实现5-10年的无故障运行，而后便进入到了故障的高发时期，为了确保其仍然保持较高的可靠性及稳定性，必须对其进行升级改造，以便确保其能够继续发挥作用，进一步为企业创造经济效益。
因此，本文以gs30型数控车床电气控制系统为例，对车床参数进行了改造及设计，并进行了实验验收。
关键词：数控车床电气控制系统改造设计随着我国数控车床的不断发展，其如今已经成为我国制造业中相当重要的基础装备之一。
数控车床主要包括机械系统以及电气系统两大部分。
通常来说，对于电气系统而言，其无故障运行期在5-10年之间，随后便会进入到故障的高发时期，但是，一般数控车床其机械部件若保养良好一般能够使用20-25年，且精度、可靠及稳定性能仍可以保持较高水平。
如今，不少数控车床已经运行了十多年，并步入了“损耗期”，这些陈旧的数控机床常常故障频发，很多功能已经无法很好地适应如今大规模的生产需求，有必要针对数控车床相关设备进行改造，以便提高企业设备的技术水平，通过少量投资对老数控车床的电气系统进行进一步的升级和改造，以便使其重焕生机并继续发挥其作用。
1、数控车床电气控制系统1.1 数控车床的工作原理及其功能分析对于数控车床而言，以被加工零件的工作图以及工艺过程卡为依据，通过对数控代码及其程序格式进行加工程序编写的整个过程进行规定，在数控系统中进行准确加工程序的输入，并将已给定加工程序及输入信号进行相应的运算、控制及其处理，而后将处理结果发送至控制系统中，从而对机床各部件进行驱动，使其能够以机械加工相关要求为依据进行有序的运行，并自动进行合格零件的制作。
由于数控车床主要负责进行轴类以及盘类回转体零部件的加工，并自动完成圆柱面、圆锥面、断面、圆弧面以及螺纹内外工序的切削及其加工过程，因而在机械制造领域得到了广泛的应用，经改造后的数控车床也应当能够满足这些功能。
1.2 数控车床电气控制系统电路分析1）主轴电动机的电气控制，主轴电机为交流变频电动机，主要通过变频器进行驱动，对于其正、反转以及速度等主要是由数控系统控制的。
毕业设计(论文)-fanuc数控车床的刀架控制系统设计[管理资料]
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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。
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。
5.第五章 数控机床电气控制线路
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第一节 数控车床电气控制线路
数控车床的机械部分比同规格的普通车床更为紧凑简洁。 主轴传动为一级传动,去掉了普通机床主轴变速齿轮箱， 采用了变频器实现主轴无级调速。进给移动装置采用滚 珠丝杠，传动效率高、精度高、摩擦力小。
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1.1 数控车床的主要工作情况
一般经济型数控车床的进给均采用步进电动机，进给电 动机的运动由NC装置实现信号控制。 数控车床的刀架能自动转位。换刀电动机有步进、直流 和异步电动机之分，这些电动刀架的旋转、定位均由NC 数控装置发出信号，控制其动作。而其他的冷却、液压 等电气控制跟普通机床差不多。 现以经济型CK0630型数控车床为例，说明普通数控车床
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图 5.11 数控系统控制步进驱动接线图原理图
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4、数控系统对电动刀架的控制:
(1)、直流型电动机电动刀架
数控系统控制电动刀架,主要控制刀架电动机的正反转, 所反应的刀号数送给数控系统.从数控系统输入信号接 口来看，低电平有效。由于电动机电流不是太大，故 选用数控系统能驱动的功率继电器。
数控系统控制电动刀架电动机的接线原理图如图5.12 所 示 。 P3 口 的 O6(P3.6) 和 O7 （ P3.7) 控 制 KA3 、 KA4继电器,由于输出低电平有效,故中间继电器另一端 接+24V。三个微动开关信号SQ1～ SQ3分别接P3口 的I1（P3.21)、I2（P3.22）、I3（P3.23），信号低 电平有效。图5.12中，用 KA3、KA4的触点控制直流 电动机正反转，而直流电源 DC27V的产生通过变压器 和整流桥等电路产生。
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图5.19 CLK脉冲与DIR信号波形
图5.20 数控系统与步进驱动的接口图
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。
自动回转刀架设计
1 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。
基本上采用传统材料和传统，加上部分外购配套件的可靠性较差造成产品整体的可靠性与外国的差距。
国内部分刀架回转原理为电机经弹簧理合器带动蜗杆，再由蜗轮带动蜗杆旋转，当刀架转体时，由霍尔元件不断检测刀架转体是否到位，到位后霍尔元件发出信号，然后反转锁紧。
主要采用有销盘、内齿盘，外齿盘组成的三端齿定位机构实现准确定位。
其控制部分主要选用MCS-51系列单片机以及ATMEL公司的AT89等同类产品进行控制。
烟台机床附件厂是目前我国生产刀架水平最高的厂家，特别是可以生产带刀头的刀架。
该厂家全套引进意大利的生产线，产品属于高档型。
1.2. 国外发展情况国外数控机床附件产品的开发应用比较早，经验丰富，再由于技术进步，新材料，新结构的不断出现与应用，使得其产品的可靠性比较高。
国外主要分为日本和欧美两大流派。
其产品的特点是夹紧力大，采用专用电机，体积小，转矩大，可靠性高，耐磨，可靠性较高。
比如，日本日研公司部分回转刀架的核心部件蜗杆副，蜗轮采用氮化钢，齿部表面采用氮化处理，硬度高；蜗杆为硬质合金蜗杆；整个蜗杆副为硬齿面接触，耐磨。
既实现了高速又保证了高可靠性。
还有德国的肖特（SAUTER）、意大利的杜普洛马蒂克（DUPLOMATIC）和巴鲁法迪（BARUFFALDI）等，他们都有自己的系列、规格和专利。
像肖特（SAUTER）的刀架，采用行星传动机构，其结构紧凑，传动方向均为同一方向，没有像蜗杆副的降速机构的交叉轴设计，易于一体化布置。
采用牙嵌式齿行离合器的升起和加紧，空行程转角、小效率高，且自锁功能可靠。
其控制部分大都与机床一起采用CNC控制，目前国际比较好的系统有西门子，法拉克，三菱等。
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。
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电路上电
数码管显示H
发出刀位信号
数码管显示”1.” “2.” “3.” “4.”
返回
判断所选刀架是否 对准霍尔元件电路
Y
数码管显示”1.” “2.” “3.” “4.”
N N 电机正转
电机停转 定位夹紧到位
电机反转 数码管显示”1.” “2.” “3.” “4.”Yຫໍສະໝຸດ 判断刀架是否 到位返回
图5 刀架软件控制流程图
• 图4为刀架电动机正反控制电路，I/O接口芯片8255的PA6与PA7 分别控制刀架电动机的正转与反转。其中KA1为正转继电器的线圈， KA2 为反转继电器的线圈。正转继电器的线圈KA1与反转继电器的 一组常闭触点串联，而反转继电器的线圈KA2又与正转继电器的一组 常闭触点串联，这样就构成了正转与反转的互锁电路，以防操作系统 失控时导致短路现象。
图4 刀架电动机正反控制电路
三、自动回转刀架软件电路设计
对于四工位自动回转刀架来说，它最多装有4把刀具，设计控制 软件的任务，就是选中任意一把刀具，让其转到工作位置。如果手动 发出或者数控系统发出刀位号，那么CPU就会置位P0口控制LED显示 预选刀架号，然后检测发出刀位号与刀架系统反馈的刀架号是否一致， 如果一致，LED显示刀架选中，那么选刀架完成，返回到初始状态； 否则，CPU发出指令，执行如图5流程图右边的一系列动作。由于选 择刀位与霍尔元件位置差不知道，电机正转，带动刀架旋转，与霍尔 元件对准后，霍尔元件发出讯号，LED显示刀架的点去掉以示刀架选 中，这样完成刀架的粗定位。然后执行LOOP子程序，实行刀架的精 定位。整个流程如图5所示。
论文设计的技术路线
• 一、自动回转刀架换刀原理 • 二、回转刀架控制器的硬件电路设计 • 三、回转刀架软件电路设计
一、自动回转刀架换刀原理
该刀架采用和普通车床刀架基本相同的外型尺寸和安 装方式，每次可安装4把，程序可控制刀架一次回转90°、 180°、270°及360°。要更换刀具时，单片机发出刀 具旋转信号，经接口电路，使刀架旋转，完成刀架转位。 转位时，刀架首先正转，当旋转到位后，给CPU发一个到 位信号，CPU则发出一个控制信号，使刀架再反转，完成 粗定位和精定位以及锁紧工作。其工作原理见图1所示。
数控车床自动回转刀架电气控制设计
班 级：机制0612班 姓 名：刘佳良 学 号：06116225 指导老师：杜毓瑾
总体设计方案
文章论述了在自动换刀机构设计中，采用了 一种数控用的四工位立式自动回转刀架的传动结 构，并设计了一个自动回转刀架的控制器。所论 述的控制器系统是以ATMEL公司的AT89C51单 片机为控制核心，通过两个继电器实现对刀架的 正反转控制，并通过限位开关的开关信号来控制 电机的停转，同时该控制器选用“8”字管实时显 示所选刀位状况。整个系统具有结构简单，安装 调试方便，可靠性高，成本低廉等优点，可用于 车床数控化改造和数控实验系统的开发。
1、刀具信号的处理
图2中，发信盘上的4只 霍尔开关都有三个引脚， 第1脚接+12V电源，第 2 脚 接 +12V 地 ， 第 3 脚 为输出。转位时刀台带 动磁铁旋转，当磁铁对 准某以个霍尔开关时， 其输出端第3脚输出低电 平；当磁铁离开时，第3 脚输出高电平。
电动刀架发信盘 3＃
刀台旋转方向
2＃
刀架电动机正转
螺杆正转
上盖圆盘正转 上刀体抬起
1
图
到位回答
换
刀
工
作
电动机反转
原
理
图
上刀体旋转 螺杆反转
电动机停转
延时锁紧
端面齿错开 圆柱销落入上盖圆盘
反靠端面齿啮合 上刀体下降 粗定位 精定位
自动回转刀架控制器硬件电路部分的设计主 要包括以下内容： • 1、刀具信号的处理
• 2、刀架正反转电路设计
N
4＃
S
1＃
123 第1脚：+12V电源 第2脚：+12V地线 第3脚：4个刀位信号输出
4只霍尔开关
图2 发信盘上的霍尔元件
4只霍尔开关输出的4个刀位信号T1~T4分别送到图3的 4只光电耦合器进行处理，经过光电隔离的信号再送给I/O接 口芯片8255的PC4～PC7。
图3 刀位信号处理
2、刀架电动机正反转控制电路