3-数控车床四工位电动刀架设计 装配图
数控车床装配设计（全套CAD图纸）
摘要自从1946年世界上首次电子计算机制造以来,这说明人们制造了工具,能增加和替换脑力。
它和工具,人类在农业和工业社会,有了质的飞跃,为人类进入奠定了基础信息社会。
在1952年,计算机技术应用于机器,第一个数控机床的诞生在美国。
从那时起,近年来传统的机床,数控机床公司逐年增加,并被应用在大中型企业中,有了质量的变化。
近半个世纪以来,数控系统经历了两个阶段和六代的发展。
在中小企业甚至个人企业也普遍开始使用。
在这些数控机床,除了少量的机床在FMS模式集成,主要是在独立的运行状态,和相当部分的使用效率不高,落后的管理模式。
近年来,中国的出口增长的大型数控机床是数控车床、数控磨床、数控加工专用机床,数控剪板机,数控折弯,折弯机,数控压铸机、通用机床。
在车床主传动系统的毕业设计中，使学生建立不错的的规划和了解车床主传动系统设计的一般方法。
巩固和加深所学理论知识，加深知识储备，运用所学知识剖析和处理设计工作中的实际问题。
从机械制造装备毕业设计中，使我们在制定车床主传动机构、车床的结构设计、一般的提案的设计、零件等的计算、编绘技术文稿和设计理论的表现等方面，得到整体性的锻炼。
轻车熟路相关准则、图册和参照素材的使用，以懂得具有粗浅的结构剖析和构造的设计演算的能力。
关键词：主传动系统、传动设计、动力设计Abstract1946 birth of the world's first electronic computer, which suggests that human created can be enhanced and part instead of the mental work tools. It with humans in agriculture, industrial society to create those is only a means of enhancing physical labor, compared to a qualitative leap, which laid a foundation for human into the information society. Six years later, in 1952, the computer technology application in machine tools, was born in the United States the first CNC machine tool. Since then, traditional machine tools produced in recent years, our country enterprise of nc machine tools share rise year by year, in large and medium-sized enterprises have more use, a qualitative change. Nearly half a century, the CNC system has experienced two stages and the development of six generations. Also common in small and medium-sized enterprises and individual enterprises begin to use. In the nc machine tools, in addition to a small amount of machine tools used in FMS model integration, mostly in single machine running state, and some in the efficiency is not high, management way backward state. In recent years, China's exports was bigger nc machine tool with CNC lathe, CNC grinding machine, numerical control special machine tools, CNC bending machine, CNC shearing machine, CNC forming die casting machine, such as the common machine tools have a drilling machine, sawing machine, slotting machine, broaching machine, combinationmachine tools, hydraulic press.Through the lathe main drive system of curriculum design, causes the student to set up the correct design ideas and master the basic method of lathe main transmission system design.Consolidate and deepen the theory knowledge, the expanded aspect of knowledge, and apply what they have learned the theory analysis and solve specific problems in the design work;By machinery and equipment course design, causes the student to the structure of the main transmission mechanism in forming lathe, lathe parts design, all kinds of scheme design, calculation, write technical documents and the expression of design ideas and so on, to get basic training comprehensive;Be familiar with the relevant standards and manuals and the use of the resources, to foster a preliminary structural analysis and the ability to structure design and calculation.Keywords: main drive system, transmission design, dynamic design目录摘要 1第一章概述 (1)1.1国内数控机床现状 (1)1.2 设计参数 (1)第二章参数的拟定 (2)2.1确定极限转速 (2)2.2电机的选择 (2)第三章传动设计 (3)3.1主传动方案拟定 (3)3.2传动结构式、结构网的选择 (3)3.3转速图的拟定 (3)第四章主传动部分的改造和设计 (6)4.1主传动部分方案拟定 (6)4.2主传动部分设计改造设计计算 (9)4.3数控机床分级变速箱的设计 (11)4.4电磁离合器的设计计算 (15)4.5齿轮的结构设计 (16)4.6带轮结构设计 (17)4.7传动轴间的中心距 (17)4.8轴承的选择 (17)第五章动力设计 (18)5.1传动轴的验算 (18)5.2齿轮效验 (22)5.3轴承的效验 (23)第六章结构设计及说明 (24)6.1结构设计的内容 (24)6.2 I轴的设计 (24)6.3齿轮块的设计 (25)6.4传动轴的设计 (25)结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)第一章概述1.1国内数控机床现状最近几年我国企业的数控机床占的比重也在增长，在大的公司中就有很多的使用，在小公司和个体的企业中也在开始使用中。
刀架原理简介
刀架原理简介该装配图为螺旋升降式四方回转刀架，其工作原理见图：图2-1 数控车床四工位刀架结构1-直流伺服电动机；2-联轴器；3-蜗杆轴；4-蜗轮丝杠；5-刀架底座；6-粗定位盘；7-刀架体；8-球头销；9-转为套；10-电刷座；11-发信号；12-螺母；13、14-电刷；15-粗定位图2-1所示为经济型数控机床常用方刀架结构，该刀架可以安装四把不同的刀具转位信号有加工程序指定。
其工作过程为：刀架抬起—刀架转位—刀架定位—夹紧刀架。
（1）刀架抬起当数控装置发出换刀指令后，电动机1启动正常，通过套筒连轴器2使蜗杆轴3转动，从而带动蜗轮丝杠4转动。
刀架体7的内孔加工有螺纹，与蜗轮丝杠旋合，蜗轮与丝杠为整体结构。
蜗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，蜗轮丝杠绕中心轴旋转。
当蜗轮开始转动时，由于刀架底座5和刀架体7上的端面齿处在啮合状态，且蜗轮丝杠轴向固定，因此刀架体7抬起。
（2）刀架转位当刀架体抬至一定距离后，刀架底座5和刀架体7的端面齿脱开，转位套9用销钉与蜗轮丝杠4联接，随蜗轮丝杠一同转动，当端面齿完全脱开时转位套正好转过160°（如图所示），球头销8在弹簧力的作用下进入转位套9的槽中，带动刀架体转位。
（3）刀架定位刀架体7转动时带着电刷座10转动，当转到程序指定的刀号时，粗定位销15在弹簧力的作用下进入粗定位盘6的槽中进行粗定位，同时电刷13接触导体使电动机1翻转。
由于粗定位槽的限制，刀架体7不能转动，使其在该位置垂直落下，刀架体7和刀架底座5上的端面齿啮合实现精确定位。
（4）夹紧刀架电动机继续反转，此时蜗轮停止转动，涡杆轴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。
刀架故障实例分析刀架作为数控车床的重要配置在机床运行工作中起着至关重要的作用一旦出现故障很可能造成工件报废甚至造成卡盘与刀架碰撞的事故。
数控车床四工位刀架设计
即校验下式是否成立：
式中 ........涡轮齿根弯曲应力，单位为Mpa;
..........涡轮齿形系数；
.........螺旋角影响系数
.........涡轮的许用弯曲应力，单位为MPa
由蜗杆头数Z1=1，传动比i=48,可以算出涡轮齿数
则涡轮的当量齿数：
根据涡轮变位系数x2=1和当量齿数ZV2=48.46,得齿形系数 =1.95
2.
GB/T10085----1988推荐采用渐开线蜗杆（Z1蜗杆）和锥面包络蜗杆（ZK蜗杆）。本设计采用结构简单，制造方便的渐开线型圆柱蜗杆(Z1型)。
2.
刀架中的蜗杆副传递的功率不大，但蜗杆转速较高，因此蜗杆的材料选择45钢，其螺旋齿面要求淬火，硬度为45~55HRC，以提高表面耐磨性；涡轮的转速较低，其材料主要考虑耐磨性，选用铸锡磷青铜ZcuSn10P1,采用金属模铸造。
“现代设计与制造综合实践”报告
题目：数控车床设计
学院：机械与电子控制工程
专业：机械工程及其自动化
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摘要
数控车床集计算机技术，电子技术，自动控制技术，传感测量，机械制造，是典型的机电一体化产品。它的发展和应用开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式，产业结构，管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大的变化。本文较为详细的介绍了对车床重要组成部分的设计和它们的结构和工作原理，通过查阅各种资料对这些部分进行结构设计，工艺设计，软件模拟仿真等，让我们对数控车床的了解得到很大提高，同时也熟练掌握了很多专业软件。
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，多因齿面胶合或点蚀而失效。因此，在进行承载能力计算时，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再按齿根弯曲疲劳强度进行校核。
四工位卧式回转刀架
目录第1章设计任务1.1 设计总体任务 (3)1.2 设计参数 (3)1.3 设计内容 (3)1.4 设计任务 (3)第2章概述 (4)第3章总体设计方案 (5)3.1 减速传动机构的设计 (5)3.2 上刀锁紧与精定位机构的设计 (5)3.3 刀架抬起机构的设 (5)第4章自动回转刀架的工作原理 (6)4.1自动回转刀架的换刀流程 (6)4.2换刀过程中有关销的位置 (7)4.3回转刀架换刀 (8)第5章数控车床回转刀架机械部分设计 (9)5.1 蜗杆副的设计计算 (9)5.1.1蜗杆的选型 (9)5.1.2蜗杆副的材料 (9)5.1.3按齿面接触疲劳强度进行设计 (10)5.2蜗杆轴的设计 (11)5.3 蜗轮螺纹联接部分的设计计算 (15)5.3.1 螺距的确定 (15)5.3.2其他参数的确定 (15)5.3.3自锁性能校核 (15)5.4滚动轴承的选项 (15)5.4.1概述 (15)5.4.2滚动轴承的选型 (16)5.4.3滚动轴承的配合 (16)5.4.4滚动轴承的密封 (16)第6章电气控制部分设计 (17)6.1 控制芯片及I/O接口芯片的选型 (17)6.1.1 8051单片机介绍 (18)6.1.2 可编程I/O芯片8255A介绍 (18)6.2 传感器选型 (21)6.2.1 霍尔效应及霍尔元件 (21)6.3 硬件电路设计 (22)6.3.1 发信电路 (23)6.3.2 收信电路 (23)6.3.3 延时锁紧电路 (25)6.3.4 复位电路 (25)6.4 控制软件设计 (26)第7章总结 (32)第8章参考文献 (33)第1章设计任务一．设计任务题目：数控车床自动回转刀架机电系统设计任务：设计一台四工位的卧式自动回转刀架，适用于C616或C6132经济型数控车床。
二．设计参数推荐刀架所用电机的额定功率为90W，额定转速为1440r/min, 换刀时要求刀架转动的速度为30r/min。
数控车床四工位刀架原理及维修
障，恢复生产是我们 的期望。要做到这一点 ，我们必须 离）带动刀架体 １旋转 ，在刀架体旋转 的过程 中，由于
要总结经验 ，吃透原理 ，以便工作起来得心应手 。
弹簧 ３ｌ的作用使得粗定位销 １３始终保持与刀架座 ２３接
在对几次数控车床四工位刀架维修后 ，笔者总结常 触 ，且粗定位销 ｌ３只能沿 一个方 向公 转 ，粗 定位销在
刀架连续旋转找不见多由电路问题所致在实践中有以下几种可能磁性减弱表面吸附灰尘过多与灰尘混合形成一层隔膜使磁性减弱解决这种故障比较容易拆下磁铁架表面擦拭干净装上即好刀架在长时间工作后由于反复正反转有可能使螺纹压圈松动导致霍尔元件骨架实际为刀架定位槽与霍尔元件位置不匹配解决这种故障也比较容易松开螺纹压圈管脚断裂对于管脚没有封装的霍尔元件管脚断裂时有发生要求在刀架拆卸或保养要小心翼翼轻拿轻放避免利器碰撞管脚厂家针对以上问题已推出有封装的霍尔元件组件问题的解决已大有改观某刀号信号导线断裂仔细测量刀位信号导线刀架体磁铁架磁铁霍尔元件外罩0导线刀架轴螺纹压圈4霍尔元件骨架推力球轴承粗定位销螺杆下粗定位销0蜗轮刀架电动机中滑板4床鞍传动键联接螺钉刀架座轴承压盖蜗杆0轴承螺母弹簧上粗定位销刀架工作原理粗定位压盖刀架电动机有两个动作正转和反转其动作控制由霍尔元件来完成通过导线连接该导线为一个输入端一个输出端四个刀位信号动机得到信号后正转带动蜗杆转动并带动蜗轮冷加工设备与维修基于提高主轴回转精度的车床动力传动结构改进山东理工大学机械工程学院004主轴是机床的核心零件机床主轴的精度和特性可以用来评价机床本身的精度一般说来主轴的回转精度是衡量一台数控机床技术参数的一个关键指标安装工件或者刀具处的径向圆跳动量和端面圆跳动量有时也会涉及到主轴倾角运动的变化量回转精度通常是在无载荷的情况下通过手动或者低速机动主轴进行测量的在车床的主轴轴系中由于主轴一般用于安装工是工件的相对位置基准和运动基准其回转精度直接影响所加工零件的表面粗糙度和圆柱度等指标所以改善和控制主轴的回转精度使其确保工件的加工质是数控车床生产和改造的重要课题我公司自主研制生产的ak37型卧式车床问题会很快解决对于故障刀架卡死肯定由机械问题所致现在刀架处润滑不良由于加工中大量切削液飞溅气腐蚀使刀架内部各部分不能正常工作例如下推力球轴承磨损严重轴承滚珠滚道磨损或出现麻点需更换轴承弹簧失效或断裂影响粗定位或卡死需更换表面腐蚀或断裂滑销表面腐蚀影响螺上下导向使刀架卡死滑销断裂就不言而喻了以上对车床四工位刀架结构及原理进行了分析举了常见故障及处理方法除此之外日常保养对于刀架来说也很重要要做到每班将刀架清理干净定期给各滑动部分加润滑油以保证刀架寿命月份已研制生产了三代一直以来都能够满足公司的生产要求但近年来随着客户对加工工件精度要求的提高问题日渐显露针对该型号车床加工精度的提高问题列入攻关日
数控车床四工位刀架电气设计_毕业设计说明书
毕业设计说明书课题名称：数控车床四工位刀架电气设计毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。
作者签名：日期：毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。
有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。
学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。
保密的论文（设计）在解密后适用本规定。
作者签名：指导教师签名：日期：日期：注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它数控车床四工位刀架电气设计摘要本文通过对FANUC数控车床刀架的研究，有效的设计了刀架程序、电气原理，使该刀架能够在一次装夹中完成多道工序。
四工位立式回转刀架机电系统设计
四工位立式回转刀架机电系统设计本设计是基于数控机床的自动回转刀架仿真。
主要的工作可以分成两部分，一部分是机构仿真，另一部分是电气控制。
机构仿真是先对四工位立式回转刀架的工作原理的分析和对零件进行结构设计。
电气控制就是把程序导入到PLC中来控制刀架电动机中的两个继电器，从而实现对刀架的正反转控制，而且电机的停转可以通过限位开关的开关信号来控制，实现自动换刀。
标签：自动回转刀架；刀架控制原理；刀架电气控制系统仿真1 数控机床刀架的介绍自动换刀系统是数控机床的重要组成部分。
机床的加工性能受刀具夹持原件的结构特性及它与機床主轴的连接方式的直接影响。
而机床的换刀效率受到刀库结构形式及刀具交换装置工作方式的影响，而整机的成本造价又受自动换刀系统本身及相关结构的复杂程度的直接影响。
2 数控刀架的工作原理及电气设计电气是机械的控制中心，也就是说电气原理的设计可以实现机械动作的复杂操作控制。
下面我们通过数控刀架的电气知识霍尔效应、刀架的接线原理图和具体的经济型刀架换刀过程等，对电气原理的运用做进一步的了解。
2.1 数控车床四工位刀架换刀工作原理电机会在接到换刀键或者换刀的指令后正转，蜗杆、涡轮、轴、轴套由于花键的定位作用，同联轴器一同转动。
轴套外圆上有两处凸起，能够限位轴套，使轴套在套筒内孔中的螺旋槽内作滑动，因刀架与上端齿盘同套筒相连，此时会因套筒的滑动被举起，使上下齿盘分开，刀架抬起，当套筒继续转动时，刀架会被带动旋转90°（如不到刀位，刀架还可以继续转180°、270°、360°），而且此时控制装置能够收到由微动开关发出的检测信号，直到刀架转到指定位置，控制装置会根据微动开关提供的刀架已经到达指定位置的信号，使电动机反转，此时定位销会使刀架定位不再回转，刀架则向下移动，上下端齿盘重新压合。
当蜗杆继续转动，产生轴向位移，压缩弹簧，曲面压缩开关使电机停止旋转，从而完成一次转位。
数控车床四工位电动刀架设计(全套图纸)
数控车床四工位电动刀架设计摘要：数控车床今后将向中高当发展，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。
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电动刀架的机械设计和应用继电-接触控制系统控制部分的设计。
并对以上部分运用CAD做图，对电动刀架有更直观的了解。
最后的提出了对电动刀架提出了意见和措施。
关键词：数控刀架，电动刀架，四工位Abstract:numerical control lathe, will in future development, the middle-grade high when to by supporting, high-grade nc cutter revised by both cutting, dynamic type hydraulic cutter, servo cutter, vertical cutter etc varieties, expected in recent years on the nc cutter demand will increase greatly. Nc cutter is the development trend of the development of numerical control lathe, along with, nc cutter began to change cutters quickly and electrohydraulic servo driver combined driving and direction. According to different targets, have four processing cutting, hexagonal cutter and eight (or more) can dise-type axial outfit knife knife, and other forms. Turn the tool carrier separately installs four, six or more tools, and press CNC equipment instructions change knife. This part of 4 Labour vertical electric mainly the mechanical design and application of cutting the relay - contact control system of control part of the design. And the above part of CAD do diagram, a more intuitive electric knife understanding. The final proposed to the electric cutter puts forward opinions and measures.Keywords: nc cutter, electric cutter, four locations引言数控机床是集机械、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。
数控车床电动刀架 PPT课件
结束语
电动刀架是数控车床实现自动换刀的机构， 通过对两种典型的电动刀架的结构进行分析与比 较，阐述了刀架的传动升降、刀盘的定位原理， TND360 的刀盘的抬起与锁紧是由凸轮机构和碟 形弹簧实现的，刀盘的圆周分度是由槽轮机构实 现的，LDB4 电动刀架的抬起与锁紧是由丝杠螺 母的系统实现的，而刀架的圆周分度是由霍尔元 件定位系统实现的。了解结构与原理的基础上， 对LDB4 电动刀架的常见的故障进行了分析，对 故障如何来进行排除。
13
谢谢
14
5
3）两种结构的比较
两种结构的共同点：都实现了刀盘的抬起与 锁紧动作，刀盘的圆周定位，实现了同样的功能。 两种结构只是机械结构的不同，而在电动机的正 转和反转的电气控制上却是完全相同的。
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两者的区别：TND360 的刀盘的抬起与锁紧 是由凸轮机构和碟形弹簧实现的，刀盘的圆周分 度是由槽轮机构实现的，槽轮实现的是8 工位的 刀盘分度；LDB4 电动刀架的抬起与锁紧是由丝 杠螺母的系统实现的，而刀架的圆周分度是由霍 尔元件定位系统实现的，其实现的是4 工位的刀 盘分度；结构上是LDB4 比较简单、实用。在分 度精度上TND360定位精度比较高，同时比较可 靠。
数控车床电动刀架
主要内容：1）前言 2）结构和工作原理 3）常见故障分析
1
一、前言
电动刀架是数控车床进行自动换刀的实现机构， 实现刀架上刀盘的转动和刀盘的开定位、定位与 夹紧的运动，以实现刀具的自动转换，具有传动 机械结构、电气正反转控制、PLC 编程控制等数 控机床的核心内容，是每一个学习数控机床结构 的学生必须掌握的，具有机械、电气的综合特点， 同时电动刀架在数控加工过程中容易出现故障， 因而对于该刀架的结构和故障的分析，在教学过 程中显得尤为重要。而常见的电动刀架中具有典 型的结构有TND360 刀架和LDB4 刀架，这两种刀 架采用了不同的传动升降结构、不同定位控制。 都实现了刀盘的正向换刀和反向锁紧，刀盘的圆 周定位功能。
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。
数控车床四工位回转刀架机电方案设计书
题目：数控车床四工位回转刀架机电设计学号：姓名：谭海乐学历层次：专业：班级：指导老师：完成日期： 2010-01-01摘要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。
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。
为了保证转位具有高的重复定位精度，自动回转刀架还要选择可靠的定位方案和合理的定位结构。
自动回转刀架自动换刀时由控制系统和驱动电路来实现。
关键词：自动回转刀架，蜗轮蜗杆副，机电系统AbstractCNC lathe work order to be able to complete a fixture in many processes processing aids to reduce time, reduce installation time and again caused by processing errors, we must turn with automatic tool. Installed in accordance with the number of different knives, automatic revolving turret at position four of six and eight-station work spaces and other forms. According to the different installation methods, automatic rotary tool can be divided into two types of vertical and horizontal. Positioning means according to the different mechanical, automatic rotary tool set can be divided into client positioning tooth and three teeth, such as disk-based positioning. The interruption of tooth plate-type tool change position to be lifted when the tool carrier, tool change a slow and poor sealing, but its relatively simple structure. Tridentate known disk-based location-free lift-type, characterized by ATC when the tool is not lifted, so when the toolchange is fast and good seal, but its more complicatestructure.Automatic rotary tool in the structure must have good strength and rigidity to bear the rough at the time of cutting resistance. In order to ensure a high transposition of the repeat positioning accuracy, automatic rotary tool holder of the position would also like to choose a reliable and reasonable positioning program structure. Rotary Tool Automatic Tool Changer automaticallyby the control system and the drive circuit to achieve. Keywords: automatic rotary tool, vice worm,Electromechanical system目录第1章绪论 (2)1.1 课题综述 (2)1.1.1 科学意义和应用前景 (2)1.1. 2 设计思路 (3)第2章总体结构设计 (4)1.1减速传动机构的设计 (4)1.2 上刀体锁紧与精定位机构的设计 (4)1.3 刀架抬起机构的设计 (4)第3章自动回转刀架的工作原理 (5)第4章主要传动部件的设计计算 (8)1.1 蜗杆副的设计计算 (8)1.2 螺杆的设计计算 (12)第5章电气控制部分设计 (13)1.1 硬件电路设计 (13)1.2 控制软件设计 (15)致谢 (17)参考文献 (18)数控车床四工位回转刀架机电系统设计第一章第1节绪论1.1 综述1.1.1 科学意义和应用前景自动换刀系统是数控机床的重要组成部分。
四工位自动刀架系统设计说明书
摘要自动换刀装置是数控机床上最普遍的一种辅助装置，它可以使数控机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。
本论文是关于数控机床四工位自动回转刀架系统的设计。
完成了主要部件的装配并绘制必要的零部件图，完成了整个系统的设计。
其中包括自动刀架方案设计、总体结构设计、主要参数及传动机构的设计计算和电气控制部分设计。
采用三相异步电动机提供动力源，蜗轮蜗杆副传递动力，螺杆螺母副传递运动，实现上刀体升降运动，用端齿盘定位，单片机进行系统控制，实现了数控机床四工位自动换刀装置的自动换刀和精确定位要求。
关键词: 数控机床；回转刀架；控制系统；单片机AbstractIt is the most general kind of servicing unit on numerical control lathe to change one hundred sheets of devices automatically, it can make the numerical control locomotive finish many kind even all processing processes while putting and inserting in once of work piece, assisting time in order to shorten processing, reduce the error caused by work piece of numerous installation in the processing course, thus improve the processing efficiency and machining accuracy of the lathe.This thesis turns the design of the system of the knife rest round automatically in four engineering location about numerical control lathe. Have finished the assembly of the main part and draw the essential spare part picture, has finished the design of the whole system. Include automatic knife design, the overall structural design, primarily the design parameters and calculation of transmission and electrical control part of the design. Adopt three different step motors to offer the power source, worm pair of worm gear transmits power, spiral shell pole spiral shell eye transmit sport while being vice, one hundred sheets of body hoist or lower sport, orientate with end tooth dish realize, one-chip computer carry on system control, realize numerical control lathe four worker location change to change knife and accurate to orientate the requirement automatically one hundred sheets of device automatically.Keywords: Numerical Controlled Machine; Turn the Knife Rest; the Control System; Single-Chip Micro目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 题目的背景和意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 存在的问题和发展趋势 (2)1.4 本文主要研究内容 (3)第2章自动刀架方案设计 (4)2.1 自动刀架的基本形式和应满足的要求 (4)2.1.1 自动刀架的形式 (4)2.1.2 自动刀架的基本要求和功能分析 (5)2.2 初步确定自动刀架的方案 (6)2.3 自动回转刀架的换刀流程 (7)第3章总体结构设计 (10)3.1 减速传动机构方案设计 (10)3.2 上刀体锁紧与精定位机构设计 (11)3.3 刀架抬起机构设计 (11)3.4 自动回转刀架的换刀过程中有关销的位置 (12)第4章主要参数及传动机构的设计计算 (14)4.1 动力参数的确定 (14)4.1.1 电机容量的设计计算 (14)4.1.2 各轴的运动动力参数 (15)4.2 蜗杆传动的设计计算 (16)4.2.1 按齿面接触疲劳强度设计 (16)4.2.2 蜗轮蜗杆的主要参数与几何尺寸 (18)4.2.3 校核齿根弯曲疲劳强度 (19)4.2.4 精度等级和表面粗糙度及结构的确定 (20)4.3 丝杆螺母传动的设计计算 (20)4.3.1 丝杆螺母材料的选择 (20)4.3.2 螺距的确定 (21)4.3.3 其他参数的确定 (21)4.3.4 自锁性能校核 (21)4.4 多齿盘定位机构的设计 (22)4.4.1 原理与特点 (22)4.4.2 设计计算 (23)第5章电气控制部分设计 (27)5.1 总体设计 (27)5.2 控制芯片及I/O接口芯片的选型 (28)5.2.1 8051单片机介绍 (28)5.2.2 可编程I/O芯片8255A介绍 (28)5.3 传感器选型 (31)5.3.1 霍尔效应 (32)5.3.2 霍尔元件的基本结构 (33)5.4 硬件电路设计 (33)5.4.1 发信电路 (33)5.4.2 收信电路 (35)5.4.3 延时锁紧电路 (36)5.4.4 复位电路 (37)5.5 控制流程 (37)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)CONTENTS Abstract.................................................................................. 错误!未定义书签。
CW6163×2000普通车床数控化改造总体设计及四工位自动刀架设计
CW6163×2000普通车床数控化改造总体设计及四工位自动刀架设计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。
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。
为了保证转位具有高的重复定位精度，自动回转刀架还要选择可靠的定位方案和合理的定位结构。
自动回转刀架自动换刀时由控制系统和驱动电路来实现。
关键词：自动回转刀架；蜗轮蜗杆副一绪论（一）概论数控机床是一种高效自动加工机床，是一种典型的基地啊一体化产品，数控机床有着普通机床难以具备的特点。
正因为特点使它得到广泛的应用。
具有广泛的适应性和较大的灵活性、高的生产效率、高的加工精度、稳定的加工质量、复杂零件的加工能力、工序集中等特点，是实现柔性制造系统的必要装备。
（二）数控机床的发展现状数控机床正在向精密、高速、复合、智能、环保的方向发展。
精密和高速加工对传动及其控制提出了更高的动态特性和控制精度，更高的进给速度和加速度，更低的振动噪声和更小的磨损二、设计任务与总体方案的确定（一）系统总体方案设计将CW6163普通车床改造成采用闭环控制的经济型数控车床，要求该车床进给两坐标联动并且能够实现直线插补和圆弧插补并增配自动回转刀架和主轴脉冲发生器，能车削螺纹。
数控系统总体方案设计的内容包括：系统运动方式的确定，执行机构及传动方案的确定，伺服电机类型及调速方案确定，计算机控制系统的选择等。
图1 CW6163x2000普通车床三、主传动系统的改造（一）主传动系统普通车床进行数控化改造时，为了减少工作量一般保留原有的主传动机构和变速操纵机构。
改造后使其主运动和进给运动分离，主电机的作用仅为带动主轴旋转，主轴的正转、反转和停止由数控系统来控制。
采用交流变频器实现主轴电机的无极变速，本设计选用F1000-G0110T3C型变频器，该型号适配电机11KW，额定输出电流为23A。
数控车床自动回转刀架机电系统设计(全套图纸)
毕业设计（论文）任务书指导教师签字：院长（系主任）签字：毕业论文（设计）开题报告毕业论文（设计）开题报告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 ofCNC 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, 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 automatic turret’sthe 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 (6)2.3刀体锁紧与精定位机构的确定 (7)2.4抬起机构的确定 (7)3自动回转刀架机械部分设计 (8)3.1自动回转刀架的工作原理 (8)3.2蜗轮及蜗杆的设计及校核 (11)3.2.1蜗杆的选型 (11)3.2.2蜗杆副的材料 (13)3.2.3按齿面接触疲劳强度进行设计 (14)3.3蜗轮及蜗杆的主要参数与几何尺寸 (16)3.4螺杆的主要参数与几何尺寸 (18)3.4.1螺杆的设计计算 (18)3.5蜗杆轴的设计 (18)3.5.1蜗杆轴的材料选择，确定许用应力 (18)3.5.2按扭转强度初步估算轴的最小直径 (19)3.5.3确定各轴段的直径和长度 (20)3.5.4蜗杆轴的校核 (21)3.6蜗杆轴的轴承选用 (25)4自动回转刀架电气部分设计 (26)4.1硬件电路设计 (26)4.2控制软件设计 (30)4.2.180C31单片机及其引脚说明 (32)4.2.2 静态存储器6264的特性 (34)4.2.3 2764只读存储器的特性 (36)4.2.4 可编程并行I/O接口芯片8255的特性 (37)5结论 (42)6致谢 (43)7参考文献 (45)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年代科技发展的产物。
数控车床刀架装配图
2
开槽圆柱头螺钉2
2
开槽沉头螺钉
2
弹簧
2
开槽圆柱头螺钉1
2
圆柱销
2
普通平键1轴承盖来自1套筒21
套筒长
1
端盖16 -
1
内六角螺钉
7
霍尔元件代替物
1
反靠盘7
2
圆螺母
1
蜗杆轴
1
四角头螺栓
8
深沟球轴承
3
上刀架体
1
套筒1
1
蜗轮
1
推力球轴承
1
中心轴
1
下刀架体4
1
名称
数量
C
D
材料
单件 总计 重量
备注
机电1102
标记 处数 分区 更改文件号 签名 年 月 日
1
2
3
160
B
14 8
96
A 110
6 20 24
40
230
110
A B
170
B
A 65
4
5
B-B
10 16
12
7
5
17 H9/d9
Φ17 H8/h7 20 H8/h7
3
2
6 A
B
C
5
12 D 零件代号 借(通)用件登记 描图 描校 旧底图总号 底图总号 签字 日期
1
180 17 H7/k6
17 H7/k6 34
设计 雷云云
标准化 雷云云 2014.7.17 阶 段 标 记 重量 比例
自动换刀装置
审核 雷云云
工艺 雷云云
批准
共 䄜张
1：1.5 第 䄜张
DJ-ZPT
四工位电动刀架拆装与调试演示文稿
第6页，共28页。
外形尺寸值
尺寸 型号
H1 H2 H3 H4 L1
LD4B-CK0620 146 51 26 15.5 60
L2 L3 L4 A A1
100 100 72 114 50
B B1
114 50
LD4B-CK0625 152 51 30 17 78/114 118 130 99 130 65 138 65
4、刀架的电气控制
电气控制注意事项
（1）霍尔发讯盘：采用开关型、单极性霍尔传感器发讯。其输出为NPN型常开输出，低电平有效，最大 额定输出电流25mA，使用电源为12V-24VDC。
（2）发讯盘设计有限流保护电路。如果发讯盘的输出电流大于额定输出电流则保护电 路启动,切断所有刀位信号输出电流(刀架连转)。此时需断开发讯盘电源,排除电路故障, 重新上电即能正常工作。因此刀架接线时应确认发讯盘的负载电流是否符合要求。例如 不能用发讯盘直接带继电器等大负载器件,另外加上拉电阻时上拉电阻阻值不可太小。带 保护的发讯盘有12V和24VDC二种规格，使用前应确认所使用发讯盘的电源规格。
第9页，共28页。
2、 刀架的机械结构
刀架机械结构图
No Image
No Image
第10页，共28页。
刀架各零件名称及材料
序号 零件名称
01 电机
02
螺钉 M5x12
03 联接座
04 右联轴器
05 左联轴器
06
螺钉 M5x50
07 6201轴承
08 蜗杆
09 调整垫
10 轴承盖
11 闷头
12 下刀体
LD4B-CK6125 159 57 31 16.5 78/114 118 136 104 136
数控机床刀架安装 PPT课件
• 图2为利用十字槽轮来转位及锁紧刀架（还要加定位销）， 钉9每转一周刀架8转90度（也可设计成六工位等）。 11
图C为凸台棘爪式刀架，蜗轮带动凸台14相对于凸台13转动使其上、下
端齿盘分离，继续旋转则棘轮机构推动刀架12转90度，然后利用接触开
关或霍尔元件发出电机17的反转信号，重新锁紧刀架。
Y0.7：刀架反转继电器控制输出。
19
三、六角回转刀架
20
21
机床拆装视频地址
• http://222.90.73.50/jidian/spjc_sho w.asp?id=139
22
17
18
• 1 M2 刀架电动机
2 QF3 刀架电动机带过载保护的电源空开
3 KM5、KM6 刀架电动机正、反转控制交流接触器
4 KA1 由急停控制的中间继电器
5 KA6、KA7 刀架电动机正、反转控制中间继电器
6 S1~S4 刀位检测霍尔开关
7 SB11 手动刀位选择按钮
8 SB12 手动换刀启动按钮
及原理。
• 1）、机械结构剖面图
• 2）、拆装视频
15
16
• 当数控系统发出换刀信号时，首先继电器K6动作， 换刀电动机正转驱动蜗轮蜗杆机构使上刀体上升。当上 刀体上升到一定的高度时，离合转盘起作用，带动上刀 体旋转进行选刀。刀架上方的发信盘中对应的每个刀位 都安装有一个传感器（如霍尔开关、感应开关等），当 上刀体旋转到某刀位时，该刀位的传感器向数控系统输 出信号，数控系统将刀位信号与指令刀位信号进行比较， 当两信号相同时，说明上刀体已旋转到所选刀位。此时 数控系统控制继电器K6释放，继电器K7吸合，换刀电 动机反转。活动销反靠在反靠盘上初定位。在活动销反 靠的作用下，螺杆带动上刀体下降，直至齿牙盘咬合， 完成精定位，并通过蜗轮和蜗杆锁紧螺母，使刀架紧固。 此时，数控系统控制继电器K2释放，换刀电动机停转， 从而完成换刀动作。