数控车床的六角回转刀架的机构设计（全套含CAD图纸）
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共43页)
编号：1194734
类型：共享资源
大小：9.13MB
格式：RAR
上传时间：2017-05-01
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
50
积分
- 关 键 词：
-
数控车床
六角
回转
刀架
机构
设计
全套
cad
图纸
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
d e l l , % . 悁 咯 咯 嫋 传统数控精密轴转动的快速刀具伺服设计 2000年 6月 5日的压电在 2000年 10月 19日收到 2000年 11 月 7日 摘要： 在传统数控加工中心中精密轴加工技术被提出了。在传统数控车床中，轴是半打开的。精密车削操作是由安装在相同的数控车床的刀架的基于快速刀具伺服驱动的。精密工具的尖端操作是由滑模控制器带动的，该控制器对切削过程和压电驱动器的滞后有很大的变化。 滑模控制器也迅速弥补切削力干扰，并保持在期望的位置的位移测量传感器内的刀尖分辨率（ 快速刀具伺服系统被封装在一台 并且 应用于 在轴承定位车削 上 。 2001年由 关键词：精密 ;车削 ;压电电子 ;执行机构 ;激光位置传感器 ;滑模控制。 精密车削操作通常用于加工对于温度控制的有空气轴承 的 车床 1,2超精密轴和光学部件。虽然超精密车削机床工具可以提供亚微米精度运动， 但 他们是相当昂贵的，而且必须保持在温控的，稳定的客房有清新的空气过滤。根据不同的应用，微定位 制 动器也可以作为超精密机器的一部分使用或作为一个模块化的连接到常规的机床 。本文重点介绍基于快速刀具伺服的压电驱动器， 该驱动器 可以连接到刀具在短行程转向操作的精确定位 的 标准数控转塔机床的车削中心 。 *通讯作者。电话： +1+1 Y. 08901/ $ - 2001年由 00） 0011854 国际期刊机床与制造 41（ 2001） 953种快速刀具伺服概念在过去已经提出了。 程为 12 m，带宽为 2 。快速伺服刀架的开发是为了检测初始的刀具和工件之间的接触并作出采用亚微米深度的凹槽。李等人提出了压电微定位系统主轴误差补偿的精密金刚石车削 3。社本森胁和设计各种压电 制 动器提供长期连续的笔触，在定位精度以及一个 制 动器以提供椭圆振动金刚石车削刀具，以减少芯片工具的摩擦 4 件表面上的波纹度 7。这些应用大多是金刚石车削其芯片的负载非常小，所以有对应的切削力的干扰 8。因此，制 动器 刚性并 不是一个显着的问题，常规的 例，积分和微分）控制器已经足够处理对于精密位置控制 的 可以忽略不计精度切削力 的 干扰 。 传统的车床不能提供所需的尺寸和表面光洁度的精度由于齿隙，摩擦导轨，热膨胀系数，位置相关的静态变形，和刀具位置的测量误差。精密轴是地面上一个圆柱形的磨床或完成超精密车床的开启。这两种选择需要第二台机器，和设备，因此增加了制造的复杂性和成本。如果粗加工，半精加工，精加 工和精密复合车削操作就可以完成在一个传统 削中心，第二机床和设定可能会被淘汰。所提供的车削长度是相当短，如轴承的位置，主轴 的 偏心和轴对准误差轴承位置的公差范围，在一台 削加工中心的快速伺服刀架的帮助下，有可能完成切削一个完整的轴。 本文提出了一种由压电堆执行器驱动的快速刀具伺服。精确位置控制和表面光洁度取决于由切削力 ， 切削过程中工具和材料 及 压电迟滞上的变化，引起的静态和动态变形补偿。 在 得到理想的定位精度和表面光洁度 上，制 动器的控制成为一个显着的因素。 采用数字重复控制和实现 刀具运动 差9。对于重复的控制，电流控制的输出计算基于从上一周期在输出和错误 。 李等人采用类似的方法，用自校正调节器，以适应非线性动力学，从而提高了跟踪性能，同时执行重复性任务 10。该 制 动器被控制为跟随的方波的振幅为 s，而且和第十重复后，跟踪误差是 复控制技术，适用于大批量生产在材料和工具的状况不改变，而且这个过程是非常缓慢的，而且这个过程的每个设置是可以重复的，这可能不是真正的生产地面中的情况下可重复。冈崎使用两种类型的闭环系统：零极点对消陷波滤 波器和状态观测器的状态反馈系统 11。在这两个系统中，他在不同的切削深度和进给率 转的切削条件，能够实现深度的切割控制 在 25纳米。 作者开发了的执行器的动态模型与未知的切削力干扰和过程的变化。连续时间域基于自适应滑模控制器，而且，跟踪命令定位准确的激励下，切削力的转折过程中的不确定性。该控制系统快速进行静态补偿 和 动态变形精密车削过程中的操作，这是必要的，实现高精度位置控制的刀尖和良好的表面光洁度。 其中 外力干扰的驱动器 18。表 达式。 （ 1）微分方程和重新安排 从车削的力学看，众所周知减少的进给速率和增加 切屑 半径能提高表面光洁度。 12 14然而，有降低进给速度 的 限制，因为在一定的限度，表面光洁度可能恶化由于切屑 的 较差剪切 。 切削力与切削深度的增加，并会导 制 由于结构变形引起的表面粗糙度差。在不同的速度范围内切屑 的 形成 是 不同的，其中有一个 关于 表面光洁度 的 影响15。 不连续的切屑，波浪形切屑和由内置边缘产生的切屑不希望破会表面光洁度。刀具切屑和刀具光洁度表面界面区温度会随着切削速度 的增加而增加 。在高速行驶时该刀具可 能会快速磨损，工件材料软化，切屑咆哮和划伤已加工表面16,17。 车削的力学 方面作者 优化 了 340热处理的合金钢轴切削条件。随着优化切削条件和快速刀具伺服， 得到了 最大表面粗糙度为 2 微米，平均粗糙度 为 R= 的一根轴 。整个系统开发的智能型快速刀具伺服与基于 可以安装在车床转塔。 2。精密定位控制法设计 如图图 1 示出了压电 制 动器系统设置。 制 动器的压电堆容纳刚性块和挠性块之间，它间接推动刀具，使得其冲程通过挠曲件的杠杆作用而放大由于机械弯 曲充当一个弹簧，它可以一个单自由度系统进行建模。主要是由 两个弯曲的 弹簧常数（ K） 决定。 质量（ M）是持有了刀具上部滑架，并且结构阻尼不变的是 此，该刀具保持器和 制 动器一起被作为第二阶动态模型如在图 2。开环的刀具位置（ X 微米 ）和放大器的输入（ U V），在拉普拉斯域之间的传递函数是： 控制器的设计问题是要找到一个映射，从读出的激光位移传感器的压电 制 动器，例如控制电压的实际刀具位移 论切割力扰动和未建模动 态。本文提出了一种新的滑模控制器的设计具有鲁棒性和快速对干扰和未建模动态反应。 滑模控制，或变结构控制，基本上是前馈加反馈控制器。前馈部分是专门来补偿系统动态反馈部分是进行输出跟踪和跟踪误差驱动。它有一个相应的系统运动的普遍属性，是独立在厂房参数的变化和外部干扰 19，所以，在转弯过程中对参数不确定性和干扰，表现出较强的鲁棒性。 滑模控制器的设计是通过滑动面和 数的适当选择。对于调控任务，让 滑动面被选择作为其中 l1/秒 ？ 0是一个常数，它决定 了动态的滑动面。作为式中的滑动面选择的原因是收敛到零，（ S 0）的滑动面将会迫使位置误差和速度的输出收敛到零（ 和 x0），以便指令位置可以保持在刀具尖端。 控制输入（ U）必须这样选择以保证它的滑动面的渐近收敛。 定性定理是用来作为一种辅助手段获得这种控制法 20。 出了正定，连续可微的标量函数，通常被称为一个 数，如果它的衍生物是负定的沿系统轨迹，那么这个系统是渐近稳定的。因为有稳定的两个变量：S，即 滑动表面 与 实际干扰和其估计 之间的误差，选择下面的 其中， 的参数自适应增益， 果 而导 制 在一个稳定系统。扰动观测器的衍生物， 21： 滑模控制参数适应最初是由 2开发的，他们使用的参数估计，是为了追踪真正的参数，导制连续控制，而常规的 ,不连续的滑模控制，有几个问题引起的不连续的控制输入。 不过，参数估计值可能会不断地增加或减少，原因估计是， 在反馈中的错误 的 基础上建立，并得到累积在参数估计。 朱等人提出的上限和下限。设定一个上限的估计的不确定性，使他们不断增加或减少。当一个参数 绑定 ，停留在该值 21，控制器对测量噪声很强大， 假设干扰 分 益率： /国际期刊机床与制造 41 (2001) 953 965 (9) 从式。（ 4），它遵循 (10) 加速度的工具可以由式表示。 (3) 代入。（ 11）式代入。 （ 10）式可得： 代再次式。 （ 12）和式。 （ 6）代入式。 （ 9），该衍生物的 然后就变成了： 因为 根据公式（ 1）。 （ 8）。因此，下面的标准将确保 其中 是的 反馈增益，解决控制律 u，得到： 其中， 第一式。 （ 15）在右手侧的前馈补偿和 是反馈控制。 该工具中， 量通过激光纳米传感器（ 示于图。 1，速度，为 x，估计通过服用的衍生物所测得的排量从 是，评价从离散位置指令速度和 数可能是嘈杂的，所以下面的简单的低通滤波器被用于使其更顺滑， 其中 TS的控制周期和一个 图 3示出与系统的框图式中的滑动模式控制器。 （ 15）。 3 系统设置 系统设置如图 转向机采用是哈挺 层涂层的 和所使用的工具保持架具有以下的几何信息 : 背架角 = 9 侧前角 = 端切削刃角 = 52 结束后角 = 9 侧偏角 = 侧浮凸角 = 5 用于实验的工件是低合金，热处理钢（ 与组合物， 件长度是 100毫米，直径约 65毫米。所用的润滑剂是未染色的 稀释。 从 0 增。一个激光纳米传感器（ 量范围为 60 微米，测量距离为 18毫米，和分辨率为 理器板 微控制器进行数据处理，并 拟量模块 I / 用触针式表面测量仪器， 丰制造的。在速度为 米 /秒时， 测量仪器的分辨率是 m，和测得的加工表面的长度是 4 在传统的数控车床精密车削 基于离线辨识 和 是以下数据： 相应的固有频率和阻尼比如下 使用这些估计的系统参数，控制参数的调整，得到所需的响应。滑模控制，鲁棒控制，因此，其中的不确定性系统参数和未建模动态补偿控制。所选控制参数是： 由于参考输入的调节目的始终是恒定的，零点的闭环传递函数中没有太多的能量密度对系统响应，因此对于无限干扰 ，控制法（ 15）对应于一个 图 5示出了用 5微米的参考输入的开放和闭环系统的阶跃响应不削减。为闭环阶跃响应的上升时间是约 冲是 2，是 50纳米的稳态误差。精密轴车削是在两个步骤。首先，在半精加工是通过定位工具 内侧切后转动的轴承位置，有一个很短的长度，数控车床的径向轴电子锁定，但径向退刀 5微米的快速刀具伺服提供刀尖与轴表面之间的间隙。遍历该工具沿轴的轴线，并带来的轴承位置的开始，和给定的总的径向位移为 10 刀速度为 转，和切割速度为 330米 /分钟为削减。 5 微米不能被切割不加控制，因为挠曲去 于切削力缩回工具，并且该工具对工件摩擦而不是削减，从而产生不理想的表面光洁度。图 6示出了带和不带切口控制的工具，因为它可以看出，因为的切削力，静态偏转，和形变 是成比例的大小的切削力。然而，与对照切割，没有任何变化的工具的位置，这意味着控制器完全补偿切削力和产生强大的控制性能，定位精度高。 应当注意的是， 当 和 ，控制律（ 15）也对应了两个零，极点配置控制 和 ，三个极点 系统的动态性能主要是由主要的极 进行了一系列的实验，以评估的压电制动器的性能和确定的范围内的切削条件下产生期望的表面光洁度。只有最后的两个切削过程中，即，半精加工和光洁度，阶段进行，以确定给定的切削条件下的表面光洁度。 削，被设置的切削深度由数控车床为 米，而对于精密车削，切削深度被设定为 米的由 动器损坏。最终夺取精密的切割深度被设定在实践中，它通过电子卡规由操作者确定。表 1示出的切削条件下进行测试的表面粗糙度值，相当于从磨削得到的值， 应该是小于 米大于 米。表面粗糙度值的三个读数分别记录在三个不同的位置。图 7 示出的三个表面粗糙度的平均的 R 值分别大于切削速度和进给率。正如预期的那样，表面粗糙度随着进料的增加和速率的增加。然而， 米 /转的进给速率的曲线图示出了其他的完全相反的趋势。肖和克罗韦尔 13指出，切削温度应该是高频谱使用，费 出相邻刀具的材料层面对热软化提供低摩擦，高剪切角。因此，速度应选择小的，使进给率增加。许多研究者也观察到，当内置边缘缺席，切削速度对表面粗糙度的影响不大13,14,23。然而，当高切割速度，温度升高会导制刀具磨损，从而会导制更粗糙的表面。 此外，任何固有振动由于本机的灵活性是在高放大切割速度。因此，该图表显示了在切削速度大于 200 米 /分钟 ， 轻微的增加表面粗糙度。图 8 显示了在不同的切割速度 下的 表面粗糙度。正如看见的，由于增加的振动该工具的标志都是在高切削速度下 进行。 削减和控制之间的比较。 表面粗糙度 和 与切削速度和进给速度。 推荐切削条件为 转进给速 率和 125 - 200米 /分钟的切削速度。在这些切削条件下， 最大 之，整个轴可以粗加工和半精密加工，来完成了一个快速刀具伺服控制的鲁棒控制系统。 5。结论 一个精确的转向轴系统已经呈现。精密刀具运动交付使用的压电制动器，可以被安装在现有的数控车床，快速的交付工具与刀尖议案和压电制动器，是由滑模控制器控制。滑动模式控制器已被设计成补偿模式，因此小的变化工艺参数其切削力干扰和参数变化迅速。进行粗加工和半精加工操作的伺服传统的车床，由压电制动 器，安装在炮塔相同的 床。现已进行了切削试验系列，并在切削条件下获得了表面光洁度，否则可达到磨床和超精密车床。 在不同切削速度加工表面的表面粗糙度 致谢 这项研究是由 拉特和惠特尼加拿大公司赞助。切 割工具和冷却液通过 参考文献 1 电陶瓷驱动器的机器：A 的应用，精密工程。 12（ 1990） 131 2陈原， S. 个新的具有高刚性和分辨率，安微切割设备。 9（ 1）（ 1990） 375 3 姆斯 C. 高精密金刚石车削工件的圆度，通过现场计量和 重复控制， 7（ 1）（ 1995） 567 4 究椭圆振动切削，安。 3（ 1994） 35 5， T. 精密金刚石切削淬硬钢， 安。 8（ 1）（ 1999） 441 6 过行走驱动超精密定位发展， 六届诠释。精密工程研讨会， 1993年，第一三一年至 1042年。 7 纹补偿压电微切割设备，精密机械加工诠释。 具制造业。 38（ 1998） 1305至 1322年。 8打开 顶部钢筋混凝土磨 60部，美国机械师（ 1982） 113 9麦拉斯穆森， 卡普尔，动态可变深度的切削加工采用压电 制 动器，诠释。 具制造业。 34（ 3）（ 1994） 379 10 S. ：机器人研究 拉斯，德克萨斯州，美国 26（ 1991） 1 11华冈崎，微定位刀具，金刚石车削机使用的压电 制 动器，精密工程。 12（ 3）（ 1990） 151 12 粗糙面上的斜光洁度的影响进料速率和刀尖半径转向表面， 23（ 1973） 299 13 加工，安。 造及分销。技术。 13（ 19655 14 削表面粗糙度，公牛的研究。日本鬼子。 密工程。 1（ 4）（ 1966） 274 15 料去除过程中，墨尔本大学，墨尔本， 1994年。 16陈丁， 善低温预冷加工低碳钢断屑的工件， 学。工程。反式脂肪。 20（ 1998） 76 17 淋冷却方法的应用的实验研究。 在不锈钢加工，制造业。科学。英格兰： 甲。工程。国会博览会，旧金山， 国 3（ 1995） 165 18 Y. 桥大学出版社，剑桥， 2000年，制造业自动化。 19 U. 制系统，变结构， 1976年）。 20 Z. 雅 普诺夫矩阵方程系统的稳定性和控制，科学出版社（ 1995年）。 21 曦， Z， 于虚拟分解的广义控制高维 机器人系统结构复杂， 器人自动化 13（ 3）（ 1997） 411 22 JJ输出可以， 成的非线性系统的自适应滑模控制器，诠释。 3（ 6）（ 1986） 1631年至 1651年。 23 T. 金属切削，表面处理。 造及分销。技术。 12（ 1964）190 - 197 1 (2001) 953965 A of NC . 2324 6T 1 000; in 9 000; 000 of on NC is is on a NC is by a is on NC s is by a is to in in is to at m). is in a is on a 2001 . in 1,2. be in on as of or as a to on be to of of * 11(Y. 08901/$ - 2001 S 08 9 0 55 (0 0 )0 0 1 18 54 et (2001) 953965 in et a a 2 m 2. in to a Li et a ne of in 3. to in as as an to to to 46. im a to on a in to of on of 7. of so 8. of a to to in on a on a it to If be on NC be is as of it be a on NC of a a by a on by on of a in et a m 9. is on Li et a to 10. to a an m a s, 0th m. is to do is is at be in of a a 11. In he to 5 nm at of of m/of A is of of et (2001) 953965 955 is in of of it is 1214. is on a to of of to to at an on 15. a of at 16,17. in 340 m at of a as an a PC it be on 2. of 1 a a it so is by of as a it be by a of K) is by 1. of 2 m 56 et (2001) 953965 M) is . to as a as 2. xm) uV) to 18. q. (1) as t) (t) t) u(t) d(t) (3) is nd a of to of x In a is to or is a is to is to is It a of is of in of 19, so it in is of a a is as r l1/s 0 is a of of as q. (4) is of to S0) of to to x2. of K G 1 x be x(s) u(s) F (s) (1) 2 is of to G is is C K 1 x(t) (t) x(t) u(t) F (t) (2) as x , of l(x x) x (4) et (2001) 953965 957 0) so be at u) be it of is as an to a 20. a to as a if is S, d ), is 2 r r 0 is d is d is f of is of of he of d is 21: d r S (6) or in (k) (k 1) r (7) s is k is in is to on is 0 if if d d d + 0 0 (8) d 1 d of d d d ,d . be on of of in a 22. in to in in by of or on in up in hu et a to of so do or a a it at 21. is d to be q. (5) is to be 1 (dd) 2 V(t) M S (5) in a 958 et (2001) 953965 r (9) q. (4), it l x of be q. (3) q. (11) q. (10) q. (12) q. (6) q. (9), of V S(d d) (10) (11) (12) (13) (d d)(1 ) 0 q. (8). V(t) M C 0) K u S K S 2 (14) s s u 0 is u, is as s (15) u of is of x, is by a as 1, x , is by of of NS be so is to s is a 0,1. 3 of q. (15). 3. he is 4. is x ( C x K x u d) q. (15) in is S 1a (k) k 1) x (k) x (k 1) (16) et (2001) 953965 959 3. of 4. of on 9 5 52 9 3 5 , iN 60 et (2001) 953965 is 4340) a 540 of 00 is 5 070 % A I a 0 m is to on a .5 A 0 m, 8 m is to of to 3 SP is , of m, of .0 mm at a .0 mm/s. 4. on a NC on , C , as M .63 0 N s/37N/as 00 xof to is a in by N s/l1/s rN/is of do on of d , d ), 15) to a et (2001) 953965 0 N s/961 sl+rK N/4 KI0 N/mm s ID in of as of ID is In 0 V, in 1 V 0 m is 70 N by in K K /(0 2 370)0 4 D d 2 K K P I 0 0 370)370)0 4 5 step 1 (2001) 953965A of NC . 23246T 1 000; in 9 000; 000of on NC is on a NC is by a is on NC s by a is to in in is to at m). is in a is a 2001 in 1,2. be in as of or as a to on be to of of +1+Y. 08901/$ - 2001 900)00118et (2001) 953965in et a a 2 m 2. in to Li et a of in 3. to in as an to to to 46. im a to on a to of on of 7. of so 8. of a to in on a or on a it to If be on NC be as of it be to a NC of a a by a on on of a in et a m 9. is Li et a to 10. to a an m a s, 0th m. is to do is at be in of a a 11. In he to nm at of of m/of A of of et (2001) 953965is in of of it is 1214. is on a to of of to to at an on 15. a of at 16,17. 340 m =at of a as an a PC it be on of 1 a a it so by of as a it by a of K) is by 1. of et (2001) 953965M) is . to as as xm) uV)is:x(s)s+s)s)of to to 18. q. (1) as t)t)t)t)t) (2)t)t)t)t)t) (3)is to a of to of as of In a is to or is a is to is to is It a of is of in 19, so it in is of a is 11002x (4)l1/sis a of of as q. (4) is of S0) of to to x2. of et (2001) 953965x0) so be at u)be it of is as an to a 20. a to as a if is is to be S, is (t)d)is d is of is of of in a of dis 21:d6)or in k)110017)s is k is in is to on is 9260)d+of d d+. be on of in a 22. in to in in by of or on in up in hu et a to of so do or a a it at 21. is d to be q. (5)58 et (2001) 953965V11002(dd)(9)q. (4), it 1100511002x (10)of be q. (3) as:x1100211002(11)q. (11) q. (10) 1100211100211002(12)q. (12) q. (6) q. (9), of 11001110019260110011100113)1113491100111001(1113490 q. (8). V(t)1100211001110014)is u, is 110011100115)u of q. (15) in is of x, is by a as 1, x, is by of of NS be so is to k)110011aTxr(k) (16)s is ,1. 3 of q. (15)is 4. is et (2001) 9539653. of 4. of on iN 9 nd 52 9 5960 et (2001) 953965is 340) a 540 00 is 5 070 % I a 0 m is to on a .5 A 0 m, 8 to of to 3 SP is , of m, of .0 mm at .0 mm/on a NC on as .603N s/7N/mmas 00 Hzx=of to is a in by s=N s/mml=1/sr=N/is of do on 11002d+=+ 15) to a et (2001) 953965s+03N s/P=rN/I=04N/ID in of as of ID is In 01 V 0 m is 70 N by in D=02370)=04KP=02370)=02370)=045 of m is s, 1102150 in is by .1 mm a NC s is m to traver数控车床的六角回转刀架的架构设计 数控车床的六角回转刀架的机构设计 摘要 本文主要研究数控车床的六角回转刀架的机构结构和动作原理。六角回转刀架主要分为分度机构、液压机构、精定位机构三大机构。分度机构负责刀架的主要动作，精定位机构决定了刀架重复定位的精度。本文拼提出一套可行的设计方案，并就分度机构和精定位机构进行详细的研究和设计。其中分度机构的核心设计方案采用端齿盘离合器，精定位机构的核心设计方案采用插销机构。最终 ,完成了数控车床的六角回转刀架的机构设计。 关键词： 数控；车床；六角回转刀架；机构；设计 of of a of is it is of of is of a on of of 控车床的六角回转刀架的架构设计 目录 摘要 . I . 一章 绪论 . 错误 !未定义书签。 言 . 错误 !未定义书签。 控技术的发展趋势 . 错误 !未定义书签。 国数控机床的现状与发展前景 . 错误 !未定义书签。 动换刀技术及数控车床的自动换刀装置 . 错误 !未定义书签。 课题研究的内容 . 错误 !未定义书签。 第二章 自动换刀技术发展 . 错误 !未定义书签。 动换刀技术产生的背景及其意义 . 错误 !未定义书签。 动换刀装置的形式 . 错误 !未定义书签。 转刀架式自动换刀装置 . 错误 !未定义书签。 主轴换刀 . 错误 !未定义书签。 换主轴箱换刀 . 错误 !未定义书签。 刀库的自动换刀系统 . 错误 !未定义书签。 动换刀装置未来的发展方向 . 错误 !未定义书签。 第三章 数控车床的六角回转刀架的设计原理和依据 . 错误 !未定义书签。 控车床的六角回转刀架的换刀工程 . 错误 !未定义书签。 控车床的六角回转刀架的设计要求 . 错误 !未定义书签。 控车床的六角回转刀架的机构设计中的几个主要问题 . 错误 !未定义书签。 章小结 . 错误 !未定义书签。 第四章 数控车床的六角回转刀架的机构设计 . 错误 !未定义书签。 控车床的六角回转刀架的分度机构结构设计 . 错误 !未定义书签。 度机构结构设计的总思路 . 错误 !未定义书签。 度机构的刀架主轴设计 . 错误 !未定义书签。 活塞的设计 . 错误 !未定义书签。 齿盘离合器的设计 . 错误 !未定义书签。 度活塞的设计 . 错误 !未定义书签。 定位机构 活动插销机构设计 . 错误 !未定义书签。 位原理、设计思路 . 错误 !未定义书签。 料选择 . 错误 !未定义书签。 动插销机构的结构设计 . 错误 !未定义书签。 销机构的公差带设计 . 错误 !未定义书签。 插销轴进行校核 . 错误 !未定义书签。 核结论 . 错误 !未定义书签。 夹衬套的设计简述 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 致谢 . 错误 !未定义书签。 附录清单 . 错误 !未定义书签。 数控车床的六角回转刀架的机构设计 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 控车床的六角回转刀架的架构设计 数控车床的六角回转刀架的机构设计 摘要 本文主要研究数控车床的六角回转刀架的机构结构和动作原理。六角回转刀架主要分为分度机构、液压机构、精定位机构三大机构。分度机构负责刀架的主要动作，精定位机构决定了刀架重复定位的精度。本文拼提出一套可行的设计方案，并就分度机构和精定位机构进行详细的研究和设计。其中分度机构的核心设计方案采用端齿盘离合器，精定位机构的核心设计方案采用插销机构。最终 ,完成了数控车床的六角回转刀架的机构设计。 关键词： 数控；车床；六角回转刀架；机构；设计 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 he of of a of is it is of of is of a on of of 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 控车床的六角回转刀架的架构设计 目录 摘要 . I . 一章 绪论 . 1 言 . 1 控技术的发展趋势 . 2 国数控机床的现状与发展前景 . 3 动换刀技术及数控车床的自动换刀装置 . 4 课题研究的内容 . 5 第二章 自动换刀技术发展 . 6 动换刀技术产生的背景及其意义 . 6 动换刀装置的形式 . 6 转刀架式自动换刀装置 . 6 主轴换刀 . 9 换主轴箱换刀 . 9 刀库的自动换刀系统 . 10 动换刀装置未来的发展方向 . 11 第三章 数控车床的六角回转刀架的设计原理和依据 . 12 控车床的六角回转刀架的换刀工程 . 12 控车床的六角回转刀架的设计要求 . 13 控车床的六角回转刀架的机构设计中的几个主要问题 . 13 章小结 . 14 第四章 数控车床的六角回转刀架的机构设计 . 15 控车床的六角回转刀架的分度机构结构设计 . 15 度机构结构设计的总思路 . 15 度机构的刀架主轴设计 . 15 活塞的设计 . 17 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 端齿盘离合器的设计 . 21 度活塞的设计 . 28 定位机构 活动插销机构设计 . 29 位原理、设计思路 . 30 料选择 . 30 动插销机构的结构设计 . 30 销机构的公差带设计 . 31 插销轴进行校核 . 32 核结论 . 33 夹衬套的设计简述 . 33 参考文献 . 38 致谢 . 39 附录清单 . 错误 !未定义书签。 数控车床的六角回转刀架的机构设计 第一章 绪论 言 工业是世界经济的核心，而制造业又是工业的核心。制造业的发展直接关乎人类文明的发展。 蒸汽机的发明，启动了第一次工业革命。蒸汽机渐渐应用于生产制造业，例如纺织业的自动纺纱、自动织布机等，这些革命 性的应用提高了劳动生产率，不仅把劳动者从繁复枯燥的苦劳中解放出来，还促使产品的价格下降，对物质产品的民众话起了决定性的作用。劳苦人民可以用微薄的工资买到机器织的布，面包不再是贵族的专利，百姓家庭买得机器印刷的书本。而生产者由于提高了生产率，降低了劳动成本，获利比以前更丰厚。 在第一次工业革命的基础上， 19 世纪中后期，很多科学研究成果都应用到生产，各种新发明、新技术层出不穷，带来生产力的巨大飞跃，人们把这一历史进程称为第二次工业革命。 下面的表 示了第二次工业革命的主要成就。 表 要成就 （领域） 具体成果 对人类生产、生活产生的影响 电的广泛使用 1866年，德国人西门子研制发电机成功 19世纪 70年代，实际可用的发电机问世 19世纪 70年代，电动机制造出来 出现了集中供电的发电厂，输变电技术日益完善 电灯、电话、电车、电影放映机等电器产品纷纷涌现 改变了人类的生产和生活，人类由此进入 “电气时代 ” 内燃机的创制和使用 19世纪七八十年代，以煤气和汽油为燃料的内燃机相继问世 不久，以柴油为燃料的内燃机也研制成功 制造出用内燃机驱动的火车和轮船 发明新的交通工具汽车和 飞机 大大提高了工业部门的生产力，特别是迅速推动了交通运输领域的革新。 化学工业的发展 从煤和石油等原材料中，提炼出多种化学物质，并以此为工业原料，制成染料、塑料、药品、炸药和人造纤维等多种化学合成材料 大大丰富了人类的生活 钢铁工业等传统工业的进步 由于炼钢技术的改进，钢产量大幅提高 在制造业和建筑业中，人们越来越多地使用钢材取代 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 此不难看出，新技术的应用带来了可喜的革命性的变化。电力的发明使电动煤、钻地工具诞生，采矿业和石油业进入全新的发展领域；内燃机的发明不仅在交通领域取得突破，还使得工厂的设 备的功率大大提高，生产效率有惊人的提高；钢铁工业也由于电炉等新设备的发明而获得飞速发展。现代设备、装备在第二次工业革命中后期开始萌芽，同时，人们也意识到新技术应用于制造业，尤其是其中的装备技术，可以产生巨大的进步性发展。世界经济也从此进入“科技是第一次生产力”的竞争与发展共存的高效率时代。 在高效率时代，生产的效率决定了生产者或者资本家在竞争中的地位。福特汽车的生产线的诞生使得福特曾一度成为世界汽车霸主，这都得益于其高效率的生产技术。自从人们从生产设备的研发投入有了更显著的增加。目的只有一个，是生产设备自动 化、智能化，比对手更快的生产出更好质量的产品。以航空技术为代表的第三次工业革命正在当今展开。 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。数控技术成为当今制造业的核心研究领域之一。 控技术的发展趋势 随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（ 车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。 精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是 先进制造技术 的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为 5 大现代制造技 术之一，国际生产工程学会（ 其确定为 21 世纪的中心研究方向之一。对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 2. 5 轴联动加工和复合加工机床快速发展 采用 5 轴联动对三维曲面零件的加工，可用 刀具 最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为， 1 台 5 轴联动机床的效率可以等于 2 台 3 轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时， 5 轴联数控车床的六角回转刀架的机构设计 动加工可比 3 轴联 动加工发挥更高的效益。但过去因 5 轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比 3 轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了 5 轴联动机床的发展。 当前由于电主轴的出现，使得实现 5 轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型 5 轴联动机床和复合加工机床（含 5 面加工机床）的发展。 3. 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21 世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加 工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的 自动编程 、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。 数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造 模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。 4 重视新技术标准、规范的建立 关于数控系统设计开发规范 如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范 (研究和制定，世界 3 个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在 2000 年也开始进行中国的 控系统的规范框架的研究和制定。 数控标准是制造业信息化发展的一种趋 势。国际上正在研究和制定一种新的 统标准 其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。 出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。目前，欧美国家非常重视 研究，欧洲发起了 划 ( 国数控机床的现状与发展前景 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 前，中国已成为全 球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。过去只用于航空 ,汽车工业的数控机床，现在已越来越广泛的成为其他制造行的必要设备 , 而且技术发展也相当快速 ,令人惊叹。然而，我国的机械加工设备的数控化率，在 1999 年仅为 5 8，现在大约在 15 20之间。我国数控技术水平的提高已迫在眉睫。 我国目前各种门类的数控机床都能生产，水平参差不齐，有的是世界水平，有的比国外落后 10 15 年，但如果有国家的大力支持，追赶起来也不是什么太大的问题，例如： 2004 年，沈阳机床集团收购了德国西思机床公司，意义很大， 如果大力消化技术，可以缩短不少差距。大连机床公司也从德国引进了不少先进技术。上海一家企业购买了日本著名的机床制造商池贝。中国的制造业要实现从大国到强国，从低端到高端，从中国制造到中国创造的转变，一是要高技术化，二是要技术升级。当前，我国社会经济飞速发展使得中国制造技术正在发生日新月异的变化。但是，中国目前只是非创新产品的制造大国，靠劳动力、价格、资源和非竞争性的比较优势，在低端产品上占有一席之地。数控机床是现代制造业的关键设备，一个国家数控机床的产量和技术水平在某种程度上代表了这个国家制造业技术水平和竞争力 。最近 10 年来，随着我国国民经济持续快速健康发展，为满足制造业需求，国家每年花费 10 多亿美元引进数控机床，使我国制造业数控设备出现了大幅度快速增长的态势，我国的数控技术的发展呈现出前所未有的广阔前景。但与国外相比，我国制造数字化技术应用水平还比较低。面对这种挑战，我们一方面认识到自己的不足，另一方面要消化、吸收国外的先进技术，缩短与他们之间的差距，致力于解决提高数控设备工业应用水平，实现高速高效加工技术，具有重大的现实意义和深远意义。 动换刀技术及数控车床的自动换刀装置 数控机床的的出现对提高生 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。在这类多工序的数控机床中，必须待用自动换刀装置。 快速自动换刀技术是以减少辅助加工时间为主要目的，综合考虑机床的各方面因素，在尽可能短的时间内完成刀具交换的技术方法。 由此技术研制出来的产品叫做自动换刀装置。自动换刀装置应当满足换刀时间短、刀具重复定位精度高、足够的刀具储存量、刀库体积小以及安全可靠等基本要求。 数控车床是常见的数控机床，根据数控车床开发的自动换刀装置因数控车床的形式 、工艺范围和刀具的种类与数量不同而具有不同的形式，目前常用的是回转刀架式和带刀数控车床的六角回转刀架的机构设计 库的自动换刀装置。 回转刀架也称为转塔式刀架，它是数控车床上最常用，也是最简单的一种自动换刀装置。回转刀架使用回转头各刀座来安装或夹持各种不同用途的刀具，通过回转头的旋转分度定位来实现车床的自动换刀动作。回转刀架可以设计成四方刀架、六角刀架或圆盘式轴向装刀刀架等多种形式，其上可安装 4 把、 6 把或更多的刀具，并可按数控装置的指令换刀。 我国目前在生产中广泛使用的数控车床，而六角回转刀架虽然是上世纪开发的产品，但其结构具有当代自动换刀装 置的典型结构，且其实用性和较低的造价使得他仍被广泛应用于中小企业中。 本课题是关于数控车床的六角回转刀架的机构设计。 课题研究的内容 （ 1）对自动换到技术和自动换刀装置进行介绍。 包括其 结构、工作原理、相关数控技术的研究进展方向。 （ 2） 分析数控车床的六角回转刀架的发展，分析数控车床的六角回转刀架工作原理和结构组成。 （ 3）分析数控车床的六角回转刀架设计的原理和依据。 （ 4） 提出一套可行数控车床的六角回转刀架设计方案。 （ 5）对本文进行总结。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 二章 自动换刀技术发展 在第一章绪论中主要阐述了制造 业在经济发展中的核心地位，通过工业革命的意义说明了新技术在制造业发展中应用的重要启示，由此展现当今发展数控技术的重要性和必然性。同时展示了当今数控技术的发展特点，说明了自动换刀装置是目前数控技术自动化、自能化重要研究课题之一。本章将继续并相对详细地介绍自动换刀技术及其常见装置。 动换刀技术产生的背景及其意义 虽然数控技术在上世纪初就诞生于美国高校，但是其自动化还是不成熟的。例如，最初的数控系统是最简单的打孔机输入的计算机，但是数控编程部分的工作也是不少的工作量。又如我国 90 年代的制造业工厂大部分还是 使用手工进给的老旧车床。 90 年代中期，出现了大量的改造式数控机床，例如旧车床加数控系统。但这些改造只能使部分的进给功能自动化，生产还是离不开工人频繁的艰苦劳动。精度提高也是很有限的。 当然同期间西方国早就完成了其初步太空计划，也就是说，他们的数控技术发展已经使得世界最领先的位置，其产品精度也是当时最高级别的。可是，人们发现，尽管加工相对以前有了极大的的自动化和智能化，但是非切削时间还有很多的缩短空间，尤其是换刀的工序，原来的手工换刀耗时耗力，而且每次换刀都要重新对刀，不可避免的加入了人为精度误差。 上世纪中 后期，西方国家投入大量资源对自动换刀技术进行研究。到上世纪末，自动换刀装置已经在西方、欧洲、日本等发达地区普及。自动换刀装置的普及，极大地提高生产率和产品精度。典型的应用就是数控加工中心的机械手换刀和车削中心卧式换刀装置。美国在 21 世纪初高调发布和实施了新的太空计划 探索火星，并取得实质性的进展，充分展现了其航空器所达到的制造精度。无疑，这些数控技术的发展又使人类制造技术达到新的高度。 动换刀装置的形式 目前主要自动换刀装置有：回转刀架、换主轴换刀、更换主轴箱换刀和带刀库的自动换刀系统。 转刀架式自动换刀装置 回转刀架是一种最简单的自动换刀装置，常用于数控车床。可以设计成四方刀架、六角刀架或圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。回转刀架上分别安装着四把、六把或更多数控车床的六角回转刀架的机构设计 的刀具，并按数控装置的指令换刀。 回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工时的切削抗力。由于车削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置，对于数控车床来说，加工过程中刀具位置不进行人工调整，因此更有必要选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证回转刀架在每次转位之后，具有尽可能高的重复定位精度（一般为 一般情况下，回转刀架的换刀动作包括刀架抬起、刀架转位及刀架压紧等。回转刀架按其工作原理分为若干类型，如图 示。 图 示为螺母升降转位刀架，电动机经弹簧安全离合器到蜗轮副带动螺母旋转，螺母举起刀架使上齿盘与下齿盘分离，随即带动刀架旋转到位，然后给系统发信号螺母反转锁紧。 压缸拔爪棘轮棘爪电动机下齿盘上齿盘凸轮刀架销钉销钉刀架弹簧安全离合器蜗轮副螺母下齿盘上齿盘电动机端齿盘定位刀架内装信号盘(e)(d)(c)(b)(a)图 转刀架的类型及其工作原理 图 示为利用十字槽轮来转位及锁紧刀架（还要加定位销），销钉每转一周，刀架便转 1/4 转（也可设计成六工位等）。 图 示为凸台棘爪式刀架，蜗轮带动下凸轮台相对于上凸轮台转动，使其上、下端齿盘分离，继续旋转，则棘轮机构推动刀架转 90，然后利用一个接触开关或霍尔元件发出电动机反转信号，重新锁紧刀架。 图 示为电磁式刀架，它利用了一个有 10右拉紧力的线圈使刀架定位锁定。 图 示为液压式刀架，它利用摆动液压缸来控制刀架转位，图中有摆动阀芯、购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 爪、小液压缸；拨爪带动刀架转位，小液压缸向下拉紧，产生 10上的拉紧力。这种刀架的特点是转位可靠，拉紧力可以再加大，但其缺点是液压件难制造，还需 多一套液压系统，有液压油泄漏及发热问题。 图 示为数控车床的六角回转刀架，它适用于盘类零件的加工。这种刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制，其换刀过程如下： （ 1）刀架抬起。当数控装置发出换刀指令后，压力油由 A 进入压紧液压缸的下腔，活塞上升，刀架体抬起，使定位活动插销与固定插销脱离。同时，活塞杆下端的端齿离合器与空套齿轮结合。 A 架体 缸体 压盘 齿轮活塞杆固定插销齿条活动插销拉杆触头活塞齿条活塞杆A 数控车床的六角回转刀架 （ 2）刀架转位。当刀架抬起之后，压力油从 C 孔转入液压缸左 腔，活塞向右移动，通过连接板带动齿条移动，使空套齿轮作逆时针方向转动，通过端齿离合器使刀架转过60。活塞的行程应等于齿轮节圆周长的 1/6，并由限位开关控制。 （ 3）刀架压紧。刀架转位之后，压力油从 B 孔进入压紧液压缸的上腔，活塞带动刀架体下降。缸体的底盘上精确地安装六个带斜楔的圆柱固定插销，利用活动插销消除定位销与孔之间的间隙，实现反靠定位。刀架体下降时，定位活动插销与另一个固定插销卡紧，同时缸体与压盘的锥面接触，刀架在新的位置定位并压紧。这时，端齿离合器与数控车床的六角回转刀架的机构设计 空套齿轮脱开。 （ 4）转位液压缸复位。刀架压紧后， 压力油从 D 孔进入转位油缸右腔，活塞带动齿条复位，由于此时端齿离合器已脱开，齿条带动齿轮在轴上空转。 如果定位和压紧动作正常，拉杆与相应的接触头接触，发出信号表示换刀过程已结束，可以继续进行切削加工。 回转刀架除了采用液压缸驱动转位和定位销定位外，还可以采用电动机 及其它转位和定位机构。 主轴换刀 更换主轴换刀是带有旋转刀 具的数控机床的一种比较简单的 换刀方式。这种主轴头实际上就 是一个转塔刀库，如图 示。 主轴头有卧式和立式两种， 通常用转塔的转位来更换主轴头 ， 以实现自动换刀。在转塔的各个 主轴上，预先安装有各工序所需要的旋转刀具，当发出换刀指令时，各主轴头依次地转到加工位置，并接通主运动，使相应的主轴带动刀具旋转。而其它处于不加工位置上的主轴都与主运动脱开。 这种更换主轴换刀装置，省去了自动松、夹、卸刀、装刀以及刀具搬运等一系列的复杂操作，从而缩短了换刀时间，并提高了换刀的可靠性。但是由于空间位置的限制，使主轴部件结构尺寸不能太大，因而影响了主轴系统的刚性。为了保证主轴的刚性，必须限制主轴的数目，否则会使结构尺寸增大。因此，转塔主轴头通常只适用于工序较少、精 度要求不太高的机床，例如数控钻、铣床等。 换主轴箱换刀 有的数控机床像组合机床一样，采用多主轴箱，利用更换主轴箱达到换刀的目的，如图 示。主轴箱库 8 吊挂着备用主轴箱 2 7。主轴箱两端的导轨上，装有同步运行的小车和，它们在主轴箱库与机床动力头之间运送主轴箱。 根据加工要求，先选好所需的主轴箱，待两小车运行至该主轴箱处时，将它推到小车上，小车载着主轴箱与小车同时运动到机床动力头两侧的更换位置。当上一道工序完成后，动力头带着主轴箱 1 上升到更换位置，夹紧机构将主轴箱 1 松开，定位销 图 换主轴换刀 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 12109345867图 更换主轴箱换刀 从定位孔中拨出，推杆机构将主轴箱 1 推到小车上，同时又将小车上的待用主轴箱推到机床动力头上，并进行定位夹紧。与此同时，两小车返回主轴箱库，停在下次待换的主轴箱旁的空位。也可通过机械手 10 在刀库 9 和主轴箱 1 之间进行刀具交换。这种换刀形式，对于加工箱体类零件，可以提高生产率。 刀库的自动换刀系统 此类换刀装置由刀库、选刀机构、刀具交换机构及刀具在主轴上的自动装卸机构等四部分组成，应用最广泛。 图 示为刀 库装在机床的工作台（或立柱）上的数控机床的外观图。 立柱主轴箱机械手刀库主轴箱主轴刀具工件刀库图 刀库与机床为整体式的数控机床 图 刀库与机床为分体式的数控机床 图 示为刀库装在机床之外，成为一个独立部件的数控机床的外观图。此时，刀库容量大，刀具可以较重，常常要附加运输装置来完成刀库与主轴之间刀具的运输。 数控车床的六角回转刀架的机构设计 带刀库的自动换刀系统 ,整个换刀过程比较复杂。首先要把加工过程中要用的全部刀具分别安装在标准的刀柄上 ,在机床外进行尺寸预调整后 ,插入刀库中。 换刀时根据选刀指令在刀库上选刀，由刀具交换装置从刀库和主轴上取出刀具，进行刀具交换，然后将新刀具装入主轴，将用过的刀放回刀库。 采用这种自动换刀系统，需要增加刀具的自动夹紧、放松机构、刀库运动及定位机构，常常还需要有清洁刀柄及刀孔、刀座的装置，因而结构较复杂。其换刀过程动作多、换刀时间长。同时，影响换刀工作可靠性的因素也较多。 为了缩短换刀时间，可采用带刀库的双主轴或多主轴换刀系统，如图 示。由图可知，当水平方向的主轴在加工位置时，待更换刀具的主轴处于刀换刀位置，由刀具交换装置预先换刀，待本工序加工完 毕后，转塔头回转并交换主轴（即换刀）。这种换刀方式，换刀时间大部分和机加工时间重合，只需转塔头转位的时间，所以换刀时间短，转塔头上的主轴数目较少，有利于提高主轴的结构刚度，刀库上刀具数目也可增加，对多工序加工有利。但这种换刀方式难保证精镗加工所需要的主轴精度。因此，这种换刀方式主要用于钻床，也可以用于铣镗床和数控组合机床。 工件转塔头机械手刀库图 双主轴头换刀 动换刀装置未来的发展方向 随着数控技术的发展，自动换刀装置将朝高速换刀、更大刀具储存 量和更好的互换性方向发展。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 三章 数控车床的六角回转刀架的设计原理和依据 回转刀架也称为转塔式刀架，它是数控车床上最常用，也是最简单的一种自动换刀装置。回转刀架使用回转头各刀座来安装或夹持各种不同用途的刀具，通过回转头的旋转分度定位来实现车床的自动换刀动作。回转刀架可以设计成四方刀架、六角刀架或圆盘式轴向装刀刀架等多种形式，其上可安装 4 把、 6 把或更多的刀具，并可按数控装置的指令换刀。 我国目前 制造业 中广泛使用的数控车床六角回转刀架虽然是上世纪开发的产品，但其结构具有当代自动换刀装置的典型结构， 和相对成熟的 技术使得它极具经济性是使用性，它仍是我国大部分中小企业广泛使用的数控车床部件。 控车床的六角回转刀架的换刀工程 图 示为数控车床的六角回转刀架，它适用于盘类零件的加工。在加工轴类零件时可以换成四方刀架，它们底部测尺寸是相同的，互换更换起来非常方便，因此在数控车床中使用得很广泛。 这种刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制，其换刀过程如下四个步骤：活塞杆齿条活塞触头拉杆活动插销齿条固定插销活塞杆齿轮压盘缸体刀架体活塞 - 数控车床的六角回转刀架 （ 1）刀架抬起。当数控装置发出换 刀指令后，压力油由 A 进入压紧液压缸的下腔，活塞上升，刀架体抬起，使定位活动插销与固定插销脱离。同时，活塞杆下端的端齿离数控车床的六角回转刀架的机构设计 合器与空套齿轮结合 （ 2）刀架转位。当刀架抬起之后，压力油从 C 孔转入液压缸左腔，活塞向右移动，通过连接板带动齿条移动，使空套齿轮作逆时针方向转动，通过端齿离合器使刀架转过60。活塞的行程应等于齿轮节圆周长的 1/6，并由限位开关控制。 （ 3）刀架压紧。刀架转位之后，压力油从 B 孔进入压紧液压缸的上腔，活塞带动刀架体下降。缸体的底盘上精确地安装六个带斜楔的圆柱固定插销，利用活动插销消除定位销与孔 之间的间隙，实现反靠定位。刀架体下降时，定位活动插销与另一个固定插销卡紧，同时缸体与压盘的锥面接触，刀架在新的位置定位并压紧。这时，端齿离合器与空套齿轮脱开。 （ 4）转位液压缸复位。刀架压紧后，压力油从 D 孔进入转位油缸右腔，活塞带动齿条复位，由于此时端齿离合器已脱开，齿条带动齿轮在轴上空转。 如果定位和压紧动作正常，拉杆与相应的接触头接触，发出信号表示换刀过程已结束，可以继续进行切削加工。 回转刀架除了采用液压缸驱动转位和定位销定位外，还可以采用电动机 及其它转位和定位机构。 控车床的六角回转刀架的设计要求 回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工时的切削抗力。由于车削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置，对于数控车床来说，加工过程中刀具位置不进行人工调整，因此更有必要选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证回转刀架在每次转位之后，具有尽可能高的重复定位精度（一般为 控车床的六角回转刀架的机构 设计中的几个主要问题 分度机构是回转刀架的核心机构之一，要特别处理好分度的准确性。 刀盘是刀具装填机 构，也是分度机构直接作用的机构。刀盘在设计时要注意刀具的大小、材料的选择、大小和重量。 必须选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证回转刀架在每次转位之后，具有尽可能高的重复定位精度（一般为 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 转刀架的动作启动和结束是通过液压系统驱动的，而液压系统由数控系统的 此 统必须获得反馈信号。 章小结 本章分析了六角回转刀架的设计依据，分析了六角回转刀架的结构及 工作原理，提出了设计过程中要注意的几个问题。 数控车床的六角回转刀架的机构设计 第四章 数控车床的六角回转刀架的机构设计 回转刀架，它是数控车床上最常用，也是最简单的一种自动换刀装置。回转刀架使用回转头各刀座来安装或夹持各种不同用途的刀具，通过回转头的旋转分度定位来实现车床的自动换刀动作。它相对成熟的技术使其具有经济性和实用性，目前，我过大部分中小企业还在使用六角回转刀架，常见于数控车床上的自动换刀装置的应用。本课题对数控车床的六角回转刀架的机构设计具有现实意义。 控车床的六角回转刀架的分度机构结构设计 回转刀架的工作原理简单来 说，就是利用几何分度，在每个不同的分度上安装不同的刀具，并能根据指令进行转动定位。因此，分度机构是回转刀架的核心机构。 度机构结构设计的总思路 分度机构主要包括刀架主轴、主活塞、端齿盘离合器（分上下两个端齿盘）、分度齿条和分度活塞。因此，结构设计也围绕这五个方面进行。刀架主轴设计包括主轴的形状 /尺寸设计、材料选择；主活塞设计包括其形状 /尺寸、材料选择；端齿盘离合器的下端齿盘是不完全标准件，主要是上端齿盘是个特殊结构，要进行特别设计；分度齿条结构简单，主要考虑其长度；分度活塞主要考虑其与活塞杆连接 的结构。 分度机构主要作用是分度，其精度主要由液压系统和数控控制系统决定。而六角回转刀架的重复定位精度是由刀盘定位系统决定的，故分度机构定位精度没有作为重要设计要求。 设计原则：保重分度性能，尽量用常用的材料和常见结构，减低成本。 度机构的刀架主轴设计 刀架主轴的作用主要是为刀盘的分度转动提供转轴和扭矩传动，为刀盘的升高和压紧提供动力传动。主轴的设计包括其形状 /尺寸设计、材料选择。 虑到主轴作为刀架所受切削力的受力中心，材料应该选择具有一定强度和刚度的材料，同时由于经常转 动和抬压刀盘，故要求其具有耐磨性。查表 ，考虑到最常用的轴类材料是 45 钢，故选用 45 钢，调质处理。表 出了 45钢的力学性能。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 质碳素结构钢的力学性能 力学性能 | b/: 600 力学性能 | s/: 355 力学性能 | 5(%) : 16 力学性能 | (%) : 40 力学性能 | : 39 由于刀架的分度旋转速度低、扭矩小，故刀盘转动时主轴受到的扭矩相对很小；当刀架定位完毕，刀具切削工件时，主轴受到切削力，和 弯矩的作用，但是主轴外面有很厚的高强度铸钢包裹配合，同时 45 钢调制后具有很好的韧性和强度，力学性能良好，主要受力轴段轴径为 30，所以不需要校核。 2.。主轴的形状结构主要考虑轴向零件的定位特点。主轴上的零件主要是主活塞和端齿盘离合器，轴的两端制造螺纹用于顶端连接刀盘和底端轴向固定端齿盘。结构形状及相关参数如图 示。 根据现有的回转刀架产品常见主轴轴径，取 d1=d2=0。 轴环宽度 安装主活塞处的轴径。则由上公式得： 30=了减少主轴的体积，选 数控车床的六角回转刀架的机构设计 图 轴 由机械设计手册查到轴
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号