8刀位盘型电动刀塔设计毕业论文设计(3)

2020-02-21 22:32

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的种类和数量。其基本类型有以下几种:一、转刀架换刀。回转刀架是一种最简单的自动换刀装置,常用于数控车二、换主轴换刀更换主轴换刀是带有旋转刀具的数控机床的一种比较简单的换刀方式。三、更换主轴箱换刀有的数控机床像组合机床一样,采用多主轴箱,利用更换主轴箱达到换刀的目的。四、带刀库的自动换刀系统。此类换刀装置由刀库、选刀机构、刀具交换机构及刀具在主轴上的自动装卸机构等四部分组成,应用最广泛。回转刀架是一种最简单的自动换刀装置,常用于数控车床。可以设计成四方刀架、六角刀架或圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。回转刀架上分别安装着四把、六把或更多的刀具,并按数控装置的指令换刀。

回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度,以承受粗加工时的切削抗力。由于车削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置,对于数控车床来说,加工过程中刀具位置不进行人工调整,因此更有必要选择可靠的定位方案和合理的定位结构,以保证回转刀架在每次转位之后,具有尽可能高的重复定位精度(一般为0.001~0.005mm)。

一般情况下,回转刀架的换刀动作包括刀架抬起、刀架转位及刀架压紧等。回转刀架按其工作原理分为若干类型。

1.螺母升降转位刀架,电动机经弹簧安全离合器到蜗轮副带动螺母旋转,螺母举起刀架使上齿盘与下齿盘分离,随即带动刀架旋转到位,然后给系统发信号螺母反转锁紧。

2.利用十字槽轮来转位及锁紧刀架(还要加定位销),销钉每转一周,刀架便转1/4转(也可设计成六工位等)。

3.凸台棘爪式刀架,蜗轮带动下凸轮台相对于上凸轮台转动,使其上、下端齿盘分离,继续旋转,则棘轮机构推动刀架转90o,然后利用一个接触开关或霍尔元件发出电动机反转信号,重新锁紧刀架。

4.电磁式刀架,它利用了一个有10kN左右拉紧力的线圈使刀架定位锁定。 5.液压式刀架,它利用摆动液压缸来控制刀架转位,图中有摆动阀芯、拨爪、小液压缸;拨爪带动刀架转位,小液压缸向下拉紧,产生10kN以上的拉紧力。这种刀架的特点是转位可靠,拉紧力可以再加大,但其缺点是液压件难制造,还需多一套液压系统,有液压油泄漏及发热问题。

当前,在机械加工领域,数控机床电动刀塔因其速度快、加工精度高、生产

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率高而得到广泛应用。。以车削中心为例,它是高度机电一体化的产品,工件装夹后,数控系统能控制机床刀塔按不同工序自动选择、更换刀具,自动对刀。因而大大减少了工件装夹时间,测量和机床调整等辅助工序时间,对加工形状比较复杂,精度要求较高,品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。

1.3国内外数控车床的研究状况与成果

目前搭配在数控机床上的刀塔主要可分为两大主流,一是日系大型机床厂自行开发的动力刀塔,另一个则是刀塔制造厂商所开发的刀塔。日系大型机床厂所开发的动力刀塔能确实地搭配其机床的特性,发挥其最大的功用,更能依客户的特殊加工需求,开发出特殊的刀具座,但缺点是其刀具座是依各自机床厂的规范,不同的刀具座难以通用。

而目前较大的刀塔制造商皆属欧系公司,如Sauter (德国)、Duplomatic (意大利)、Baruffaldi (意大利)等,在刀塔设计开发上大多遵循所谓的德式快换刀座( VDI Toolholder System )规范,因此在VDI规范占有较大的市占率下,其后较小型的刀塔制造商以及机床厂所自行研发的动力刀塔也都会依循此规范。除此之外,动力刀塔可再依动力源、刀盘型式、轴连结器、动力刀座接口的不同,而有所分别。

目前搭配在机机床上的动力刀塔形式主要可分轴向入刀 (Axial): 单刀塔 双主轴(Single Turret)星形刀盘 ;径向入刀 (Radial,Star Turret) :双刀塔 双主轴(Kiss Turret)上刀塔星形刀盘;径向入刀 上下刀塔同步执行加工正副主轴;另有立式车床、倒立式车床、刀塔Y轴、刀塔C轴形式等不同应用。

目前搭配在数控机床上的刀塔主要可分为两大主流,一是日系大型机床厂自行开发的动力刀塔,另一个则是刀塔制造厂商所开发的刀塔。日系大型机床厂所开发的动力刀塔能确实地搭配其机床的特性,发挥其最大的功用,更能依客户的特殊加工需求,开发出特殊的刀具座,但缺点是其刀具座是依各自机床厂的规范,不同的刀具座难以通用。

而目前较大的刀塔制造商皆属欧系公司,如Sauter (德国)、Duplomatic (意大利)、Baruffaldi (意大利)等,在刀塔设计开发上大多遵循所谓的德式快换刀座( VDI Toolholder System )规范,因此在VDI规范占有较大的市占率下,其后较小型的刀塔制造商以及机床厂所自行研发的动力刀塔也都会依循此规范。除

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此之外,动力刀塔可再依动力源、刀盘型式、轴连结器、动力刀座接口的不同,而有所分别。

搭配在机机床上的动力刀塔形式主要可分轴向入刀 (Axial): 单刀塔 双主轴(Single Turret)星形刀盘 ;径向入刀 (Radial,Star Turret) :双刀塔 双主轴(Kiss Turret)上刀塔星形刀盘;径向入刀 上下刀塔同步执行加工正副主轴;另有立式车床、倒立式车床、刀塔Y轴、刀塔C轴形式等不同应用

这些年来,国内业界加工中心已渐普遍,而所使用的伺服动力刀塔,90% 以上皆以Sauter与D.P.等国外著名刀塔商生产的刀塔为主,但是在成本、交期、配合性等综合因素的考虑下,国内部分机床厂以及刀塔制造商也积极拓展这块领域,以开发出更适合机床的动力刀塔。

然而,由于动力刀塔结构较为复杂化与细致化,导致目前动力刀塔的重切削性能大都较一般标准刀塔为弱,如何在兼具功能性、速度性下,提升精度与刚性,是将来动力刀塔发展的重要课题。因此数控机床电动刀塔的发展趋势视:换刀时间短,刀具重复定位精度高,有足够的刀具存储量,刀库占地面积小及安全可靠等。

目前动力刀座使用中遇到的问题

1:动力刀座刚性不够,重复定位精度低,工艺转换时,调整时间长,造成机床利用效率低下。

2:动力刀座只能用ER弹簧夹头夹持工具,由于ER夹头带来的误差叠加,造成刀座加工精度受限。另外,由于ER夹头的夹紧力有限,夹持?16以上的刀杆时,刀具容易打滑,刀尖的跳动也比较大。对于刀具寿命和加工效率而言无疑是个很重要的瓶颈。另外,ER夹头了夹持的刀具类型很有限,只能进行简单的钻,铣等操作。客户需要另外购买专用的面铣刀动力刀座等,刀座投资大。如何解决ER夹头带来的问题。扩展动力刀座的使用范围,并做到“一座多能”,是各大动力刀座生产商积极寻求解决方案的方向。

车削中心及动力刀座发展趋势是: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。

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2.1电动机选择

2.1.1选择电动机类型 2.1.2选择电动机容量

电动机所需工作功率为:PPd?w?; 工作机所需功率Pw为: P?Fvw1000;

传动装置的总效率为:

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2.电机选择

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???1?2?3?4;

传动滚筒 ?1?0.96 滚动轴承效率 ?2?0.96 闭式齿轮传动效率 ?3?0.97 联轴器效率 ?4?0.99 代入数值得:

???1?2?3?4?0.96?0.994?0.972?0.992?0.8

所需电动机功率为: Fv10000?40Pd??kW?10.52kW

1000?0.8?1000?60P?d略大于Pd 即可。

选用同步转速1460r/min ;4级 ;型号 Y160M-4.功率为11kW

2.1.3确定电动机转速

取滚筒直径D?500mm 60?1000vnw??125.6r/min

500?1.分配传动比 (1)总传动比 n1460i?m??11.62 nw125.6(2)分配动装置各级传动比

取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比

i01?1.4i?4.03 则低速级的传动比 i11.62i12???2.88

i014.032.1.4 电机端盖组装CAD截图

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