数控车床4工位自动回转刀架结构设计.docx
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数控车床4工位自动回转刀架结构设计
目录----------------------------------------------------------------1
第1节自动回转刀架总体设计--------------------------------------------------------------2
1.1概述-----------------------------------------------------------2
1.2数控车床自动回转刀架的发展趋势--------------------------------------------------2
1.3自动回转刀架的工作原理-----------------------------------------3
第2节主动传动部件的设计计算-----------------------------------------------------------5
2.1蜗杆副的设计计算------------------------------------------------5
2.2轴承的选用------------------------------------------------------7
第3节刀架体的设计-------------------------------------------------8
第4节控制系统的选择-----------------------------------------------8
4.1单片机的工作原理------------------------------------------------9
4.2刀架控制流程图--------------------------------------------------10
第5节结论---------------------------------------------------------12
参考文献------------------------------------------------------------14
第3章刀架体的设计------------------------------------------------24
第4章结论--------------------------------------------------------25
致-----------------------------------------------------------------26
参考文献-------------------------------------------------------------27
附件清单-------------------------------------------------------------28
摘要
数控车床今后将向中高当发展,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,预计近年来对数控刀架需求量将大大增加。
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。
根据加工对象不同,有四方刀架、六角刀架和八(或更多)工位的圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。
回转刀架上分别安装四把、六把或更多刀具,并按数控装置的指令换刀。
本部分主要对四工位立式电动刀架的机械设计和应用继电-接触控制系统控制部分的设计。
并对以上部分运用CAXA做图,对电动刀架有更直观的了解。
最后的提出了对电动刀架提出了意见和措施。
关键词:
数控刀架,电动刀架,四工位
ABSTRACT
Numericalcontrollathe,willinthefuturewhenthedevelopmenttothehigh,middle-gradeusinguniversaltypetoolrestfacilities,high-gradeUSESdynamictypehead,withhydraulichead,servohead,verticalheadetcvarieties,inrecentyearsisexpectedtoCNCtoolpostdemandwillincreasegreatly.CNCtoolisthedevelopmenttrendof:
withthedevelopmentofnumericalcontrollathe,numericalcontrolheadbegantorapidchangeknife,electrohydrauliccombineddriveandservodrivedirection.Accordingtotheprocessingobjectisdifferent,therearefoursquarehead,turretandeight(ormore)locationdisctypeaxialloadingkniferest,andotherforms.Rotaryheadseparatelyontheinstallationoffour,sixormoretool,andaccordingtothenumericalcontroldeviceofinstructioninknife.Thispartmainlyfourstationverticalelectrictoolrestofmechanicaldesignandapplicationofrelay-contactcontrolsystemcontrolpartofthedesign.AndtheabovepartusingCAXAdochart,theelectrictoolrestmoreintuitiveunderstanding.Theproposedtotheelectrictoolpostputsforwardopinionsandmeasures.
正文
第1章引言
1.1概述
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。
传统的车床例如CA6140的刀架上只能装一把刀,换刀的速度慢,换刀后还须重新对刀,并且精度不高,生产效率效率低,不能适应现代化生产的需要,因此有必要对机床的换刀装置进行改进。
自1958年首次研制成功数控加工中心自动换刀装置以来,自动换刀装置的机械结构和控制方式不断得到改进和完善。
自动换刀装置是加工中心的重要执行机构,它的形式多种多样,目前常见的有:
回转刀架换刀,更换主轴头换刀以及带刀库的自动换刀系统。
初步了解了设计题目(电动刀架)及发展概况,设计背景,对刀架有了一些印象,对整理设计思路安排设计时间有很好的辅助作用。
对一些参数的进行了解同时按准则要求来完成设计。
1.2数控车床自动回转刀架的发展趋势
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。
目前国数控刀架以电动为主,分为立式和卧式两种。
立式刀架有四、六工位两种形式,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。
数控刀架的市场分析:
国产数控车床今后将向中高档发展,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,近年来需要量可达1000~1500台。
国外数控车床的发展目的在于提高加工精度和缩短制造周期。
实现上述目的之手段是实现机床多功能化和工序工种集成,开发多种多样复合化加工的机种,如增添铣削功能的复合加工车削中心、双主轴多刀塔(双刀塔或四刀塔)数控车床和车削中心、双主轴同步驱动,双刀塔同时进行加工车削中心、五轴联动车铣复合中心、车磨复合加工机床、具有车、铣、镗、磨和激光热处理多种功能的高度复合化的复合加工中心等等。
我国数控车床经过多年的发展,特别是近几年迅速的发展,与国际先进水平的差距在逐年缩小。
对于某些依赖于进口的高档数控车床,如高精度数控车床和车削中心(主轴径跳轴跳≤0.001mm)、适用耐热合金和钛合金零件加工的大功率、高扭矩数控车床和车削中心等等要加强产品开发研究攻关,突破其核心技术。
数控刀架的高、中、低档产品市场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具有转位快,定位精度高,切向扭矩大的特点。
它的原理采用蜗杆传动,上下齿盘啮合,螺杆夹紧的工作原理。
1.3刀架的设计准则
我们的设计过程中,本着以下几条设计准则
1)创造性的利用所需要的物理性能
2)控制不需要的物理性能
3)判别功能载荷及其意义
4)预测意外载荷
5)创造有利的载荷条件
6)提高合理的应力分布和刚度
7)重量达到最轻
8)应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸
9)根据性能组合选择材料
10)在储备零件与整体零件之间精心的进行选择
11)进行功能设计以适应制造工艺和降低成本的要求
1.4主要技术参数
(1)最大许用力矩(Nm)Mq100Mx200Ms100
(2)重复定位精度:
(mm)<0.005
(3)电机功率(w)20
(4)电机转速(rpm)125
第2章数控车床自动回转刀架的设计
2.1刀架的工作原理
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。
图2.1为螺旋升降式四方刀架,其工作过程如下:
1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4、5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4、5脱离啮合状态,从而带动上刀架和齿盘产生“上台”动作。
2刀架转位当圆套9逆时针转过150°时,齿盘4、5完全脱开,此时销钉准确进入圆套9中的凹槽中,带动刀架体转位。
3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10中的某一个选通,当磁性板11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6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8使上刀架移到齿盘4、5重新啮合
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