CK6140车床刀架系统设计设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 学 毕 业 设 计（ 论 文 ） 题 目 床刀架系统设计 作者 学院 专业 学号 指导教师 二五年五月二十六日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 学 毕业设计（论文）任务书 机电工程学 院 机械设计制造及其自动化 系（教研室） 系（教研室）主任 : （签名） 2015 年 1 月 30 日 学生姓名 : 王金思 学号 : 1103010324 专业 : 机械设计制造及其自动化 1 设计（论文）题目及专题： 床刀架系统设计 2 学生设计（论文）时间：自 2015 年 1 月 30 日开始至 2015 年 5 月 25 日止 3 设计（论文）所用资源和参考资料： 上一学期所搜集的相关文献资料； 相关教材及机械设计、工艺手册； 要求熟练使用 绘图软件。 4 设计（论文）应完成的主要内容： 分析确定 床刀架系统的整体传动方案；刀架系统结构的总 体方案设计；零部件的校核与设计相关的计算 ；装配图的设计、零件工作图的设计；本设计的优缺点分析 ；典型零件加工工艺及图形交互式（ 手工数控程序编制 ；编写设计说明书； 5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求： 零件图、装配图（ 或 成），折合 0 号图 ； 编写的设计说明书不少于 40 页 ； 课题相关论文的翻译（英译中，不少于 2000 字）一篇 ； 4 典型零件的数控加工程序； 6 发题时间： 2014 年 1 月 30 日 指导教师： （签名） 学 生： （签名） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 学 毕业设计（论文）指导人评语 主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价 指导人： （签名） 年 月 日 指导人评定成绩： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 学 毕业设计（论文）评阅人评语 主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价 评阅人： （签名） 年 月 日 评阅人评定成绩： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 学 毕业设计（论文）答辩记录 日期： 学生： 学号： 班级： 题目： 提交毕业设计（论文） 答辩委员会下列材料： 1 设计（论文）说明书 共 页 2 设计（论文）图 纸 共 页 3 指导人、评阅人评语 共 页 毕业设计（论文） 答辩委员会 评语： 主要对学生毕业设计 （论文） 的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价 答辩委员会主任： （签名） 委员： （签名） （签名） （签名） （签名） 答辩成绩： 总评成绩： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 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、效率的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。 数控车床是经济型数控车床，进给系统为交流伺服驱动，适用于轴 类及盘类零件的加工，能自动完成对零件的内外圆柱面、端面。任意锥面及螺纹切削等工序的连续加工，尤其对台阶轴或带有锥面、圆弧面等表面复杂的零件的加工更能显示其优越性，对多品种批量零件的轮番加工具有较高的生产效率。 本课题为 工位回转刀架系统设计，该刀架能够在一次装夹中完成多道工序，使加工范围扩大，大大提高了加工精度和生产效率。 关键词 ：数控车床；零件加工；刀架设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 NC s is an of of is or or a on of of a of s is s to it of of its to its It a to of in a to of NC 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 目 录 第一章 前言 1 毕业设计的背景及目的 1 设计背景 1 设计目的 1 国内外数控车床的研究状况和成果 1 研究内容和设计构成 3 研究内容 3 技术参数 4 设计过程 4 第二章 车床总体布局设计 6 床身的结构布局 6 床身结构的选择 7 导轨的选择 7 刀架的选择 8 主轴变速系统 9 进给传动系统 9 第三章 车床刀架结构设计及计算 11 车床刀架的功能类型和应满足的要求 11 车床刀架的 功能 11 机床刀架和自动换刀装置的类型 11 机床刀架应满足的要求 12 车床刀架总体方案设计与选择 13 刀架的整体方案设计 13 刀架的转位机构方案设计 13 刀架定位机构 方案设计 14 车床刀架的工作原理 15 刀架的设计计算 16 驱动刀架的伺服电机的选择计算 16 蜗轮蜗杆的设计计算 19 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 刀架主轴的结构设计计算 23 第四章 车床液压系统的设计与计 算 25 刀架液压控制系统液压泵及油泵电动机的选择计算 25 液压油泵的选择 25 泵电动机功率的选择计算 25 液压缸的设计 27 选择液压缸类型 27 液压缸内径 D 和活塞杆直径 d 的计算 27 车床液压系统的设计 28 液压回路的选择 28 拟定液压系统图 28 液压系统的控制原理 29 第五章 微机控制系统的设计 31 系统的设计要求 31 硬件电路方案的确定 31 中央处理器 简介及选择 32 存储器的扩展与 连接 33 译码电路 34 I/O 扩展电路 34 键盘、 显示器接口电路 35 时钟、复位电路 35 步进电机驱动电路 35 第五章 结论 39 参考文献 40致谢 41 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - 第一章 前言 毕业设计的背景 及目的 设计背景 制造业是国民经济发展的支柱产业，也是科学技术发展的载体及使其转化为规模生产力的工具与桥梁。装备制造业是一个国家综合制造力的集中体现，重大装备研制能力是衡量一个国家工业化水平和综合国力的重要标准。 我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速， 1998 2004 年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为 尽管如 此，进口机床的发展势头依然强劲，从 2002 年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国， 2004年中国机床主机消费高达 美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显， 70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的 不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距 1 。 设计目的 通过这次毕业设计，可以达到以下目的 : 1、培养综合运用专业基础知识和专业技能来解决工程实际问题的能力； 2、强化工程实践能力和意识，提高本人综合素质和创新能力； 3、使本人受到从事本专业工程技术和科学研究工作的基本训练，提高工程绘图、计算、数据处理、外文资料文献阅读、使用计算机、使用文献资和手册、文字表达等各方面的能力； 4、培养正确的设计思想和工程经济观点、理论联系实际的工作作风、严肃认真的科学态度以及积极向上的团队合作精神。 国内外数控车床的研究状况和成果 1949 年帕森公司正式接受美国空军委托，在麻省理工学院伺服机构试验室的协助下，开始从事数控机床的研制工作。经过三年时间的研究，于 1952 年试制成功世界第一台数控机床试验性样机，这是一台采用脉冲乘法器原理的直线插补三坐标连续控制铣买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 床，这便是数控机床的第一代。 1953 年，美国空军与麻省理工学院协作，开始从事计算机自动编程的研究，这就是创 制 自动编程系统的开始。 1955 年，美国空军花费巨额经费订购了大约 100 台数控机床，此后两年，数控机床在美国进入迅速发展阶段 ,市场上出现了商品化数控机床。 1958 年，美国克耐 杜列克公司 ( o.)在世界上首先研制成功带自动换刀装置的数控机床，称为“加工中心”。 1959 年，计算机行业研制出晶体管元器件，因而数控装置中广泛采用晶体管和印制电路板，从而跨入第二代数控时代。同时美国航空工业协会 (麻省理工学院发展了 序语言。 1960 年以后，点位控制机床在美国得到迅速发展 ,数控技术不仅在机床上得到实际应用，而且逐步推广到冲压机、绕线机、焊接机、火焰切割机、包装机和坐标测量机等，在程序编制方面，已由手工编程逐步发展到采用计算机自动编程。除了 控语言外，又发展了许多自动骗程语言。 从 1960 年开始，德国、日本等先进工业国家都陆续开发，生产及使用了数控机床。至 1965 年，出现了小规模集成电路。由于它体积小、功耗低、使用数控系统的可靠性得以进一步提高，数控系统发展到第 三代。 1967 年，英国首先把几台数控机床联接成具有柔性的加工系统，这就是最初的性制造系统 )。之后，美、欧、日也相继进行开发与应用。 1970 年前后，美国英特尔公司开发和使用了微处理器。 1974 年美、日等国首先研制出以微处理器为核心的数控系统。近 20 年来，微处理机数控系统的搂控机床得到飞速发展和广泛应用，这就是第五代数控系统 ( 20 世纪 80 年代初，国际上又出现了柔性制造单元 。 我国从 1958 年开始研究数控机床，一直到 20 世纪 60 年代中期还处于研制，开发时期。当时，一些高等院校、科研单位研制出试验样机，是从电子管起步的。 1965 年，国内开始研制晶体管数控系统。 20 世纪 60 年代末至 70 年代初研制成了劈锥数控铣床，数控非圆齿轮插齿机。 18 晶体管数控系统及 1G 立式数控铣床。 从 20 世纪 70 年代开始，数控技术在车、铣、镗、磨、齿轮加工、电加工等领域全面展开，数控加工中心在上海、北京研制成功。但由于电子元器件的质量和制造工艺水平差，致使数控系 统的可靠性 ,稳定性末行到解决，因此末能广泛推广。 20 世纪 80 年代，我国从昌本发那科公司引进了 3、 5、 6、 7 等系列的数控系统和直流伺服电机、直流主轴电机等制造技术、以及引进美国 司的 统和交流买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 伺服系统、德国西门子 列可控硅调速装置，并进行了商品化生产。这些系统可靠性高，功能齐全。与此同时，还自行开发了 3、 4、 5 轴联动的数控系统以及双电机驱动的同步数控系统 (用于火焰切割机 )和新品种的伺服电机，推动了我国数控机床稳定发展，使我国数控机床在性能和质量上产生了一个质的飞跃。 1985 年，我国数控机床的 品种有了新的发展。数控机床品种不断增多，规格齐全。许多技术复杂的大型数控机床，重型数控机床都相继研制出来。为了跟踪国外现代制造技术的发展，北京机床研究所研制出了 和 2 型的柔性制造单元和柔性制造系统。这个时期，我国在引进，消化国外技术的基础上，进行了大量开发工作。一些较高档次的数控系统 (5 轴联动 )，分辨率为 高精度数控系统，数字仿型数控系统为柔性单元配套的数控系统都开发出来了，并造出样机。 我国的数控技术经过“六五”、“七五”、“八五”、到“九五”的近 20 年的发展，基本上掌握了关 键技术，建立了数控开发，生产基地，培养了一批数控人才，初步形成了自己的数控产业。“十五”攻关开发的成果：华中 号、中华 号、航天 号和蓝天 号，这 4 种基本系统建立了具有中国自主版机的数控技术平台。具有中国特色济型数控系统经过这些年来的发展，有了较大的提高。它们逐渐被用户认可，在市场上站住了脚。 目前我国数控机床生产厂有 100 多家，生产数控机床配套产品的企业有 300 余家，产品品种包括八大类 2000 种以上。目前已新开发出数控系统 80 余种，分为 3 种型级，即经济型、普及型和高级型。“九五”期间数控机床发展已进入实现 产业化阶段，数控机床新开发品种 300 余种，已有一定的覆盖面。新开发的国产数控机床产品大部分达到期际上 20 世纪 80 年代中期水平，部分达到 90 年代水平，为国家重点建设提供了一批高水平数控机床 2 。 究内容和设计构成 研究内容 本课题设计数控车床 床回转式刀架系统，用于对回转零件的圆柱面、圆弧面、圆锥面、端面、切槽、及各种公、英制螺纹等进行批量、高效、高精度的自动加工。该数控车床可以用于机械、汽车、 航空航天等领域，实现加工自动化，提高产品质量，提高生产效率。 本次设计的主要内容为： 1、分析确定 床刀架系统的整体传动方案； 2、刀架系统结构的总体方案设计； 3、零部件的校核与设计相关的计算； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - 4、装配图的设计、零件工作图的设计； 5、本设计的优缺点分析； 6、典型零件加工工艺及图形交互式（ 手工数控程序编制； 7、外文资料的翻译。 技术参数 控车床回转刀架的结构设计及其液压控制系统的设计为本次毕业设计的重点内容，同时也是难点。通过广泛查阅文献资料 ，参观数控车床实物样机以及组内学习相互讨论等途径，确定其主要技术参数如表 示： 表 控车床主要技术参数 主要参数 心高（ 205 最大回转直径（ 400 刀架最大回转直径 210 刀架最大回转行程 280 转速 50512 级 刀杆截面尺寸（ 2020 纵向进 给量（ 尖套内孔锥度 尖套最大移动量 130向最大移动量 电机 心距 750 主机外形 1209002200 重量 1600 设计过程 本次设计中，设计的重点部分是 控车床的刀架系统，通过查阅资料和亲临现场的观察和总结，再加上几个月的努力，终于可以拟定并最 终做好设计。 设计途径： 1、参数修正，查阅资料和观察实物，然后最终确定参数； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - 2、设计刀架结构，拟用液压控制系统来实现刀盘抬起和刀盘锁紧定位， 而刀盘的分度转位由伺服电机驱动； 3、熟悉液压控制系统结构，加深对数控编程的学习。 研究内容：使用液压缸驱动刀架的抬起和锁紧，重点是对结构的理解和多齿盘进行定位的把握，还有对控制的掌握，进行必要的计算，通过大量的查阅资料，进行对比挑选，争取选出比较理 想的方案，还要加重对刀架的结构设计。 第二章 车床总体布局设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - 第三章 车床刀架结构设计及计算 车床刀架的功能、类型和应满足的要求 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买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 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。 机床刀架和自动换刀装置的类型 机床刀架的类型，按照安装刀具的数目，可分为单刀架和多刀架，例如自动车床上的前、后刀架和天平刀架；按结构形式可分为方刀架、转塔刀架、回轮式刀架等；按驱动刀架转位的动力可分为手动转位刀架和自动（电动和液动）转位刀架。 自动换刀装置的刀库和换刀机械手，驱动都是采用电气或液压自动实现的。目前自动换刀装置主要用在加工中心和车削中心上，但在数控磨床上自动更换砂轮，电加工机床上自动更换电极，以及数控冲床上自动更换模具等的应用也日渐增多。 数控车床的自动换刀装置主要采用回转刀盘，刀盘上安装 8 12 把刀。有的数控车床采用两个刀盘，实行四坐标控制，少数数控车床也具有刀库形式的自动换刀装置。一个刀架上的回转盘，刀具与主轴中心平行安装，回转刀盘既有回转运动又有纵向 进给运动（ S 纵）和横向进给运动（ S 横）。图 刀盘中心线相对于主轴中心线倾斜的回转刀盘，刀盘上有 6 8 个刀位可安装两把刀具，分别加工外圆和内孔。图 盘 1 的回转中心与主轴中心线平行，用于加工外圆；刀盘 2 的回转中心线与主轴中心线垂直，用以加工内表面。图 带刀库的数控车床，刀库可以式回转式或链式，通过机械手交换刀具。图 带鼓轮式刀库的车削中心，图中 3 为回转刀盘，上面装有多把刀具， 4 是鼓轮式刀库，其上可装 6 8 把刀，5 是机械手交换刀具，可将刀库中的刀具换刀 刀具转轴 6 上去， 6 可由电动机驱动回转进行铣削加工， 7 为回转头，可交换采用回转刀盘 3 和刀具转轴 6，轮翻进行加工 1 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 8 - 图 数控车床上的自动换刀装置 1 机床刀架应满足的要求 (1) 满足工艺过程所提出的要求。机床依靠刀具和工件间相对运动形成工件表面，而工件的表面形状和表面位置的不同，要求刀架能够布置足够多的刀具，而且 能够方便而正确地加工各工件表面， 为了实现在工件的一次安装中完成多工序加工，所以要求刀架可以方便地转位。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 9 - (2) 在刀架以要能牢固地安装刀具，在刀架上安装刀具进还应能精确地调整刀具的位置，采用自动交换刀具时，应能保证刀具交换前后都能处于正确位置。以保证刀具和工件间准确的相对位置。刀架的运动精度将直接反映到加工工件的几何形状精度和表面粗糙度上，为此，刀架的运动轨迹必须准确，运动应平稳，刀架运转的终点到位应准确。面且这种精度保持性要好，以便长期保持刀具的正确位置。 (3) 刀架应具有足够的刚 度。由于刀具的类型、尺寸各异，重量相差很大，刀具在自动转换过程中方向变换较复杂，而且有些刀架还直接承受切削力。考虑到采用新型刀具材料和先进的切削用量，所以刀架必须具有足够的刚度，以使切削过程和换刀过程平稳。 (4) 可靠性高。由于刀架在机床工作过程中，使用次数很多，而且使用频率也高，所以必须充分重视它的可靠性。 (5) 刀架是为了提高机床自动化而出现的，因而它的换刀时间应尽可能缩短，以利于提高生产率。目前自动换刀装置的换刀时间在 6 秒之间不等。而且还在进一步缩短。 (6) 操作方便和安全。刀架是工人经常操作的机床部件之一，因此它的操作是否方便和安全，往往是评价刀架设计好坏的指标。刀架上应便于工人装刀和调刀，切屑流出方向不能朝向工人，而且操作调整刀架的手柄（或手轮）要省力，应尽量设置在便于操作的地方 1 。 车床刀架总体方案设计与选择 刀架的整体方案设计 刀架是车床的重要组成部分，用于夹持切削用的刀具，因此其结构直接影响到车床的切削性能和切削效率。根据前部分对机床刀架 类型、性能及其使用场合的综合比较，并结合现有数控车床的实例，本次设计的数控车床 采用回转刀架中的六工位六方刀架。该刀架的换刀动作分为刀盘抬起、刀盘分度转位和刀盘锁紧三个步骤，其中刀盘抬起和刀盘锁紧定位由液压控制来实现，而刀盘的分度转位由伺服电机驱动。 刀架的转位机构方案设计 一般来说，机床刀架的转位机构主要有以下几种： (1) 液压（或气动）驱动的活塞齿条齿轮转位机构 这种由液动机驱动的转位机构调速范围大、缓冲制动容易，转位速度可调，运动平稳，结构尺寸较小，制造容 易，因而应用较广泛。而转位角度大小可由活塞杆上的限位档块来调整。也有采用气动的，气动的优点是结构简单，速度可调，但运动不平稳，有冲击，结构尺寸大，驱动力小。故一般多用于非金属切削的自动化机械和自动线的转位买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - 机构中。 (2) 圆柱凸轮步进式转位机构 这种转位机构依靠凸轮轮廓强制刀架作转位运动，运动规律完全取决于凸轮轮廓形状。圆柱凸轮是在圆周面上加工出一条两端有头的凸起轮廓，从动回转盘（相当于刀架体）端面有多个柱销，销子数量与工位数相等。当圆柱凸轮按固定的旋转方向运动时，有的柱销会进入凸轮轮廓的 曲线段，使凸轮开始驱动回转盘转位，与此同时有的圆柱销会与凸轮轮廓脱离，当柱销接触的凸轮轮廓由曲线段过渡到直线段时，即使凸轮继续旋转，回转盘也不会转动，即完成了一次刀盘分度转位动作。如此反复下去，就能实现多次的刀架换刀操作。由于凸轮是一个两端开口的非闭合曲线轮廓，所以当凸轮正反转进均可带动刀盘正反两个方向的旋转。这种转位机构转位速度高、精度较低，运动特性可以自由设计选取但制造较困难、成本较高、结构尺寸较大。这种转位机构可以通过控制系统中的逻辑电路或 序来自动选择回转方向，以缩短转位辅助时间。 (3) 伺服电机驱动的刀架转位 随着现代技术的发展，可以采用直流（或交流）伺服电机驱动蜗杆、蜗轮（消除间隙）实现刀架转位，转位的速度和角位移均可通过半闭环反馈进行精确控制加以实现 1 。因而这种转位机构转位速度可以进行精确控制、精度高，结构简单、实现容易。所以在现代数控机床中被广泛采用。 结合上述三种转位机构的转位机理和特点，并结合实际情况，本次设计的数控车床定采用第三种转位机构 位。 刀架定位机构方案设计 目前在刀架的定位机构中多采用锥销定位和端面齿盘定位。因为圆柱销和斜面销定位时容易出现间隙，而圆锥销定位精度较高，它进入定位孔时一般靠弹簧力或液压、气动，即使磨损后仍可以消除间隙，以获得较高的定位精度。端齿盘定位由两个齿形相同的端面齿盘相啮合而成，由于啮合时各个齿的误差相互抵消，起着误差均化的作用，定位精度高。 端齿盘定位的特点： （ 1）定位精度高。由于端齿盘定位齿数多，且沿圆周均布，向心多齿结构，经过研齿的齿盘其分度精度一般可达 3 左右，最高可达 内。一对齿盘啮合时具有自动定心作用，所以中心轴的回转精度、间隙及磨损对定心精度几乎没有影响，对中心轴的精度要求低，装配容易。 （ 2）重复定位精度好。由于多齿啮合相当于上下齿盘齿的反复磨合对研，越磨合精度越高，重复定位精度也越好。 （ 3）定位刚性好，承载能力大。两齿盘多齿啮合。由于齿盘齿部强度高，并且一买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - 般齿数啮合率不少于 90%，齿面啮合长度不少于 60%，故定位刚性好，承载能力大 1 。 考虑到端面齿盘具有以上的各种优点，因而本次设计的刀架采用端面齿盘定位。 车床刀架的工作原理 下图所示为回转刀架的结构图，刀架的松开和夹紧以及刀盘的分度转位分别由液压系统和直流伺服电机来实现。 7 为安装刀具的刀盘，它与主轴 3 固定连接，当刀架主轴3 带动刀盘 7 旋转时，其上的端齿盘 5 和固定在刀盘上的端齿盘 6 脱开，旋转指定刀位后，刀盘的定位由端齿盘的啮合来完成。活塞 1 支承在一对推力球轴承上，它们可以通过推力球轴承带动刀架主轴来移 动。当车床数控系统发出换刀指令后，刀架上的液压缸右腔通入压力油，活塞 1 及轴 3 在压力油推动下向左移动，通过刀架主轴使端齿盘 5和 6 脱开啮合，实现刀盘抬起动作。随后伺服电机启动，带动蜗杆 4 和蜗轮 2 转动，经刀架主轴 3 带动刀架的刀盘旋转，实现刀架换刀动作，转位的速度和角位移均通过半闭环反馈系统进行精确控制。当刀盘旋转到指定的刀位后，数控系统发出信号，指令伺服电机停转，这时，压力油进入液压缸的左腔，推动活塞 1 和刀架主轴 3 向右移动，使端齿盘 5 和 6 重新啮合，实现刀盘锁动作。刀盘被定位夹紧并向数控系统发出信号，于是刀架的转位 、换刀循环完成。在车床自动工作状态下，当指定换刀的刀号后，数控系统可以通过内部的运算判断，实行刀盘就近转位换刀，即刀盘既可正转也可以反转。但当手动操作车床时，从刀盘方向观察，只允许刀盘顺时针转动换刀。 1234567图 数控车床回转刀架结构图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 12 - 刀架的设计计算 驱动刀架的伺服电机的选择计算 刀架驱动电动机的选择应同时满足刀架运转的负载扭矩 起动时的加速扭矩 的要求。 (1) 刀架负载扭矩 计算 回转刀架负载扭矩 算方法如下：由于这种刀架的负载扭矩主要用来克服刀具质量的不平衡，估算按如下的情况进行：用平均重力的刀具插满刀盘的半个 圆，根据工艺要求所需的各种刀具，确定每个刀具的（包括刀柄）平均重力其重心则设定为离刀架回转中心 2/3 半径处。由以上的方法可知，由于该数控车床采用的是伺服电机驱动转为的六 工 位回转 刀架 ，因而插满刀盘的半个圆需要 3 把刀具。设工艺要求所需的每个刀具的平均重力 刀盘的回转中心直径 。 则有 (2) 刀架加速扭矩 计算 ） (602 （ 式中 刀架换刀时的电动机转速 (r/ 加速时间，通常取 150 200 电动机转子惯量 ( 2)，可查样本； 负载惯量折算到电动机轴上的转动惯量 ( 2)。 则有 ） (602 (3) 负载惯量折算到电动机轴上的转动惯量 计算 22h m 2 （ 式中 2)； h /s )； ； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 13 - i / /s )。 (4) 各旋转件的转动惯量 估算 由刀架的结构简图可知，刀架在完成换刀动作时，伺服电机带动其旋转的部件共 3个 ,它们分别是蜗轮蜗杆副、刀架主轴和刀盘。因而只需估算这三者的传动惯量即可。 1) 刀盘转动惯量的计算 刀盘采用烟台环球公司生产的 列数控转塔刀架的配套产品，其主要尺寸如下：刀盘外径 ；刀盘刀架主轴相连的孔径 1 40d ；刀盘宽 56P 。 则刀盘的转动惯量 22111 12 2 2h (2 2 2 21 1 1112 2 2 2 2D d D = 2475.0 2) 刀架主轴转动惯量的计算 刀架主轴的转动惯量 2如下的方法估算： 刀架主轴的最大直径 0；最小直径 5 ；刀架主轴长度取30 。 则刀架主轴的转动惯量 2m a x m i 22h (22m a x m i n m a x m i 2d d d = 20093.0 3) 蜗轮蜗杆转动惯量的计算 蜗轮蜗杆的转动惯量 3估算方法如下： 设蜗轮的分度圆直径 3 124hD ；其与刀架主轴相连的孔径 53 ；蜗轮齿买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 14 - 宽 83 。则蜗轮的转 动惯量 23331 12 2 2 (2 2 2 23 3 3 312 2 2 2 2h h h hD d D = 2005.0 设蜗杆的分度圆直径 32 3 5 ； 蜗杆长 74 。 则蜗杆的转动惯量 23232 122 ( 223 2 3 212 2 2 = 200034.0 4) 连轴器转动惯量的计算 由于连轴器已标准化，查表取连轴器的转动惯量 24 0003.0 h 。 5) 对各旋转件的角速度作如下设定： 伺服电机的角速度 1 4 0 0 2 / 6 0 1 4 6 . 5 /r a d s ； 蜗杆的角速度 32 1 4 0 0 2 / 6 0 1 4 6 . 5 /h r a d s ； 蜗轮的角速度 31 1400 2 / 6 0 2 . 4 4 /60h r a d s ； 刀架主轴的角速 2 1400 2 / 6 0 2 . 4 4 /60h r a d s ； 刀盘转位时的角速度 1 1400 2 / 6 0 2 . 4 4 /60h r a d s 。 则将以上计算所得的数据代入下式： 得负载惯量折算到电动机轴上的惯量 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 15 - 22h m 2 (2 2 2 2 22 . 4 4 2 . 4 4 2 . 4 4 1 4 6 . 5 1 4 6 . 50 . 4 5 0 . 0 0 4 8 0 . 0 0 2 0 .