工位刀架设计.docx

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工位刀架设计

目录

摘要................................................................................................................................I

Abstract.......................................................................................................................II

1绪论.........................................................................................................................1

1.1数控机床产生的背景及现实意义....………………………………………………………..1

1.2国内外数控机床的发展现状………………………………………………………………..2

1.3自动回转刀架的发展趋势..…………………………………………………………………..3

2系统与总体结构设计.............................................................................................................5

2.1自动控制系统设计……………………………………………………………………………5

2.2总体结构设计…………………………………………………………………………………5

2.2.1自动刀架的分类……………………….………………………………………………5

2.2.2刀架的抬起……………………………………………….……………………………6

2.2.3刀架的回转和选位.......………………………………………………………………..7

2.2.4刀架的下降、定位和压紧…………………………………………………………….7

2.2.5减速传动机构的设计………………………………………………………….………8

3电机的选择及传动蜗杆副的设计…………………………………..……………………9

3.1电动机的选择………………………………………………………………….…...…………9

3.2蜗杆副的选用…………………………………………………………………...…………….9

3.3蜗杆副的设计………………………………………………………………………………...10

3.3.1按齿面接触疲劳强度设计……………………………………………………………10

3.3.2校核涡轮齿根弯曲疲劳强度…………………………………………………………12

3.3.3蜗杆的设计计算………………………………………………………………………12

3.4蜗杆传动的润滑……………………………………………………………………………...13

4自动回转刀架的工作原理...................................................................................................14

5电气控制部分设计..............................................................................................................16

5.1机电系统的分类及组成…………………….………………………………………………..16

5.2硬件电路的设计……………………………………….……………………………………..17

5.3控制软件的设计…………………………………….………………………………………..19

结论..............................................................................................................................................22

参考文献.....................................................................................................................................23

致谢............................................................................................................................24

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。

本设计主要对总体结构设计、主要传动部件的设计和电气控制部分设计计算。

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及刀架抬起机构的设计，蜗杆副的设计计算，以及硬件电路及控制软件的设计。

本设计的自动回转刀架控制系统电路简单，可靠性高，有效地解决了传统机床换刀主要依靠手工换刀，辅助时间长，精度不高，累积误差大，加工出的产品既费时且质量不如数控加工的问题，也为车床数控改造中的自动换刀问题提供一种有效的解决途径。

关键词：

数控机床；系统控制；自动回转刀架

Abstract

CNClathe’stoolcarrierisanimportantpartofmachine.Knifeusedforcuttingtoolclamping,itsstructuredirectlyaffecttheefficiencyofmachinetools,cuttingandcutting.Therefore,CNClatheturretdesignisgoodorbad,highefficiencyandlowwillhaveadirectimpactonprocessingtimeandqualityoftheproduct,therebyaffectingtherapiddevelopmentofmanufacturingsector.

Thisdesignmainlyontheoverallstructuraldesign,primarilythedesignoftransmissioncomponentsandelectricalcontroldesignandcalculation.Includingreductiondrivemechanismdesign,thecutterbodylockandprecisionpositioningmechanismdesignandthedesignofturretliftingbodies,wormgeardesigncalculations,aswellashardwarecircuitsandcontrolsoftwaredesign.

Thedesignoftheautomaticrevolvingturretcontrolsystemissimple,reliableandeffectivesolutiontothetraditionalmachinetoolchangemainlyrelyonmanualtoolchange,supportingalongtime,accuracyisnothigh,theerrorslarge,processingthetime-consumingandthequalityofproductsthequestionasCNCmachining,butalsoLatheautomatictoolchangerproblemtoprovideaneffectivesolution.

Keywords：

CNCLatheSystemControlAuto-rotatingTurret

1绪论

1.1数控机床产生的背景及现实意义

数控机床是数字控制机床（Computernumericalcontrol）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。

该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。

自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中等领域被广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都有飞速发展。

数控机床加工的特点有：

（1）自动化程度高，具有很高的生产效率。

除手工装夹毛坯外，其余全部加工过程都可由数控机床自动完成。

若配合自动装卸手段，则是无人控制工厂的基本组成环节。

数控加工减轻了操作者的劳动强度，改善了劳动条件；省去了划线、多次装夹定位、检测等工序及其辅助操作，有效地提高了生产效率。

（2）对加工对象的适应性强。

改变加工对象时，除了更换刀具和解决毛坯装夹方式外，只需重新编程即可，不需要作其他任何复杂的调整，从而缩短了生产准备周期。

（3）加工精度高，质量稳定。

加工尺寸精度一般在0.005～0.01mm之间，不受零件复杂程度的影响。

由于大部分操作都由机器自动完成，因而消除了人为误差，提高了批量零件尺寸的一致性，同时精密控制的机床上还采用了位置检测装置，更加提高了数控加工的精度。

（4）易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。

由于机床采用数字信息控制，易于与计算机辅助设计系统连接，形成CAD/CAM一体化系统，并且可以建立各机床间的联系，容易实现群控。

数控机床产业是关系到国家战略地位和体现国家综合国力的重要基础性产业其制造水平高低和拥有数量是衡量一个国家工业现代化程度的重要标志，在国防建设上更是具有战略意义的重要基础性产业。

经济型数控是我国80年代科技发展的产物。

这种数控系统由于功能适宜，价格便宜，用它来改造车床，投资少、见效快，成为我国"七五"、"八五"重点推广的新技术之一。

十几年来，随着科学技术的发展，经济型数控技术也在不断进步，数控系统产品不断改进完善，并且有了阶段性的突破，使新的经济型数控系统功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。

由于这项技术的发展增强了经济型数控的活力，根据我国国情，该技术在今后一段时间内还将是我国机械行业老设备改造的很好途径。

对于原有老的经济型数控车床，特别是80年代末期改造的设备，由于种种原因闲置的很多，浪费很大；在用的设备使用至今也十几年了，同样面临进一步改造的问题，通过改造可以提高原有装备的技术水平，大大提高生产效率，创造更大的经济效益。

1.2国内外数控机床的发展现状

自1952年在美国出现第一台数控机床至今，虽不到60年，但其发展却很快。

特别是近20年来，由于微电子和计算机技的进步，发展更为迅速。

例如日本，1957年才研制出