快速移动微进给车床刀架设计.docx

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快速移动微进给车床刀架设计

摘　要

本设计介绍一种检测机构,可测量刀具与工件之间的受力情况，并根据受力情况，对刀具的对刀位置进行自动调节。

力产生的信号反馈给传感器，传感器把力信号转换成电信号，然后传给计算机，最后由计算机处理及控制，达到快速移动微进给的目的。

以往普通车床（如C6140）的对刀采用的是肉眼和经验，既费时预留余量又不准确。

本课题就是针对此现象对车床的刀架进行改造，使其能实现快速移动，准确对刀，使同样的机床能加工出更高精度的零件。

本设计主要包括机床刀架方案设计；运动系统结构设计；刀座体的结构设计及传感器与刀座连接部分的设计；经改进后的车床其对刀自动化程度高，对刀时间短而快，为下一道工序预留加工余量更加准确，达到了预期的目的。

关键词:

检测机构；传感器；快速；微进给；对刀；精度

Abstract

Inthispaper,wewillintroduceatestingorganization,whichcanmeasuretheforceconditionbetweentoolandworkpiece,andautomaticallyadjuston-knifepositionofthetoolsaccordingtotheforces.thesignalsgeneratedbyforcefeedbacktothetransducer,thentransducertransformtheforcesignalsintoelectricalsignalsandconducttothecomputer.finally,handledandcontroledbythecomputertoachievethepurposeoffastmovingandmicro-feed.

Inthepast,theon-knifeofthemachinetoolisdependingoneyesandexperience,whichistime-consumingandinaccuracy.Thethesisofthispaperisfocusonimprovingtheturretforachievingthepurposeoffastmoving,on-knifeaccuratelyandworkingoutamorehigh-accuracypartsonthesamelathe.thispapermainlydescribethedesignoftheturretprogramofmachinetool,thedesignofthestructureofthemotionsystemandthedesignoftheconnectionbetweenthetransducerandthetoolholder.Afterthat,themechinetoolcanincreasethedegreeofautomation,shortenthetimeofon-knife,bemoreaccuratetopreparethemachinemarginforthenextandachievetheexpectedgoals.

Keywords:

testingorganizations;transducers;fastmoving；micro-feed;on-knife；accuracy

1绪论

1.1研究的背景与目的

随着科学技术突飞猛进的发展，使多学科之间的融合与渗透变得越来越重要，从而形成了新的研究方向，机电一体化技术被广泛应用于行业的各个角落，它是集机械技术，计算机技术，伺服驱动技术，自动控制技术，检测传感技术，网络通信技术，系统整体技术为一体的学科，而本课题（快速移动微进给车床刀架设计）的研发正是该技术的具体应用。

以往普通车床（如C6140）的对刀采用的是肉眼和经验，既费时预留余量又不准确。

本课题就是针对此现象对车床的刀架进行改造，使其能实现快速移动，准确对刀，使同样的机床能加工出更高精度的零件。

经改进后的车床其对刀自动化程度高，对刀时间短而快，为下一道工序预留加工余量更加准确，达到了预期的目的。

此次主要研究的是在普通机床上使用的检测装置，对刀具位置进行预测量，并根据测量结果实现实现快速微进给，使机床能有更高的精度和效率。

主要内容有：

机床刀架方案设计；运动系统结构设计；刀座体的结构设计;传感器与刀座连接部分的设计以及介绍传感器的情况。

1.2切削加工

车床加工是机械加工的一部份。

车床加工主要用车刀对旋转的工件进行车削加工。

在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。

切削加工的原理：

工件旋转，车刀在平面内作直线或曲线移动的切削加工。

车削一般在车床上进行，用以加工工件的内外圆柱面、端面、圆锥面、成形面和螺纹等。

车削内外圆柱面时，车刀沿平行于工件旋转轴线的方向运动。

车削端面或切断工件时，车刀沿垂直于工件旋转轴线的方向水平运动。

如果车刀的运动轨迹与工件旋转轴线成一斜角，就能加工出圆锥面。

车削成形的回转体表面，可采用成形刀具法或刀尖轨迹法。

车削时，工件由机床主轴带动旋转作主运动；夹持在刀架上的车刀作进给运动。

切削速度v是旋转的工件加工表面与车刀接触点处的线速度（米／分）；切削深度是每一切削行程时工件待加工表面与已加工表面间的垂直距离（毫米），但在切断和成形车削时则为垂直于进给方向的车刀与工件的接触长度（毫米）。

进给量表示工件每转一转时车刀沿进给方向的位移量（毫米／转），也可用车刀每分钟的进给量（毫米／分）表示。

用高速钢车刀车削普通钢材时，切削速度一般为25～60米／分，硬质合金车刀可达80～200米／分;用涂层硬质合金车刀时最高切削速度可达300米／分以上。

车削一般分粗车和精车（包括半精车）两类。

粗车力求在不降低切速的条件下，采用大的切削深度和大进给量以提高车削效率,但加工精度只能达IT11,表面粗糙度为Rα20～10微米；半精车和精车尽量采用高速而较小的进给量和切削深度，加工精度可达IT10～7,表面粗糙度为Rα10～0.16微米。

在高精度车床上用精细修研的金刚石车刀高速精车有色金属件,可使加工精度达到IT7～5,表面粗糙度为Rα0.04～0.01微米，这种车削称为"镜面车削"。

如果在金刚石车刀的切削刃上修研出0.1～0.2微米的凹、凸形,则车削的表面会产生凹凸极微而排列整齐的条纹,在光的衍射作用下呈现锦缎般的光泽,可作为装饰性表面，这种车削称为"虹面车削"。

车削加工时，如果在工件旋转的同时，车刀也以相应的转速比（刀具转速一般为工件转速的几倍）与工件同向旋转，就可以改变车刀和工件的相对运动轨迹，加工出截面为多边形（三角形、方形、棱形和六边形等）的工件。

如果在车刀纵向进给的同时，相对于工件每一转，给刀架附加一个周期性的径向往复运动，就可以加工凸轮或其他非圆形断面的表面。

在铲齿车床上，按类似的工作原理可加工某些多齿刀具（如成形铣刀、齿轮滚刀）刀齿的后刀面，称为"铲背"。

生车削加工是一种最常见、典型的切削加工方法。

在普通外圆车削加工中的表面成形运动是由两种运动组成。

一是，工件的旋转运动，它是切除多余金属以形成工件新表面的基本运动。

二是，车到的纵向（或横向）移动，它保证了切削的连续进行。

根据这两个运动在切削过程中起的作用不同，将工件的旋转运动称为车削加工上的主运动，而刀具的移动则是进给运动。

在这两个运动合成的切削运动作用下，工件表面的一层金属不断被车刀切下来并转变为切削，从而加工出所需的工件新表面

切削加工的特点：

首先生产效率高，可以加工形状复杂、精度要求高的零件，还有一些普通机床不能或不便加工的零件，装夹定为后能加工多道工序，加工质量稳定，减轻工作者的劳动强度。

不适宜：

余量很大。

装夹找正困难的单件活。

数控车削干活快，同时机器相对普通机床来说容易坏。

它的特点具体表现在：

易于保证工件各加工面的位置精度具体表现在：

例如易于保证同轴度要求：

利用卡盘安装工件，回转轴线是车床主轴回转轴线。

利用前后顶尖安装工件，回转轴线是两顶尖的中心连线。

易于保证端面与轴线垂直度要求由横溜板导轨，与工件回转轴线的垂直度。

　　切削过程较平稳避免了惯性力与冲击力，允许采用较大的切削用量，高速切削，利于生产率提高。

　　适于有色金属零件的精加工：

有色金属零件表面粗糙度大Ra值要求较小时，不宜采用磨削加工，需要用车削或铣削等。

用金刚石车刀进行精细车时，可达较高质量。

　　刀具简单：

车刀制造、刃磨和安装均较方便。

1.3国内外概况

1.3.3对刀方法：

1.3.1.1试切法对刀

试切法对刀是实际中应用的最多的一种对刀方法。

工件和刀具装夹完毕，驱动主轴旋转，移动刀架至工件试切一段外圆。

然后保持X坐标不变移动Z轴刀具离开工件，测量出该段外圆的直径。

将其输入到相应的刀具参数中的刀长中，系统会自动用刀具当前X坐标减去试切出的那段外圆直径，即得到工件坐标系X原点的位置。

再移动刀具试切工件一端端面，在相应刀具参数中的刀宽中输入Z0，系统会自动将此时刀具的Z坐标减去刚才输入的数值，即得工件坐标系Z原点的位置。

1.3.1.2对刀仪自动对刀

现在很多车床上都装备了对刀仪，使用对刀仪对刀可免去测量时产生的误差，大大提高对刀精度。

由于使用对刀仪可以自动计算各把刀的刀长与刀宽的差值，并将其存入系统中，在加工另外的零件的时候就只需要对标准刀，这样就大大节约了时间。

需要注意的是使用对刀仪对刀一般都设有标准刀具，在对刀的时候先对标准刀。

1.3.2数控技术

数控技术是现代加工中最实用的技术之一，是机械加工制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，是提高产品质量、提高加工生产效率必不可少的技术手段。

中国在加入世贸组织后，正在逐步变成“世界制造中心”并开始了从劳动密集型向技术型转变的过程。

为了增强竞争能力，许多制造企业已开始广泛使用先进的数控技术。

但是，我国制造业与国际先进工业国家相比存在着很大的差距。

据统计，制造业较发达的德国、美国、日本等国家的数控机床占生产设备的70％以上，而我国制造业数控机床的拥有量不足总量的2％；虽近几年来每年都以30％以上的速度在增长，而从另一方面来看，我国现有的有限数量的数控机床却未能充分利用。

虽然原因是多方面的，但数控人才的匮乏无疑是主要原因之一。

由于数控机床实现的是自动加工，所以减少了机床操作人员素质高低等因素带来的人为误差，提高了同一批零件的一致性。

数控机床可以有效地减少零件的加工时间和辅助时间。

数控机床的主轴转速和进给量的调整范围大，允许机床进行大切削量的强力切削；数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间。

数控机床目前正进入高速加工时代，提高了生产效率。

相对普通机床，数控机床的加工效率一般能提高2～3倍，甚至十几倍，主要体现在以下几个方面：

①一次装夹能完成多道工序加工，省去了普通机床加工的多次更换工种、工序间的转件以及划线、装夹等工作。

②简化了机床夹具及专用夹具等。

由于是一次装夹完成加工，所以相对于普通机床多工序的夹具减少了；有时也用到专用夹具，但由于数控机床的超强功能，因此夹具的结构也可得到简化。

（3）减轻了操作人员的劳动强度，改善了劳动条件。

高度智能化的数控系统使数控机床的操作由体力型转为智能型；部分数控机床采用全封闭防护罩，液压卡盘、液压尾座等，可以有效保持工作环境的清洁和减轻操作者的劳动强度。

1.3.3车削技术九大产品

车削技术九大产品