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目 录
目 录 ...................................................... II 前 言 ....................................................... 1 1.绪论 ........................................................ 2
1.2自动换刀装置 ............................................ 3 1.3国内外数控车床的研究状况与成果 .......................... 5
2.数控车床自动换刀装置 ...................... 错误！未定义书签。
2.1概述 ................................... 错误！未定义书签。 2.2ATC(自动汽轮机控制)刀具自动换刀形式 ..... 错误！未定义书签。 2.3数控车床刀架的功能、类型和满足的要求 ... 错误！未定义书签。 2.3.1数控机床刀架功能和类型 ................ 错误！未定义书签。 2.3.2数控机床刀架应满足的要求 .............. 错误！未定义书签。
3.车削中心动力刀架总体方案设计 .............. 错误！未定义书签。
3.1总体结构设计 ........................... 错误！未定义书签。 3.2自动回转刀盘的传动系统 ................. 错误！未定义书签。 3.3电动机的选择 ........................... 错误！未定义书签。 3.3.1铣削力及铣削功率的计算 .............. 错误！未定义书签。 3.3.2钻削及钻削功率的分析与计算 .......... 错误！未定义书签。
4.典型零件的设计和选用 ..................... 错误！未定义书签。
4.1齿轮部分的设计 ........................ 错误！未定义书签。 4.1.1高速级齿轮设计 ........................ 错误！未定义书签。
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4.1.2低速级齿轮设计 ........................ 错误！未定义书签。 4.2刀盘轴的设计 ........................... 错误！未定义书签。 4.2.1最小轴颈的计算 ........................ 错误！未定义书签。 4.2.2轴的结构设计 .......................... 错误！未定义书签。 4.3端齿盘选用 ............................. 错误！未定义书签。 4.4刀盘的设计 ............................. 错误！未定义书签。 4.5刀座的设计 ............................. 错误！未定义书签。 4.5.1动力刀座 .............................. 错误！未定义书签。 4.5.2车刀刀座的设计 ........................ 错误！未定义书签。
5.刀塔装配 ................................... 错误！未定义书签。 6.总结 ....................................... 错误！未定义书签。 致谢 ......................................... 错误！未定义书签。 参 考 文 献 .................................. 错误！未定义书签。
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前 言
装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径径。制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国或地区经济的实力，科技水平，生活水准和国防实力。国际市场的竞争归根到底是各国制造生产能力及机械制造装备的竞争。
数控机床为了能在工件一次装夹中完成多种甚至所有的加工工序，缩短辅助时间，减少辅助时间，减少安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。各种数控机床的自动换刀装置的结构取决于数控机床的类型、工艺范围、使用刀具种类和数量等。在数控机床中自动换刀装置应当满足的基本要求包括：
1.刀具换刀时间短; 2.刀具重复定位精度高。 3.足够的刀具储存容量。 4.刀库占地面积小。
数控车床使用的刀架是最简单的自动换刀装置，有四方刀架，六角刀架、盘型刀架、星型刀架等。可在其上安装四把、六把、八把、十二位、或更多的刀具。数控机床的刀架必须具有良好的刚度和强度，以承受粗加工的切削力；同时要保证回转刀架的重复定位精度。刀架作为数控机床的重要部件，其结构形式多样。
车削中心刀塔的形式常见的是卧式的，也有立式的，还有倒立式的。 单主轴，单刀塔（上刀塔T），刀塔分为带Y轴和不带Y轴，目前以不带Y轴的居多。双主轴（带副主轴S）,单刀塔 双主轴 双刀塔，甚至三刀塔。
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刀塔还分为盘式刀塔（Disc Turret）和星形刀塔（Star Turret）。 盘式刀塔（Disc Turret）:刀座装在刀盘的轴面上，是最早出现的，刀塔形式，在单主轴单刀塔的车削中心上常用。.局限性，刀具之间容易相互干涉，可加工的工件直径尺寸较小。不适于副主轴的上背向加工。
星形刀塔（Star Turret）刀座安装在刀盘的圆周上，呈星形分布，这是一种新型的刀塔结构，它克服了传统的盘式刀塔的限制，刀具之间相隔比较远，干涉小，同等的刀盘直径，可加工的工件直径增大20%~40%,同时它也适合完成副主轴上工件的背向加工。这种形式的刀塔在双主轴，多刀塔的车削中心上广泛采用，是今后发展的趋势。
刀塔是数控机床（车削中心）的关键配套附件，使用刀塔可以有效提高加工效率、扩大加工工艺范围，可以在机床上完成车削、钻削、攻丝、铣削、等工艺过程，既可以使工艺过程有效复合，提高加工效率，又可以一次装夹完成多个工艺过程保证了加工的精度。
本课题为8刀位盘型电动刀塔设计，该刀架能够在一次装夹中装八把刀具。可以在车削中心上完成车削、钻削、攻丝、铣削、等工艺过程，既可以使工艺过程有效复合，提高加工效率，又可以一次装夹完成多个工艺过程保证了加工的精度。
提高效率是技术革新的一个最主要的原动力。近年来数控刀塔因其可以有效高加工效率而得到迅速的发展，几乎涉及到所有的制造业。因此研究并改进现有刀塔或者设计新的刀塔具有很大的现实意义，因为通过刀塔可以有效提高机械加工的效率、扩大加工范围，进而提高经济效益。
1.绪论
1.1我国数控机床的发展
我国从1958年开始研究数控机床，一直到20世纪60年代中期还处于研制
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开发时期。当时，一些高等院校，科研单位研制出试样样机，是从电子管起步的。1965年，国内开始研制晶体管数控系统。20世纪60年代末至70年代初研制成了劈锥数控铣床，数控非圆齿轮插齿机。CIL—18晶体管数控系统及Z53K—1G立式数控铣床。
从20世纪70年代开始,数控技术在车，铣，镗，磨，齿轮加工，电加工等领域全面展开，数控加工中心在上海，北京研制成功。但由于电子元器件的质量和制造工艺水平差，致使数控系统的可靠性,稳定性末行到解决，因此未能广泛推广。
20世纪80年代，我国从日本发那科公司引进了3,5,6,7等系列的数控系统和直流伺服电机，直流主轴电机等制造技术，以及引进美国GE公司的MCI系统和交流伺服系统，德国西门子VS系列可控硅调速装置，并进行了商品化生产。这些系统可靠性高，功能齐全。与此同时，还自行开发了3、4、5轴联动的数控系统以及双电机驱动的同步数控系统(用于火焰切割机)和新品种的伺服电机，推动了我国数控机床稳定发展，使我国数控机床在性能和质量上产生了一个质的飞跃。
1985年，我国数控机床的品种有了新的发展。数控机床品种不断增多，规格齐全。许多技术复杂的大型数控机床，重型数控机床都相继研制出来。为了跟踪国外现代制造技术的发展，北京机床研究所研制出了JCS-FMS-1型和2型的柔性制造单元和柔性制造系统。这个时期，我国在引进，消化国外技术的基础上，进行了大量开发工作。一些较高档次的数控系统(5轴联动)，分辨率为0.02?m的高精度数控系统，数字仿型数控系统为柔性单元配套的数控系统都开发出来了，并造出样机。
我国的数控技术经过“六五”，“七五”，“八五”，到“九五”的近20年的发展，基本上掌握了关键技术，建立了数控开发，生产基地，培养了一批数控人才，初步形成了自己的数控产业。“十五”攻关开发的成果：华中?号、中华?号、航天?号和蓝天?号4种基本系统建立了具有中国自主版机的数控技术平台。具有中国特色济型数控系统经过这些年来的发展，有了较大的提高。它们逐渐被用户认可，在市场上站住了脚。
1.2自动换刀装置
各类数控机床的自动换刀装置的结构取决于机床的形式、工艺范围及其刀具
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