数控车床数控回转刀架图Word格式文档下载.docx

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mm）

刀架底座：

170*166*50

旋转托盘：

146*126*32

（其他参数另附图纸）

3．参考文献：

《机械设计教程》机械工业出版社

《数控机床使用说明书》

数控机床实验室资料以及网上相关资料查询

4．毕业设计（论文）进度计划

起迄日期

工作内容

备注

2011年1月10日

2011年1月15日

2011年1月27日

2011年2月10日

2011年2月18日

2011年2月22日

2011年3月1日

2011年3月7日

2011年3月13日

2011年3月18日

2011年3月24日

2011年3月27日

获得毕业论文的命题；

向老师请教有关设计的要点

整理相关资料，开始制作论文的前期准备，并做好计划。

在网上浏览收集数控车床回转刀架相关资料

查阅学院数控机床实验室里有关机床刀架的资料

制作完论文的大体提纲，并提交指导老师进行修改；

使用制图软件按照测绘结果进行造型并整理好相关资料

完成论文的造型部分，提交指导老师修改；

开始进行论文理论文字部分的总结；

初步完成论文，并提交给指导老师修阅；

完成该命题论文的第四次修改，再次提交指导老师审阅；

完成最后一次修改，完成论文制作；

教研室审核意见：

主任

年月日

一、对虚拟制造的认识：

际上有代表性的文献，对虚拟制造给出如下定义：

虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质实现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上群组协同工作，实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验，以及企业各级过程的管理与控制等产品制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。

　　可以看到，“虚拟制造”虽然不是实际的制造，但却实现实际制造的本质过程，是一种通过计算机虚拟模型来模拟和预估产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题，提高人们的预测和决策水平，使得制造技术走出主要依赖于经验的狭小天地，发展到了全方位预报的新阶段。

虚拟现实（VirtualReality）技术是使用感官组织仿真设备和真实或虚幻环境的动态模型生成或创造出人能够感知的环境或现实，使人能够凭借直觉作用于计算机产生的三维仿真模型的虚拟环境。

基于虚拟现实技术的虚拟制造（VirtualManufacturing）技术是在一个统一模型之下对设计和制造等过程进行集成，它将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上。

　　其目的是在产品设计阶段，借助建模与仿真技术及时地、并行地、模拟出产品未来制造过程乃至产品全生命周期的各种活动对产品设计的影响，预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等等。

从而更加有效地、经济地、柔性地组织生产，增强决策与控制水平，有力地降低由于前期设计给后期制造带来的回溯更改，达到产品的开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最大化

二、对数控车床刀架整体了解

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

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。

数控转塔刀架的动作循环为：

T指令（换刀指令）

刀盘放松（抬起）

转位

刀位检测

预分度

精确定位

刀具锁紧

结束，答复信号。

1.4.技术性能与发展趋势

数控转塔刀架的技术发展很快，现正逐步形成标准定型产品。

我国数控转塔刀架标准草案中所规定的主要技术性能如下：

1.4.1.精度

定位精度要求高，一般要求工位目标位置重复定位精度在

，刀槽的工作位置定位精度在0.03-0.05

。

各种形位公差为

因此定位机构均采用精密多齿盘。

先进工艺用浮硬齿面对研,重复定位精度可高达

另外,刀盘加工趋向用淬火硬磨削,以获得刀槽精度的长期保持性及高的刚度。

1.4.2.运转性能

主要是转位时间和转位频率。

先进水平一次转位周期0.3—ls,最快己达0.lS。

分度频率为600—1000次/h。

双向转位就近换刀（最短路程换刀）的结构正在开发应用,如双向滚子端面凸轮机构,可显著缩短换到周期。

为了克服刀盘高速转位引起的惯性冲击,使用恰当的缓冲元件是其发展趋势。

1.4.3.润滑与密封

目前趋向于开发能终生润滑的产品,即在使用全过程中,不需要用户再采取任何润滑措施。

因工作环境恶劣,对密封性能要求很高,通常规定在刀架体内棋道压力105pa气路,浸入装有防锈液的试验箱内,在规定时间内,不得有漏气现象。

1.4.4.负载能力与刚度

数控转塔刀架的负载能力与刚度,除了与有关零件的尺寸、形状、结构等有关外,受刀盘锁紧力影响也很大。

一般小型产品锁紧力为

左右,高性能产品可达

以上。

对数控转塔刀架的静刚度目前尚无规范要求,有的企业标准已经提出测详见定,但缺乏数据指示。

对动刚度,动态性能,在生产实践中反映出其影响明显,但也无可靠数据指示提出,这些方面是今后研究开发中的重要方向。

1.4.5可靠性方面

可靠性是产品性能的综合反映。

对转塔刀架目前一般要求平均无故障时间（MTBF）为

次,高级的已经达到

次以上,国内产品在设方面亟待提高。

1.5现代典型数控转塔刀架的结构分析

1.5.1.液压式

这类刀架用液压缸实现刀盘锁紧,低速大扭矩液压马达驱动刀盘转位。

液压缸可获得很大的锁紧力,故刀架刚性很好。

该机构适用于重负荷切削,且易双向转位就近换刀,大型数控车床应用较多。

近年已开发出将液压马达和滚珠式预分度机构合为一体的液压分度马达（IndexMotor）。

可使刀架简化,重复定位精度可达

刀盘加速时间仅为0.1S,有较好的应用前景。

1.5.2.液压机械式

这类刀架用液压缸锁紧刀盘,转位和预分度则用点电机通过机械传动装置实现,如槽轮机构。

目前趋向采用动态性能较好的间歇凸轮转位机构。

1.5.3.电动势

这类刀架以电机为动力源,使用方便,应用最多。

主要形式有以下几种：

（1）单面凸爪锁紧式

是我国自行开发的小型产品刀盘主轴上固联有单向凸爪离合器的右半。

电机经蜗轮传动使主动凸爪（离合器左半）正向旋转,两个半离合器结合,两定位多齿盘觉分开啮合,刀盘转位。

到位后反向旋转,刀盘转动被预分度机构的定位销阻止,由于凸爪斜面作用使离合器左右两半分离,使刀盘右移实现定位锁紧。

此形式结构紧凑,但锁紧力靠机构的弹性变形产生,调整较难,主轴刚度不宜大,适用于低速低载,如仪表及床上使用。

（2）双插销反靠式

这类刀架以T形丝杠螺母机构产生锁紧力。

电机正转时丝杠移动使两多齿盘分离，再由反靠盘及插销带动刀盘转动到位,检测装置发讯时电机反转,插销向预分度糟反靠实现预分度。

由于另一端插销斜面作用,反靠盘与之分离,电机继续反转则使丝杠连同刀盘反向位移至多齿盘啮合锁紧。

该刀架转位周期为

不能双向转位。

因只用一个传动链实现动作循环,各动作协调由一特殊双插销机构实现,故结构紧凑,锁紧可靠,成为国内中、低档数控车床采用的主要机型。

（3）双向滚子端面凸轮锁紧式

这类刀架采用正反方向均可实现转位锁紧的滚子端面凸轮机构,能就近换刀。

二、课题研究的任务及详细步骤：

1.任务及要求：

3、将造型完成部件进行装配，完成刀架装配拓展功能

2.步骤：

1、选好研究对象，对刀架的整体构造做一个初步的分析，确定好制作步骤。

2、对数控车床刀架进行数据的采集。

3、整理数据并运用制图软件进行造型。

3.绘制要点：

基本结构使用拉伸工具先绘制出基本构造

运用去除材料的方法切去其他部分

螺纹绘制插入螺旋扫描切口常穿右完成选草绘面正向缺省需要中心线+画轨迹输节距三角形截面打钩

使用镜像和阵列绘制所有的紧固螺丝提高绘图效率。

绘制其他部分完成造型

四、心得体会

本论文在梁粟老师的悉心指导下完成的，从课题选择到具体构思和内容，无不凝聚着老师的心血和汗水，这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。

不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于梁老师的认真负责和无私奉献，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。

正是有了他的悉心帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向梁粟老师表示由衷的谢意！