摘要
传统的普通车床换刀的速度慢、精度不高，生产效率低，不能适应现代化生产的需要。因此，本文对数控车床回转刀架的机电系统的相关内容进行研究，探索数控车床刀架的组成和工作原理，对普通机床的换刀装置进行改进，使一台四工位的立式自动回转刀架数控化，使该装置具有自动松开、转位、精密定位等功能。
本文主要完成数控车床回转刀架的机械部分和电气部分的设计。机械部分为其组成的各个机械部件进行计算与选用，电气部分为编制刀架自动转位控制软件。设计的数控換刀装置功能更强，换刀装置通过刀具快速自动定位，可以提高数控车床的效率，缩短加工时间；同时其可靠性更稳定，结抅简单。
关键词 自动回转刀架；换刀装置；机电系统；电气控制
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Abstract
Conventional lathe tool change is slow, the accuracy is not high, low productivity, can not meet the needs of modern production. Therefore, this rotary tool holder for CNC lathe electrical and mechanical systems related content study, CNC lathe turret to explore the composition and working principle of the general improvement of the machine tool change device, so that the device has an automatic release, transfer, precision positioning and other functions.
In this paper, rotating turret lathe to complete the mechanical design of parts and electrical parts. Mechanical part is composed of various mechanical calculation and selection of parts, electrical parts for the preparation of the control software, automatic indexing turret. Design of more powerful CNC tool changer, tool changer quickly through the automatic positioning tool can improve the efficiency of CNC lathes and shorten the processing time; while its reliability is more stable, Results Ju simple.
Keywords Automatic rotary tool holder Tool changer Electro-Mechanical Systems Electrical control
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云南机电职业技术学院毕业设计
目 录
摘要 ................................................................................................................................................. 1 Abstract .......................................................................................................................................... 2 1 绪论 ............................................................................................................................................. 1 1.1 数控车床的背景意义 .......................................................................................................... 1 1.2 数控车床自动回转刀架的概述 .......................................................................................... 1 1.3 研究实际社会意义及应用效果 ................................................................................. 2 2 自动回转刀架的工作原理 ......................................................................................................... 3 3 总体结构设计 ............................................................................................................................. 6 3.1 减速机构的设计 .................................................................................................................. 6 3.2 上刀体锁紧与精定位机构的设计............................................................................. 6 3.3 刀架抬起机构的设计 .................................................................................................... 6 4 主要传动部件的设计计算 ......................................................................................................... 8 4.1 蜗杆副的设计计算 .............................................................................................................. 8 4.1.1 蜗杆的选型 ................................................................................................................... 8 4.1.2 蜗杆的材料 ................................................................................................................... 8 4.1.3 按齿面接触疲劳强度进行设计 ................................................................................... 8 4.1.4 蜗杆和蜗轮的主要参数与几何尺寸 ......................................................................... 10 4.2 蜗杆轴的设计 .................................................................................................................... 11 4.2.1 蜗杆轴的材料选择，确定许用应力 ......................................................................... 11 4.2.2 按扭转强度初步估算轴的最小直径 ......................................................................... 11 4.2.3 确定各轴段的直径和长度 ......................................................................................... 12 4.2.4 蜗杆轴的校核 ............................................................................................................. 12 4.2.5 键的选取与校核 ......................................................................................................... 16 4.3 蜗轮轴的设计 .................................................................................................................... 16 4.3.1 蜗轮轴材料的选择，确定需用应力 ......................................................................... 16 4.3.2 按扭转强度，初步估计轴的最小直径 ..................................................................... 16 4.3.3 确定各轴段的直径和长度 ......................................................................................... 17 4.4 中心轴的设计 .................................................................................................................... 17 4.4.1 中心轴的材料选择,确定许用应力 ........................................................................... 17 4.4.2 确定各轴段的直径和长度 ......................................................................................... 17 4.4.3 轴的校核 ..................................................................................................................... 18 4.5 齿盘的设计 ........................................................................................................................ 18
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4.5.1 齿盘的材料选择和精度等级 ..................................................................................... 18 4.5.2 确定齿盘参数 ............................................................................................................. 18 4.6 轴承的选用 ........................................................................................................................ 20 4.6.1 轴承的类型 ................................................................................................................. 20 4.6.2 轴承的游隙及轴上零件的调配 ................................................................................. 20 4.6.3 滚动轴承的配合 ......................................................................................................... 21 4.6.4 滚动轴承的润滑 ......................................................................................................... 21 4.6.5 滚动轴承的密封装置 ................................................................................................. 21 5 电气控制部分设计 ................................................................................................................... 22 5.1 硬件电路设计 ................................................................................................................ 22 5.1.1 收信电路 ..................................................................................................................... 24 5.1.2 发信号电路 ................................................................................................................. 24 5.2控制软件的设计 ............................................................................................................ 24 结论 ............................................................................................................................................... 27 致谢 ............................................................................................................................................... 28 参考文献 ....................................................................................................................................... 29 附录 ............................................................................................................................................... 30 附录1 ......................................................................................................................................... 30 附录2 ......................................................................................................... 错误！未定义书签。 附录3 ......................................................................................................................................... 31 附录4 ......................................................................................................... 错误！未定义书签。
一 绪论
1.1 数控车床的背景意义
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，大大提高了生产效率，创造更大的经济效益。数控车床主要由主轴箱、床鞍、尾架、刀架、对刀仪、液压系统、润滑系统、气动系统及数控装置组成。数控车床的出现对提高生产率改将产品质量以及改善劳动条件和提高效率上发挥了重要的作用。在提高效率上主要表现在两个方面：1）通过刀具的快速自动定位，提高了空程速度和划线工艺的时间。2）批量加工一致性好，可以减少工件检验和时间。特别是经济型老车床对刀等还需要手动完成，以及在加工一个零件过程中，更换刀具，装卸零件，测量和搬运零件用于大部分时间占辅助时间长的刀具交换和刀具尺寸调整。加工时间相对较短，为缩短加工辅助时间，充分发挥数控机床的功能，进一步压缩非切削时间，数控机床正朝着一台机床在一次装夹中完成多工序加工的发展方向。在这类多工序的数控机床中必须带有自动换刀装置，在多工序数控机床出现之后.又逐步发展和完善了各类回转刀具的自动更换装置，扩大了换刀数量，以便有可能实现更复杂的换刀操作，在自动换刀数控机床上，自动换刀装置应满足换刀时间短，刀具重复定位精度高，足够的刀具储存量，换刀安全可靠等要求。
1.2 数控车床自动回转刀架的概述
数控车床主要由主轴箱、床鞍、尾架、刀架、对刀仪、液压系统、润滑系统、气动系统及数控装置组成。数控车床的出现对提高生产率改善产品质量以及改善劳动条件等发挥了重要的作用。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，为了能在工件的一次装夹中完成多个工序加工，缩短加工辅助时间，减少多次安装所引起的加工误差，充分发挥数控机床的效率，釆用“工序集中”的原则，釆用自动回转刀架。数控车床上使用的自动回转刀架是一种最简单的换刀装置，自动回转刀架是在一定的空间范围内，能执行自动松开、转位、精密定位等一系列动作的一种
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