卧式数控车床刀架结构与驱动系统设计(doc 10页)
数控车床自动刀架结构与工艺设计
数控车床自动刀架结构与工艺设计摘要:《数控车床自动刀架结构与工艺设计》，根据数控车床自动刀架“换刀时间短，刀具重复定位精度高，传动系统简便，有足够的刀具存储量和结构紧密、占地面积小”的要求，重点设计刀架的结构和工艺，对传统的槽轮式六工位自动刀架进行结构设计和改造。
关键词:数控车床槽轮自动刀架1.1. 刀架基本原理和设计准则自动换刀装置是数控车床最普遍的一种辅助装置，它可以使数控车床在工件在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。
因此，在设计时为了遵循在机床使用过程中对自动刀架的要求，本方案主要围绕以下几点准则设计：换刀时间短，刀具重复定位精度高，结构紧密并且有足够的刀具存储量，传动系统简便。
本次设计主要是对传统的槽轮式六工位自动刀架进行改造，设计出更加合理的新方案。
其基本原理和传动路径如下：刀架电机→联轴器→蜗杆传动→齿轮传动→拨盘转动→拨盘带转槽轮→槽轮轴带转刀架（换刀完成）。
其传动简图如右图所示:1.刀架电机2.卡盘3.槽轮4.刀架1.2. 方案论证、设计改良方案（1）原方案论证，提出改良办法原方案为槽轮式六工位刀架，该方案主要通过卡盘带动槽轮的转位再通过固定在槽轮上面的轴带动刀架转位从而实现换刀。
但是该方案的传动系统过于复杂、臃肿，导致刀架结构庞大，定位精度也不高，不符合现代数控车床的使用要求。
根据数控车床对自动刀架的使用要求，鉴于原方案的上述缺点，可以把原方案做以下两大改造：①.刀具容量改为四把，即四工位槽轮式刀架。
②.省去两个传动副：一是省去拨盘上一级传动（齿轮传动），即：将拨盘下面的齿轮改为蜗轮，通过蜗杆传动直接驱动拨盘旋转；二是省去蜗杆与刀架电机轴之间的联轴器，直接把电机轴的一端改为蜗杆。
（2）新方案分析、拟定新传动方案由以上的改良措施可以看出：新的传动方案直接实现了电机与卡盘之间的传动。
CK6136数控卧式车床机械结构设计(有cad图)
硬质合金刀具粗加工铸铁工件 硬质合金刀具半精加工碳钢工件 螺纹（丝杠等）加工和铰孔
通过比较最后选取：
Vmax=300 Vmin=6
m min
m min
（2） 主轴的极限转速 计算车床主轴极限转速时的的加工直径， 按经验分别取 （0.1~0.2） D 和(0.45~0.5)D。 则主轴极限转速应为：
1
1 数控车床的加工特点分析
1.1 数控车床的优点
数控车床已越来越多的应用于现代制造业，并发挥出普通车床无法比拟的优势， 数控车床主要有以下几优点： （1） 传动链短，与普通车床相比主轴驱动不再是电机 皮带 齿轮副机构变速， 而是采用横向和纵向进给分别由两台伺服电机驱动运动完成，不再使用挂轮、离合器 等传统部件，传动链大大缩短。 （2） 刚性高，为了与数控系统的高精度相匹配，数控车床的刚性高，以便适应 高精度的加工要求。 （3） 轻拖动，刀架（工作台）移动采用滚珠丝杠副，摩擦小，移动轻便。丝杠 两端的支承式专用轴承，其压力角比普通轴承大，在出厂时便选配好；数控车床的润 滑部分采用油雾自动润滑，这些措施都使得数控车床移动轻便。
1.2 数控车床加工特点 qq2567214873
（1） 自动化程度高，可以减轻操作者的体力劳动强度。数控加工过程是按输入 的程序自动完成的，操作者只需起始对刀、装卸工件、更换刀具，在加工过程中， 主 要是观察和监督车床运行。但是，由于数控车床的技术含量高，操作者的脑力劳动相 应提高。 （2） 加工零件精度高、 质量稳定。 数控车床的定位精度和重复定位精度都很高， 较容易保证一批零件尺寸的一致性，只要工艺设计和程序正确合理，加之精心操作， 就可以保证零件获得较高的加工精度，也便于对加工过程实行质量控制。 （3） 生产效率高。数控车床加工是能再一次装夹中加工多个加工表面，一般只 检测首件，所以可以省区普通车床加工时的不少中间工序，如划线、尺寸检测等，减 少了辅助时间，而且由于数控加工出的零件质量稳定，为后续工序带来方便，其综合 效率明显提高。 （4） 便于新产品研制和改型。数控加工一般不需要很多复杂的工艺装备，通过 编制加工程序就可把形状复杂和精度要求较高的零件加工出来，当产品改型，更改设 计时，只要改变程序，而不需要重新设计工装。所以，数控加工能大大缩短产品研制 周期，为新产品的研制开发、产品的改进、改型提供了捷径。 （5） 可向更高级的制造系统发展。数控车床及其加工技术是计算机辅助制造的 基础。
数控机床的结构
电主轴
数控回转 工作台
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第六章 数控机床的结构 6.2 数控机床的主传动系统
一、主传动装置
1．数控机床主传动系统的特点 1转速高、功率大 2调速范围宽 3主轴能自动实现无级变速;转速变换迅速可靠 4数控机床的主轴组件具有较大的刚度、较高的精度 和耐磨性能 5在加工中心上;还具有安装刀具和刀具交换所需的自 动夹紧装置;以及主轴定向准停装置;以保证刀具和主 轴、刀库、机械手的准确动作& 6为了扩大机床功能;一些数控机床的主轴能实现C轴 功能主轴回转角度的控制
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第六章 数控机床的结构
6.1 数控机床结构概述
一、数控机床机械结构的主要组成
数控机床的机械结构主要由下列几部分组成：
6.1 概述
1机床的基础部件;包括床身、底座、立柱、横梁、
6.2 数控机床的 主传动系统
滑座和工作台等& 2主传动系统包括主轴部件&
6.3 数控机床的 进给传动系统
刚度&床身导轨倾斜角度有45°、60°和75°;但倾斜角度
太大会影响导轨的导向性及受力情况&
大型数控车床常采用立式床身布局&立式床身的排 屑性能最好；但受自重的影响最大;有时需要加平衡机 构来消除&
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第六章 数控机床的结构
2．数控铣床、加工中心的布局特点
• 1卧式数控镗铣床加工中心的常用布局型式
（b）倾斜床身
（c）立式床身
数控车床常见的布局型式
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第六章 数控机床的结构
水平床身数控车床常用于经济型、普及型数控车床
卧式数控车床刀架结构及驱动系统设计
卧式数控车床刀架结构及驱动系统设计卧式数控车床刀架结构及驱动系统设计一、概述卧式数控车床是一种常见的机床，其工作原理是利用主轴旋转的运动传递给刀架，驱动刀架上装载的刀具进行切削操作。
刀架是卧式数控车床中至关重要的一部分，不同的刀架结构和驱动方式适用于不同的切削加工任务。
本文将对卧式数控车床刀架结构及驱动系统设计进行分析和研究。
二、卧式数控车床刀架结构卧式数控车床刀架是由主体、刀杆、刀杆夹持机构、动力与传动机构、工作台和润滑等组成。
刀架的主体是由立柱、底座、轴承支架、导轨、轴承和主轴组成。
主轴是刀架的核心部件，它负责传递动力并旋转刀具进行切削工作。
底座是刀架的基础部件，可安装在机床床身上直接提供支撑。
导轨和轴承支架是刀架的定位和支撑部件，它们确保工作台和主轴在各个工作位置间的位置和姿态准确稳定。
刀杆是刀架上插装的刀具的载体，也是刀具所依附的轴。
刀杆还可以通过皮带、齿轮等传动机构和主轴相连接，以获得旋转动力。
刀杆夹持机构是固定刀杆以确保刀具的合理位置和切削力的传递。
常见的夹持机构有手动卡盘、液压卡盘和弹簧卡盘等。
动力与传动机构是提供旋转动力的关键部分。
其作用是通过电机、变速箱和传动机构，将电能转化为机械能，使主轴得以旋转。
传动机构主要有平皮带传动、V带传动、齿轮传动、蜗轮传动等。
製造商一般會根据要求设计合適的传动机構來滿足使用要求。
工作台是切削加工工件的平台。
常见的工作台有滚动轴承式工作台和直线梯形导轨式工作台。
润滑是刀架的重要组成部分。
润滑主要是为保持刀架各部件的移动和旋转方式顺利，并排除由于机械磨损产生的热量和摩擦力。
三、驱动系统设计卧式数控车床的主轴驱动方式有直接驱动和间接驱动两种方式。
直接驱动是将电机的轴接在主轴，直接将电能转化为主轴的旋转动能。
这种方式的优点是传动效率高，精度高，振动小；缺点是过高的转速，易造成主轴承损坏，制动性能差。
间接驱动是将电机的轴和主轴通过一个传动传动机构连接，将电能转换为机械能，再驱动主轴旋转。
数控车床刀架装置的设计1
数控车床刀架装置的设计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数控车床刀架装置的设计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。
数控车床刀架及其液压系统的设计设计
数控车床刀架及其液压系统的设计设计一、引言二、数控车床刀架设计1.结构设计刀架底座是刀架的基础部分，应具有足够的强度和刚性，以支撑刀架的各个部件。
刀架卡盘是刀具的夹持装置，应采用强力夹紧机构，以确保刀具的牢固夹持。
刀杆是刀具的支撑部分，应采用高强度合金材料制造，并具备较大的刚性和韧性。
加工平台是工件的支撑平台，其尺寸应根据实际工件尺寸进行设计，并具备足够的强度和稳定性。
2.运动控制设计快速移动模式是为了提高刀具的运动速度，大大缩短空程时间。
在设计过程中，应采用高速伺服电机和精确的位移传感器，以实现快速而精准的位置变换。
准备移动模式是为了使刀具到达工作区域，并开始进行加工准备。
在设计过程中，刀架的移动速度应比切削移动速度略低，以确保刀具的安全。
切削移动模式是切削加工的过程。
在设计过程中，应根据实际加工要求和工件材料，选择合适的进给速度和切削速度，以实现高效、精准的切削加工。
三、液压系统设计1.刀具夹紧设计刀具的夹紧是数控车床刀架的重要功能之一、在设计过程中，应选择合适的夹紧机构，如弹簧夹紧、液压夹紧或气压夹紧等。
夹紧力应根据刀具的直径和切削力进行计算，以确保刀具的牢固夹持。
2.切削力补偿设计在切削加工过程中，刀具的切削力会导致刀架的变形和振动，影响加工精度和表面质量。
为了补偿切削力对刀架的影响，可以采用液压系统进行切削力的补偿。
液压系统的设计包括液压油泵、液压缸和液压阀等组成部分。
液压油泵应选择高压、高流量的液压泵，并配备合适的液压油箱和滤油器，以确保系统的稳定运行。
液压缸应根据切削力的大小选择合适的设计参数，如缸径、行程和工作压力等。
液压阀应采用比例阀或伺服阀，以实现对切削力的精确控制。
四、总结数控车床刀架及其液压系统的设计是数控车床的核心技术之一、本文对数控车床刀架的结构设计和运动控制设计，以及液压系统的刀具夹紧设计和切削力补偿设计进行了探讨。
通过合理的设计，可以提高数控车床的加工精度和效率，满足工业生产的需求。
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。
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谢谢
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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
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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。
数控车床工位自动回转刀架结构设计范本
数控车床工位自动回转刀架结构设计范本1.设计目标本设计范本旨在设计一种数控车床工位自动回转刀架，满足以下要求：-刀架应具有高刚性和稳定性，以保证加工过程中的切削精度和稳定性。
-刀具选取和切换应尽可能自动化，提高加工效率。
-刀具切换过程应尽可能简洁和快速，减少加工停机时间。
2.结构设计基于以上目标，我们可以设计以下结构：-主轴箱：主轴箱是刀架的主体部分，固定在数控车床主轴上。
它具有高刚性和稳定性，以保证在切削过程中的切削精度和稳定性。
-刀位接口：刀位接口是用于连接刀具的部分，通过快速接头连接刀片和主轴箱。
快速接头具有快速切换刀具的功能，减少刀具更换时间。
-刀位存储装置：刀位存储装置是用于存储和选择刀具的部分。
它包括多个刀位和一个自动选取装置。
自动选取装置可以根据加工程序要求自动选择合适的刀具，并通过传送带或机械手将刀具送至刀位接口。
-刀架驱动装置：刀架驱动装置是用于控制刀架旋转和切换刀具的部分。
它可以根据加工程序要求自动选择刀位和切换刀具。
刀架驱动装置可以采用电动或液压驱动，具体根据实际需求确定。
-控制系统：控制系统是用于控制刀架和刀具切换的部分。
它可以通过编程控制刀架的旋转和刀具的切换，实现自动化加工。
3.工作原理当数控车床启动时，控制系统通过编程选择合适的刀具，并通过自动选取装置将刀具送至刀位接口。
刀位驱动装置根据控制信号控制刀架的旋转和切换刀具。
切削过程中，主轴箱提供切削力和切削力矩。
4.结束语数控车床工位自动回转刀架结构设计是一项复杂而关键的工作，需要综合考虑刀具选取、切换速度、刚性和稳定性等因素。
本设计范本提供了一个基本框架和参考思路，具体结构和细节设计需要根据实际情况进行定制。
希望以上内容对您的设计工作有所帮助。
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。
数控车床刀架结构设计及计算
数控车床刀架结构设计及计算1车床刀架的功能,类型和应满足的要求1.1车床刀架的功能机床上的刀架是安放刀具的重要部件，许多刀架还直接参与切削工作，如卧式车床上的四方刀架，转塔车床的转塔刀架，回轮式转塔车床的回轮刀架，自动车床的转塔刀架和天平刀架等。
这些刀架既安放刀具，而且还直接参与切削，承受极大的切削力作用，所以它往往成为工艺系统中的较薄弱环节。
随着自动化技术的发展，机床的刀架也有了许多变化，特别是数控车床上采用电(液)换位的自动刀架，有的还使用两个回转刀盘。
加工中心则进一步采用了刀库和换刀机械手，定现了大容量存储刀具和自动交换刀具的功能，这种刀库安放刀具的数量从几十把到上百把，自动交换刀具的时间从十几秒减少到几秒甚至零点几秒。
这种刀库和换刀机械手组成的自动换刀装置，就成为加工中心的主要特征[5]。
1.2机床刀架的类型按换刀方式的不同，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,下面对这三种形式的刀架作简单的介绍。
1，排式刀架排式刀架一般用于小规格数控车床，以加工棒料或盘类零件为主。
它的结构形式为：夹持着各种不同用途刀具的刀夹沿着机床的X坐标轴方向排列在横向滑板上。
刀具的典型布置方式如图4所示。
这种刀架在刀具布置和机床调整等方面都较为方便，可以根据具体工件的车削工艺要求，任意组合各种不同用途的刀具，一把刀具完成车削任务后，横向滑板只要按程序沿X轴移动预先设定的距离后，第二把刀就到达加工位置，这样就完成了机床的换刀动作。
这种换刀方式迅速省时，有利于提高机床的生产效率。
宝鸡机床厂生产的CK7620P全功能数控车床配置的就是排式刀架。
2，回转刀架回转刀架是数控车床最常用的一种典型换刀刀架，一般通过液压系统或电气来实现机床的自动换刀动作，根据加工要求可设计成四方、六方刀架或圆盘式刀架，并相应地安装4把、6把或更多的刀具。
回转刀架的换刀动作可分为刀架抬起、刀架转位和刀架锁紧等几个步骤。
数控车床工位自动回转刀架结构设计
数控车床工位自动回转刀架结构设计随着制造业的快速发展和智能制造的推广，数控车床在加工工件时，对于自动化水平的要求越来越高。
作为数控车床的重要组成部分，刀架的设计和制造直接影响到加工效果和加工质量。
本文将从数控车床工位自动回转刀架结构设计入手，探讨刀架的设计和发展。
1.自动回转刀架的组成结构数控车床工位自动回转刀架主要由底座、回转架、定位机构、刀具柄和传动机构构成。
其中，底座是整个刀架的主体部分，主要承载回转架和定位机构；回转架是刀架的核心组件，通过底座和传动机构实现回转；定位机构是使刀具的位置精确定位的部件，其在回转架上，可以方便地完成刀具的切换和调整；刀具柄是刀具与刀架的连接部分，传递切削力，完成切削动作；传动机构用于控制回转架的转动，具有稳定性和准确性等特点。
2.自动回转刀架的控制系统自动回转刀架采用数控技术进行控制，通过数控系统实现底座和回转架的精确定位和调整。
在使用过程中，可以根据需要进行切换和调整，实现多种加工方式的转换。
同时，数控系统还可以实现自动换刀和排布切削等功能，提高生产效率和品质。
3.自动回转刀架的发展趋势随着自动化技术的不断创新和应用，自动回转刀架的发展也日益向智能化、自动化方向发展。
多刀位刀架、柔性制造单元等新技术的应用，使刀架能够适应更加个性化和定制化的生产需求，为加工行业带来了很大的便利。
同时，自动化控制系统和机器视觉技术等的应用，使刀架在操作和控制方面得到了进一步的提升，为加工行业发展带来了新的机遇和挑战。
综上，数控车床工位自动回转刀架的设计和制造，是制造业向自动化、智能化转型的重要一步，对于提高生产效率和保证产品质量都具有重要意义。
未来，随着技术的不断发展和创新，自动回转刀架的应用前景将更加广阔，也将为制造业发展带来更大的贡献。
数控车床自动回转刀架机电系统设计(含CAD图纸)
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IDesign 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。
数控车床自动回转刀架机电系统设计资料
目录设计任务 (1)总体结构设计 (2)自动回转刀架的工作原理 (2)主要传动部件的设计 (3)电器控制部分的设计 (13)参考文献 (20)一、设计任务题目：数控车床自动刀架PLC控制系统设计任务：设计一台四工位立式回转刀架，适用于CA6132数控车床。
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120W，额定转速1440r/min，换刀时要求刀架转动的速度为40r/min。
二、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。
自动回转刀架的传动机构示意图，详细的装配图在图纸上。
数控车床的六角回转刀架的机构设计结构设计
数控车床的六角回转刀架的机构设计结构设计第一章绪论1.1前言数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。
它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。
数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。
1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。
数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。
1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。
数控技术也叫计算机数控技术，它是采用计算机实现数字程序控制的技术。
这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。
由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入操作指令的存储、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。
传统的机械加工都是用手工操作普通机床作业的，加工时用手摇动机械刀具切削金属，靠眼睛用卡尺等工具测量产品的精度的。
现代工业早已使用电脑数字化控制的机床进行作业了，数控机床可以按照技术人员事先编好的程序自动对任何产品和零部件直接进行加工了。
这就是我们说的数控加工。
数控加工广泛应用在所有机械加工的任何领域，更是模具加工的发展趋势和重要和必要的技术手段。
由于数控机床要按照程序来加工零件，编程人员编制好程序以后，输入到数控装置中来指挥机床工作。
程序的输入是通过控制介质来的。
目前，制造业已经进入了数控化时代。
数控技术诞生于上世纪的后期，但是，数控技术的智能化、自动化发展的开端正是现在。
提高数控技术和生产力成为了各个各家、地区、企业使自己处于竞争中的有利地位的重要手段。
卧式数控车床刀架结构及驱动系统设计
卧式数控车床刀架结构及驱动系统设计卧式数控车床刀架结构及驱动系统设计随着工业自动化的不断推进，数控机床的使用越来越广泛，其中卧式数控车床是一种重要的机床类型。
卧式数控车床主要用于加工较大的圆柱形工件，如轮毂、曲轴等。
为了保证机床的高效稳定运行，需要对其刀架结构和驱动系统进行科学设计。
首先，卧式数控车床刀架结构应具有一定的刚性。
卧式数控车床常用的刀架结构有卧式滑枕式刀架和卧式横床式刀架。
卧式滑枕式刀架的刚性较佳，但易于产生回弹；卧式横床式刀架结构简单，但刚性较低。
因此，在受力分析的基础上，应根据加工工件的特点和机床的要求选择合适的刀架结构。
其次，卧式数控车床刀架的驱动系统需要精确可靠。
传统的刀架驱动方式有机械伺服、液压驱动和电动驱动等，而现代数控技术已经实现了完全新型的驱动模式。
对于刀架的驱动系统，需要考虑如下几个方面的因素：1.精度要求。
现代数控车床要求刀架行程的精度非常高，一般在0.001-0.01mm范围内。
为了保证精度，需要选用精度高、可靠性强的驱动系统。
2.动力要求。
卧式数控车床刀架驱动系统的动力需要大而稳定。
机床的切削力和切削厚度都比较大，因此需要选择高功率驱动系统。
3.速度要求。
卧式数控车床要求驱动系统具有较高的速度，以满足高速加工的需求。
为了满足以上要求，卧式数控车床刀架驱动系统可以采用伺服电机驱动。
伺服电机具有高精度、高效率、高扭矩、低噪音、高响应和可编程等优点，可以满足卧式数控车床刀架驱动系统的各项要求。
最后，卧式数控车床刀架结构和驱动系统的设计需要综合考虑机床的性能和加工工件的要求。
在设计过程中，应结合实际情况进行分析和选择，以保证机床的高效稳定运行和加工质量的优良。
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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
影响机床的性能和可靠性，是机床的故障高发点。
这就要求设计的刀架具有转位快，定
位精度高，切向扭矩大的特点。
它采用蜗杆传动，上下齿盘啮合，螺杆夹紧的工作原理。
（2）刀架定位精度高、动作迅速、稳定可靠。
因为数控机床的切削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置。
由于在加工过程中刀尖位置不进行人工调整,因此,
转塔刀架在结构上必须有足够的强度和刚性,以及合理的定位结构,
以保证转塔刀架在每一次转位之后, 都具有尽可能高的重复定位精度。
Sauter 公司产品正是满足了这一要求,
才使其能够承受粗加工时的切削抗力同时满足各种精密加工的要求。
（3）可多刀夹持, 双向转位和任意刀位就近选刀。
（4）应用范围广, 维修方便等特点。
1.4数控回转刀架的设计
数控车床为了能在工作的一次装夹中完成多工序加工，缩短辅助时间，减少多次安
装所引起的工作误差，必须带有自动回转刀架。
根据当今数控车床的发展现状与未来发
展趋势，数控回转刀架发展方向是多学科知识交叉。
拥有位置检测装置以及闭环控制系
统以期达到最理想的设计要求与应用要求。
综合上述,可以看出数控回转刀架是一个机电一体化的产品。
它使用蜗轮蜗杆机构、丝杆螺母机构抬起旋转刀架,用霍尔开关检测刀位并通过数控系统控制回转电机正反转。
利用多齿盘的高精度精确定位。
自动回转刀架控
制精确、定位准确,是数控车床理想的自动换刀装置。
设计步骤：
一、主要机械结构设计
（1）减速传动机构的设计—蜗杆副的设计计算
1.1蜗杆的选型
1.2 蜗杆副的材料
1.3按齿面接触疲劳强度进行设计
1.4蜗杆和蜗轮的主要计算参数和几何尺寸
1.5校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度
（2）刀架抬起机构设计
（3）上刀体锁紧与精定位机构的设计—螺杆的设计计算
3.1 螺距的确定
3.2其它参数的确定
3.3自锁性能校核
二、电气控制部分设计
（1）控制芯片及I/O接口芯片的选型
1.1 8051单片机介绍
（2）传感器的选型
（3）硬件电路设计
（4）控制软件设计
参考文献
[1] 王韧.基于微控制器的机床数控系统的设计.工业控制计算机,2003年,16卷第8期.
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[12] 徐峰，李庆祥.精密机械设计社.北京：清华大学出版社,2005.12:168-180,307-322.
2.毕业设计任务要研究或解决的问题和拟采用的方
法：
一、毕业设计任务要研究或解决的问题
（1）研究卧式数控车床刀架的机械结构问题，要求
①阅读数控自动回转刀架相关的论文和书籍，系统地了解数控自动回转刀架相关知
识和原理。
②减速传动机构的设计中，查阅资料了解蜗杆及蜗轮副的优缺点及使用场所，选择
最合适的机械结构。
（2）研究卧式数控车床刀架的驱动系统问题，要求
①掌握单片机和步进电机驱动系统的基本原理和常用解决方面。
②掌握Auto CAD等软件平台的应用和操作。
二、拟采用的研究方法
①通过对数控回转刀架的机械结构以及电气控制进行研究，探索数控回转刀架的组
成和工作原理。
②通过所学专业知识，通过查阅相关资料和有关标准，查阅工具书和参考书，合理
的选择设计计算公式，正确计算，并辅以图纸完成数控回转刀架机械部分。
③电气控制部分的设计，通过单片机编制数控回转刀架的控制部分。
三、预期成果
本课题所设计的数控回转刀架的减速传动机构采用蜗杆副减速，在结构上具有良好的强度和刚性，可以承受粗加工时的切削力，并且具有自锁功能、结构紧凑，可以实现整个刀架装置的小型化。
上刀体锁紧和精定位采用端面齿盘，可以保证转位之后具有较高的重复定位精度。
指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计（论文）结果的预测）：
指导教师签字：年月日上级审查意见：
负责人签字：年月日。