数控车床自动回转刀架机电系统设计

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1、目录引言1第一章数控车床自动回转刀架机电系统设计任务2第二章数控车床自动回转刀架设计2第一节回转刀架设计概述2第二节总体结构设计42.2.1减速传动机构的设计42.2.2上刀体锁紧与精定位机构的设计4第三节自动回转刀架的工作原理5第四节主要传动部件的设计计算92.4.1蜗杆-蜗轮副的设计计算92.4.2蜗杆轴的计算152.4.3蜗轮轴212.4.5齿盘的设计232.4.6轴承的选用242.4.7刀架体的设计252.4.8螺杆的设计计算25第三章数控车床自动回转刀架电气控制部分设计26第一节硬件电路设计26第二节控

2、制软件设计27第四章数控车床自动回转刀架国内有关产品参数介绍29结语32参考文献3333引言机电一体化是在微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展，向机械上业领域迅猛渗透，机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统的观点出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智能、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理、接口平台、运动传递、物质运动、能量变换机理进行研究，使

3、得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。“机电一体化”根源于“Meckantronics”，它是一个新兴的边缘学科，国内外处于发展阶段，代表着机械工业技术革命的前沿方向。机电一体化系统课程设计是一个重要的实践性教学环节。要求学生综合运用所学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行一次机电结合的设计训练，主要目的是：1）学习机电一体化系统总体设计

4、方案拟定、分析与比较的方法。2）通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算方法与选用原则。如齿轮/同步带减速装置、蜗轮蜗杆副、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副等。3）通过对进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式，学会选用典型的位移/速度传感器；如交流、步进伺服进给系统、增量式旋转编码器、直线光栅等。4）通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路；如控制系统选用原则、CPU选择、存储器扩展、I/O接口扩展、A/D与D/A

5、配置、键盘与显示电路设计等，以及控制系统的管理软件、伺服电动机的控制软件等。5）培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并初步树立“系统设计”的思想。6）锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。33第一章数控车床自动回转刀架机电系统设计任务题目：数控车床自动回转刀架机电系统设计任务：设计一台四工位的立式自动回转刀架，适用于C616或C6132经济型数控车床。要求绘制自动回转刀架的机械结构图，设计控制刀架自动转位的硬件电路，编写刀架的控制软件。推荐刀架所用电动机的额定功率为90W，额定转速

6、为1440r/min，换刀时要求刀架转动的速度为30r/min。第二章数控车床自动回转刀架设计第一节回转刀架设计概述数控车床为了能在工件的一次装夹中完成多工序加工，缩短辅助时间，减少多次安装所引起的加工误差，必须带有自动回转刀架。根据装刀数量的不同，自动回转刀架分有四工位、六工位和八工位等多种形式。根据安装方式的不同，自动回转刀架可分立式和卧式两种。根据机械定位方式的不同，自动回转刀架又可分为端齿盘定位型和三齿盘定位型等。其中端齿盘定位型换刀时刀架需抬起，换刀速度较慢且密封性较差，但其结构较简单。三齿盘定位型又叫

7、免抬型，其特点是换刀时刀架不抬起，因此换刀速度快且密封性好，但其结构较复杂。图6-11所示为常见的四工位立式自动回转刀架和六工位卧式自动回转刀架的外形。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高的重复定位精度，自动回转刀架还要选择可靠地定位方案和合理的定位结构。自动回转刀架的自动换刀是由控制系统和驱动电路来实现的。33图6-11自动回转刀架的外形a）四工位立式b）六工位卧式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，因此其结构直接影响机床的切削

8、性能和切削效率。在一定程度上，刀架的结构和性能体现了机床的设计和制造技术水平。随着数控车床的不断发展，刀架结构形式也在不断翻新。其中按换刀方式的不同，数控车床的刀架系统主要有回转刀架、排式刀架和带刀库的自动换刀装置等多种形式。自1958年首次研制成功数控加工中心自动换刀装置以来，自动换刀装置的机械结构和控制方式不断得到改进和完善。自动换刀装置是加工中心的重要执行机构，它的