数控车床自动回转刀架机电系统设计(含全套CAD图纸)
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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。
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。
(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。
III
2、国内外研究综述 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。
IV
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。
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。
任 完成回转刀架的整体结构方案设计和论证，对回转刀架的主要传动件进行
务 设计；完成回转刀架电气控制系统的设计，包括控制系统的硬件和软件设计；
撰写 2 万字的毕业设计论文。
第六到十周组合机床总体方案设计。
第十一到十Βιβλιοθήκη Baidu周结合零件加工要求设计组合机床刀架自动控制系统图。 时 第十五周论文整理、装订和参加答辩。 间 进 度
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 的发展前景，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。
姓 名
题 目
系部：机械工程系
专业： 班级：
数控车床自动回转刀架机电系统设计 设计一台四工位的立式自动回转刀架，适用于 C616 或 C6132 经济型数控
车床。推荐刀架所用电动机的额定功率为 90W，额定转速为 1440r/min，换刀
设 时要求刀架转动的速度为 30r/min。 计 对设计的回转刀架的工作原理、结构、特点等进行分析和掌握。
I
原
始 参
资 考
料 文
和 献
主 要
[1] 陈炳光，陈昆，模具数控加工及编程技术，北京：化学工业出版社， 2011
[2] 唐利平，数控车削加工技术，北京：机械工业出版社，2011 [3] 朱勇，数控机床编程与加工，北京：中国人事出版社，2011
毕业设计（论文）任务书
指导教师签字：
院长（系主任）签字：
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。
2. 本课题拟采用的研究解决方案和技术路线
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。
V
毕业论文（设计）开题报告
二、本设计（论文）研究的内容及拟采用的研究方案和技术路线：
1. 本设计（论文）的研究内容或解决的技术问题： （1） 研究卧式数控车床刀架的机械结构问题
①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
II
1、 选题的目的意义 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
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。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。
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。
(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。
III
2、国内外研究综述 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。
IV
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。
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。
任 完成回转刀架的整体结构方案设计和论证，对回转刀架的主要传动件进行
务 设计；完成回转刀架电气控制系统的设计，包括控制系统的硬件和软件设计；
撰写 2 万字的毕业设计论文。
第六到十周组合机床总体方案设计。
第十一到十Βιβλιοθήκη Baidu周结合零件加工要求设计组合机床刀架自动控制系统图。 时 第十五周论文整理、装订和参加答辩。 间 进 度
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 的发展前景，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。
姓 名
题 目
系部：机械工程系
专业： 班级：
数控车床自动回转刀架机电系统设计 设计一台四工位的立式自动回转刀架，适用于 C616 或 C6132 经济型数控
车床。推荐刀架所用电动机的额定功率为 90W，额定转速为 1440r/min，换刀
设 时要求刀架转动的速度为 30r/min。 计 对设计的回转刀架的工作原理、结构、特点等进行分析和掌握。
I
原
始 参
资 考
料 文
和 献
主 要
[1] 陈炳光，陈昆，模具数控加工及编程技术，北京：化学工业出版社， 2011
[2] 唐利平，数控车削加工技术，北京：机械工业出版社，2011 [3] 朱勇，数控机床编程与加工，北京：中国人事出版社，2011
毕业设计（论文）任务书
指导教师签字：
院长（系主任）签字：
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。
2. 本课题拟采用的研究解决方案和技术路线
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。
V
毕业论文（设计）开题报告
二、本设计（论文）研究的内容及拟采用的研究方案和技术路线：
1. 本设计（论文）的研究内容或解决的技术问题： （1） 研究卧式数控车床刀架的机械结构问题
①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
II
1、 选题的目的意义 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
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。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。