天津职业技术师范大学
TianJin University of Technology and Education
数控课程设计
（数控车床六工位刀架设计）
专 业：机械维修及检测技术教育 班级学号： 学生姓名： 指导教师： （讲师） 系 别：
二〇一二年 六 月
目的
为了进一步提高数控机床的加工效率，数控机床正向着工件在一台机床上一次装夹即可完成多道工序或全部工序的方向发展，因此出现了各种类型的加工中心，如车学中心、镗铣中心、钻穴中心等。这类多工序加工的数控机床在加工过程中要使用多种刀具，因此必须有自动换刀装置，以便选用不同的刀具，完成不同工序的加工工艺。自动换刀装置应当具备换刀时间短、刀具重复定位精度高、足够的刀具储备量、占地面积小、安全可靠等特性。
摘要
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，其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。因此数控车床的刀架设计的好与坏、效率高与低将直接影响到产品的加工时间和质量，进而影响到制造业的飞速发展。
本次主要是研究数控车床的机械结构和刀架控制系统。其中分析了数控车床刀架的基本种类，数控车床六工位刀架控制系统的机械机构和电气控制以及六工位刀架的PLC程序；测绘数控车床六工位刀架部分的电气原理图、接线图；对六工位刀架的动作过程的分析。
关键字：刀架；plc控制；编码器；数控机床
目录
第1节 概述........................................................................... 错误！未定义书签。
1.1 数控刀架的发展趋势................................................ 错误！未定义书签。 1.2 发展方向.................................................................... 错误！未定义书签。 1.3 课题研究意义...............................................................................................1
第2节 刀架机械结构 ...............................................................................................2
2.1 刀架总述.......................................................................................................2 2.2 刀架的基本结构...........................................................................................2 2.3 刀架的几种典型结构...................................................................................3
第3节 换刀工作原理 ...............................................................................................4
3.1 数控车床编码器刀架换刀工作原理...........................................................5 3.2 编码器真值表...............................................................................................5 3.3 编码器的工作原理.......................................................................................5 3.4 刀架转位过程...............................................................................................6
第4节 数控车刀架电气控制系统设计 ...................................................................7
4.1 刀架的控制和接口.......................................................................................7 4.2 六工位刀架PLC接线原理图.......................................................................8 4.3 PLC编程的基本步骤及基本编程..............................................................10 4.4 六工位刀架梯形图.................................................... 错误！未定义书签。
第5节 结论................................................................................................................14
参考文献......................................................................................................................14
数控车床六工位刀架设计
第一节 概述
1.1数控刀架的发展趋势
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。 目前国内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，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，提高加工精度等。
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10000～50000台。
1．2发展方向
目前，行业上应用的数控刀架按照与主机配套场合主要有分如下高、中、低三个档次。低挡数控刀架结构简单，容易设计和制造。是我国的特色产品，已经形成规模化生产。中档数控刀架可双向选刀，刚性好，但结构复杂，对制造加工设备要求高，此类刀架在我国初具规模。高档数控刀架包括伺服刀架和动力刀架。伺服刀架控制器是伺服刀架和动力刀架的技术核心。高档刀架采用伺服电机驱动源，实现位置、速度的双闭环控制，容易加工制造、精度高、转位快等特点。伺服刀架的控制器即伺服刀架的伺服电机控制是高档数控刀架的关键技术。
1.3课题研究意义
数控车的刀架控制系统的研究，让我对FANUC数控刀架控制系统有了更全面的了解，比如数控系统的组成部分、刀架的机械结构、车床的进给、刀架控制原理等内容。现在通过做FANUC数控车床刀架控制的毕业课题更加深入的了解数控车床上刀架部分的知识，更好的加强自己在这方面的专业技能。通过研究，让我在平时学习的知识在该课题里面得到锻炼，例如：CAD制图，PLC等。让我养成自学能力，培养了自己爱思考、分析问题的好习惯。
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数控车床六工位刀架设计
第二节 刀架机械结构
2.1刀架总述
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，并可作移动或回转的部件，因此其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。刀架是
直接完成切削加工的执行部件，所以，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。由于切削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置，所以要求数控车床选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证有较高的重复定位精度。此外，刀架的设计还应满足换刀的时间短、结构紧凑和安全可靠等要求
2.2刀架的基本结构
数控刀架作为数控车床的动作执行部件，其基本结构： （1）驱动装置 主要有电机、液压电动机、齿轮、齿条。
（2）分度装置 通过机械液压传动结构到所需工位间的转动。结构主要分为间歇分度结构和连续分度机构。快速换刀一般选用双向旋转的连续分度机构。
（3）预定位装置 到达所需的工位后，停止分度运动，以便于齿盘正确啮合。伺服电机驱动刀架，利用伺服电机编码器作为预定位。
（4）松开、刹紧装置 齿盘副的松开刹紧。为了完成快速杀紧和得到的杀紧力，松开和刹紧一般选用液压和机械等来实现松开和刹紧。
（5）精定位装置 刀具在切削时需要很高的刚性和定位精度，因此刀架都选用齿盘副做的精度定位元件。
（6）发信装置 包括工位信号（编码器）和动作控制信号。
（7）装刀装置 包括刀盘、刀夹及夹刀装置。目前刀盘有2种模式：欧式VDI、日式槽刀盘。德国标准VDI刀盘DIN69880和DIN69881标准。
（8）数控刀架换刀动作 系统发出指令——齿盘松开——刀架旋转分度——到达目标工位并发信号给系统——预定位——齿盘锁紧精定位——系统确认后工件切削。
为满足不同工件的加工要求，数控刀架分为4、6、8、10、12工位，形式为立式和卧式。
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