机电一体化课程设计
计算说明书
题 目：数控车床自动回转刀架
机电系统设计
系 别： 机械系 专 业：机电一体化
I
摘要
数控加工的加工精度高，生产率高，能减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高，它的发展和运用，影响着制造业水平高低，实现生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向，所以非常值得我们去研究。
本设计通过对四工位立式自动回转刀架的工作原理的分析，确定了多种方案，综合考虑各种方案的优缺点、性价比后，采用自动回转刀架。其刀架机构的主要部件包括减速传动机构、刀架的抬起机构、锁紧与转位精定位机构等，控制系统软件包括控制系统的选择，控制系统软硬件的设计，收发信电路的设计等，设计中所采用螺杆抬起机构、端齿盘定位机构和单片机控制系统都计较经济实用，适合我们我国现阶段数控机床的发展需要。
关键词：数控;四工位；自动回转刀架
II
ABSTRACT
Machining of high accuracy, high productivity, can reduce the operator labor intensity, improve working conditions, conducive to the modernization of production management and improving economic benefit, its development and utilization, manufacturing level, realize the production process of numerical control, has become the development direction of today's manufacturing, so it is worth to study.
This design through to the four detail analysis of the working principle of vertical automatic rotary tool post, determine a variety of solutions, after considering the advantages and disadvantages of various options, cost performance, using automatic rotary tool rest. Its head organization of the main parts include the establishment of reduction drive, tool post lift mechanism, locking and inversion precision positioning mechanism, control system software including the selection of control system, the design of the control system hardware and software, to send and receive letters of the circuit design, etc., used in the design of the screw lift mechanism, terminal gear plate positioning and single-chip microcomputer control system about economic and practical, suitable for our CNC machine at the present stage in China's development needs.
Key words: CNC Four-station Automatic rotary tool rest
III
目录
1 绪论............................................................................................................................. 1 2自动回转刀架的工作原理......................................................................................... 1 3回转刀架总体结构设计............................................................................................. 3
3.1减速机构的设计.............................................................................................. 4 3.2上刀体锁紧与精定位机构的设计.................................................................. 4 3.3刀架抬起机构的设计...................................................................................... 4 4主要传动部件的设计计算......................................................................................... 5
4.1蜗杆副的设计计算.......................................................................................... 5
4.1.1蜗杆的选型........................................................................................... 6 4.1.2蜗杆的材料........................................................................................... 6 4.1.3按齿面接触疲劳强度进行设计........................................................... 6 4.1.4 蜗杆和蜗轮的要参数与几何尺寸 ...................................................... 8 4.2 蜗杆轴的设计 ................................................................................................. 9
4.2.1 蜗杆轴的材料选择，确定许用应力 .................................................. 9 4.2.2 按扭转强度初步估算轴的最小直径: ............................................... 10 4.2.3 确定各轴段的直径和长度 ................................................................ 10 4.2.4 蜗杆轴的校核..................................................................................... 11 4.3 蜗轮轴的设计 ............................................................................................... 12
4.3.1 蜗轮轴材料的选择，确定需用应力 ................................................ 12 4.3.2 按扭转强度，初步估计轴的最小直径............................................. 12 4.3.3 确定各轴段的直径和长度................................................................. 13 4.4 中心轴的设计................................................................................................ 13
4.4.1 中心轴的材料选择,确定许用应力 ................................................... 13 4.4.2 确定各轴段的直径和长度................................................................. 13 4.4.3 轴的校核 ............................................................................................ 14
5总结........................................................................................................................... 16 6参考文献................................................................................................................... 17
IV
1 绪论
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机构。
本次课程设计中，主要进行了减速机构的设计，上刀体锁紧与精定位机构的设计，刀架抬起机构的设计，蜗杆副的设计计算，蜗杆轴的设计等部分。对数控机床回转刀架有了更深层次的了解。
自动回转刀架是在一定的空间范围内能执行自动松开、转位以及精密定位等一系列动作的一种机构。使用这种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。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，采用“工序集中”的原则，采用自动回转刀架。自动回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚性，以承受粗加工时的切削抗力，为了保证转位之后具有髙的重复定位精度，自动回转刀架还需要选择可靠的定位方案和合理的定位结构。
2自动回转刀架的工作原理
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