数控车床自动回转刀架机电系统设计说明书

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1、数控车床自动回转刀架机电系统设计目录1、引言22、主要工作过程23、总体结构设计33.1电动机的选择33.2减速传动机构的设计33.3上刀体锁紧与精定位机构的设计33.4刀架抬起机构的设计44、自动回转刀架的工作原理45、主要传动部件的设计计算65.1蜗杆副的设计计算65.1.1蜗杆的选型65.1.2蜗杆的材料75.1.3按齿面接触疲劳强度进行设计75.1.4蜗杆和蜗轮的主要参数与几何尺寸85.1.5校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度95.1.6验算效率105.1.7精度等级公差和表面粗糙度的确定105.1.8蜗杆的结构设计105.2螺杆的

2、设计计算135.2.1螺距的确定135.2.2其他参数的确定135.2.3自锁性能校核146、电气控制部分设计146.1硬件电路设计146.1.1收信电路146.1.2发信号电路146.2控制软件的设计15第21页数控车床自动回转刀架机电系统设计数控车床自动回转刀架机电系统设计摘要：本设计以C616或C6132经济型数控车床的四位的卧式自动回转刀架为研究对象，从该刀架的总体结构、主要传动机构、主要传动部件、硬件电路和控制程序等方面进行了设计。并在文中给出了详细的关于传动零件的设计计算。关键词：数控、四工位、卧式刀架、自动回转、定位

3、1、引言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，数控车床上的回转刀架是一种简单的自动换刀装置。传统的普通车床换刀的速度慢、精度不高，生产效率低，不能适应现代化生产的需要。而目前我国有大量多年积累使用的通用的机床，要在几年内更新换代，不论是在资金上还是经济效益上都是不可行的，所以对其进行半自动化改造显得重要和迫切。而普通车床的数控改造既经济又快捷，是符合我国国情的。2、主要工作过程（1）刀架抬起：当数控装置发出换刀指令后，有单片机发出信号，电机正传。电机通过连

4、轴器带动蜗杆轴旋转，蜗杆带动蜗轮旋转。此时，由于粗定位销的作用，使刀架体不可能旋转，所以刀架体沿着中轴的轴线向上抬起。当抬到一定高度，粗定位销从定位盘中拔出。这样就完成了抬刀的过程。（2）刀架转位：当定位销从定位定位盘中拔出后，随后圆头销的销头和定位套上的凹槽相互配合，用于定位套和蜗轮通过销联接在一起，所以定位套随蜗轮一起旋转，定位套就通过圆头销带动刀架体旋转。这样就达到了刀架转位的目的。（3）刀架定位：当刀架转到相应的位置，位置传感器发出信号。单片机检测到信号后，随即停止电机。这时粗定位销正好又落在定位盘的相应的凹槽中，实现粗定

5、位，显然此时的定位不可能达到定位精度。（4）精定位和夹紧：位置传感器发出信号，单片机立即控制电机停转，然后反转。由于有粗定位销的限制，刀架体已经完成了粗定位，所以当电机反转的时候，蜗轮就直接带动刀架体做轻微第21页数控车床自动回转刀架机电系统设计的旋转，刀架体和底座上的鼠牙盘相互配合实现静定为。电机继续反转，实现压紧。刀架体侧面的应变片检测刀架体的应变，并反映给单品机的模拟量模块，当到达制定值时，单片机随即发出命令，电机停转。由于有粗定位销的作用，此时刀架体在收到到切削力的时候已经无法旋转，从而起到夹紧的目的。3、总体结构设计3.

6、1电动机的选择电动机选择三相异步电动机，额定功率为90W，额定转速为1400r/min。查《机械设计手册》选择电机型号为YS562-4，YS562-4电机的相关参数如下：额定功率电流电压转速效率功率因数堵转转矩/额定转矩堵转电流/额定电流最大转矩/额定转矩90W0.38A380V1400r/min0.560.612.46.02.4电机轴直径为9mm。3.2减速传动机构的设计由于三相异步电动机的转速太快，不能直接驱动刀架进行换刀，必须经过适当的减速。根据立式转位刀架的结构特点，采用蜗杆副减速是最佳选择。蜗杆副传动可以改变运动的方向，

7、获得较大的传动比，保证传动精度和平稳性，并且具有自锁功能，还可以实现整个装置的小型化。传动比i=1400/30=46.7，取传动比为47。3.3上刀体锁紧与精定位机构的设计由于刀具直接安装在上刀体上，所以上刀体要承受全部的切削力，其锁紧与定位珠精度将直接影响到工件的加工精度。本设计上刀体的锁紧与定位机构选用端面齿盘，将上刀体和下刀体的配合面加工成梯形端面齿。当刀架处于锁紧状态时，上下端面齿相互啮合，这时上刀体不能绕刀架的中心轴转动；换刀时电动机正转，抬起机构使上刀体抬起，等上下端面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中心轴转动，完成转位工

8、作。第21页数控车床自动回转刀架机电系统设计3.4刀架抬起机构的设计要想使上、下刀体的两个端面脱离，就必须设计合适的机构使上刀体抬起。本设计选用螺杆-螺母副，在上刀体内部加工出内螺纹，当电动机通过蜗杆-蜗轮带动螺杆中心轴转动时，作为螺母的上刀体要么