毕业设计-数控车床自动回转刀架设计【6张图纸】
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毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）题目：数控车床电动刀架设计学 生： 指 导 教 师： 专 业 班 级： 年 4 月 12 日1. 课题名称：数控车床电动刀架设计及控制2.课题研究背景：制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国或地区经济的实力，科技水平，生活水准和国防实力。国际市场的竞争归根到底是各国制造生产能力及机械制造装备的竞争。 自从20世纪60年代世界上第一台数控机床问世以来，随着计算机技术、微电子技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术和机械制造技术等各相关领域的发展，数控技术已成为现代先进制造系统(FMS，CIMS等)中不可缺少的基础技术。由于机床数控系统技术复杂，种类繁多。现在数控机床的“使用难、维修难”问题，已经是影响数控机床有效利用的首要问题。工业发达国家都非常注重机械制造业的发展，为了用先进技术和工艺装备制造业，机械制造装备工业得到先发展。对比之下，我国目前机械制造业的装备水平还比较落后，表现在大部分工厂的机械制造装备基本上是通用机床加专用工艺装备，数控机床在机械制造装备中的比重还非常低，导致“刚性”强,更新产品速度慢，生产批量不宜太小，生产品种不宜过多；自动化程度基本上还是“一个工人，一把刀，一台机床”，导致劳动生产率低下，产品质量不稳定。 因此，要缩小我国同工业发达国家的差距,我们必须在机械制造装备方面大下功夫，其中最重要的一个方面就是增加数控机床在机械制造装备中的比重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，因此其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。在一定程度上，刀架的结构和性能体现了机床的设计和制造技术水平。随着数控车床的不断发展，刀架结构形式也在不断翻新。其中按换刀方式的不同，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。其中，带刀库的数控加工中心自动换刀装置自1958年研制成功以来，其机械结构和控制方式不断得到改进和完善，形式多种多样，目前常见的有更换主轴头换刀以及带刀库的自动换刀系统。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。目前国内数控刀架以电动为主，分为立式和卧式两种。立式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。电动刀架是数控车床重要的传统结构，合理地选配电动刀架，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，提高加工精度与加工精度的一致性等等。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需配备易于控制的电动刀架，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。 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。 数控刀架的市场分析：国产数控车床将向中高档发展，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。3. 课题研究意义： 意义：自动换刀系统是数控车床的重要组成部分。刀具夹持元件的结构特性及它与机床主轴的联络方式，将直接影响机床的加工性能。刀库结构形式及刀具交换装置的工作方式，则会影响机床的换刀效率。自动换刀系统本身及相关结构的复杂程度，又会对整机的成本造价产生直接影响。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。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。(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。 通过对自动换刀系统的分析和研究培养了自己进行综合分析和提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的。通过对文献的查阅和了解培养了自己调查研究，熟悉有关技术政策，运用国家标准、规范、手册、图册等工具书，进行设计计算、数据处理、编写技术文件的独立工作能力。通过对总体方案的分析与设计使自己建立正确的设计思想；初步掌握解决本专业工程技术问题的方法和手段；从而使自己受到一次工程师的基本训练。4.设计（论文）的主要内容1. 总体结构设计，包括减速传动机构的设计、上刀体锁紧与精定位机构的设计、刀架抬起机构的设计；2. 分析自动回转刀架的工作原理；3. 主要传动部件的设计计算；4. 电气控制部分设计，包括硬件电路和控制软件的设计；5. 绘制装配图，零件图。打印图纸。编写毕业论文。5.方案设计（论文）回转刀架的工作原理及过程回转刀架的工作原理立式数控车床回转刀架由固定部分（刀架基座或下刀体），转动部分（刀架座或上刀体）和驱动电动机三部分组成，并采用了卧轴外露式电动机布局。回转刀架的工作过程本设计回转刀架的工作原理为机械螺母升降转位式。工作过程可分为刀架抬起、刀架转位、刀架定位并压紧等几个步骤，其工作过程如下： 刀架抬起当数控系统发出换刀指令后, 通过接口电路使电机正转, 经传动装置2、驱动蜗杆蜗轮机构1、蜗轮带动丝杆螺母机构8逆时针旋转 ,此时由于齿盘3、4处于啮合状态，在丝杆螺母机构8转动时，使上刀架体产生向上的轴向力将齿盘松开并抬起,直至两定位齿盘3、4 脱离啮合状态,从而带动上刀架和齿盘产生“上台”动作。 刀架转位当圆套8逆时针转过150时，齿盘3、4完全脱开，此时销钉准确进入圆套8中的凹槽中，带动刀架体转位。 刀架定位 当上刀架转到需要到位后（旋转90、180或270），数控装置发出的换刀指令使霍尔开关9 中的某一个选通,当磁性板10 与被选通的霍尔开关对齐后,霍尔开关反馈信号使电机反转,插销7在弹簧力作用下进入反靠盘 5地槽中进行粗定位，上刀架体停止转动，电机继续反转，使其在该位置落下，通过螺母丝杆机构7使上刀架移到齿盘3、4 重新啮合, 实现精确定位。 刀架压紧刀架精确定位后，电机及许反转，夹紧刀架，当两齿盘增加到一定夹紧力时， 电机由数控装置停止反转，防止电机不停反转而过载毁坏，从而完成一次换刀过程。6. 进度安排第一周 收集资料，阅读文献；第二周 编制开题报告； 第三周 外文翻译；第四周 总体方案设计；第五周 控制系统传感器设计和选型；第六周 控制系统电气元件设计和选型；第七周 控制系统硬件电路设计；第八周 液压系统设计； 第久周 变频器选型设计、硬件电路设计； 第十周 控制系统原理图、接线图、面板布置图设计；第十一周 控制系统程序流程图以及程序设计；第十二周 整理说明书；第十三周 整理说明书；第十四周 编写设计计算说明书，形成毕业设计全部文件，准备答辩。第十五周 毕业答辩7.文献查阅概况 参 考 文 献1 李洪.实用机床设计手册M.沈阳：辽宁科学技术出版社，19992 吴宗泽.机械设计实用手册M.北京：化学工业出版社，19993 徐起贺.机械设计基础M.北京：科学出版社，20074 王志伟，孟玲琴.机械设计基础课程设计M.北京：北京理工大学出版社，20075 韩鸿鸾，吴海燕.数控机床机械维修M.北京：中国电力出版社，20086 刘静香.工程力学M.郑州：河南科学技术出版社，20067 王永章，杜君文，程国全.数控技术M.北京：高等教育出版社，20018 王爱玲.数控机床故障诊断与维修M.北京：机械工业出版社，20099唐利平.数控车削加工技术.北京：机械工业出版社，201110朱勇.数控机床编程与加工.北京：中国人事出版社，2011 11关雄飞.数控加工工艺与编程.北京：机械工业出版社，2011 12周虹.使用数控车床的零件加工.北京：清华大学出版社，2011 13刘虹.数控加工编程及操作.北京: 机械工业出版社，201114张士印，孔建.数控车床加工应用教程.北京：清华大学出版社，2011 15A.-M. Le Ray;H.Gautier; J.-M. Bouler A new technological procedure using sucrose as porogen compound to manufacture porous biphasic calcium phosphate ceramics of appropriate micro- and macrostructure CERAMICS INTERNATIONAL 2010, 36(1)摘要：In the domain of implantable materials, the porosity and pore size distribution of a material in contact with bone is decisive for bone ingrowth and thus the control of the porosity is of great interest. The use of a new porogen agent, i.e. sucrose is proposed to create a porosity in biphasic calcium phosphate blocks. The technological procedure is as follows: sucrose and mineral powder are mixed, then compressed by isostatic compression and sintering finally eliminates sucrose. Blocks obtained were compared to a manufactured product: TriositeR (Zimmer, Etupes, France) which porosity is created through a naphthalene sublimation process. Results have shown that the incorporation of sucrose allows the preparation of porous blocks with controlled porosity varying from 40 to 80% and with macro-, meso- and microporosity characteristics depending on the percentage of sucrose added as well as on the granulometry of both sucrose and mineral powder.16NECULAICATA LIN LUNGU Achieving Procedure of a Kinetic Model to Predict the Influence of the Process Global Temperature on a Technological Alcoholic Fermentation II.An Arrhenius type Kinetic Model Revista de Chimie 2008;59(4) 摘要：The aim of the present work is to offer a practical methodology to realise an Arrhenius type kinetic model for a biotechnological process of alcoholic fermentation based on the Saccharomyces cerevisiae yeast.Using the experimental data we can correlate the medium temperature of fermentation with the time needed for a fermentation process under imposed conditions of economic efficiency. 17Mahmut Eksioglu ; Kemal Kizilaslan Steering-wheel grip force characteristics of drivers as a function of gender, speed, and road condition International Joumal of Industrial Ergonomics 2008;38（3/4）摘要：This paper presents the results of a steering-wheel grip force study of male and female drivers driving an automobile on two different road conditions (smooth and rough asphalt) at two different speeds (45mph = 72 km/h and 65mph = 105 km/h). Thirteen subjects (males and females) participated in this study. The force measurements were made through a custom-made capacitive pressure mapping system wrapped around the steering wheel. Results indicated significantly higher absolute force and net grip force values for the male drivers in comparison to the female drivers. On the other hand, the vehicle speed and the road condition did not significantly affect these response variables.18Mahmut Eksioglu Relative optimum grip span as a function of hand anthropometry International Juornal of Industrial Ergonomics 2004; 34(1)摘要：This study investigates the optimum grip span relative to an individuals hand anthropometry (ROGS) for an isometric power grip exertion. Maximum voluntary isometric grip force (MVGF), muscular activity (EMG) and subjective rating (SR) were used as criteria. Two complementary experiments were conducted. In both experiments, nine different widths of span, separated with 0.5cm intervals, were tested across
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