毕业设计（论文）-数控机床6刀自动刀架系统设计

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1、数控机床6刀自动刀架系统设计学生姓名：***学生学号：院（系）：机械工程学院年级专业：R机械06-6指导教师：***2010年10月24摘要自动换刀装置是数控机床上最普遍的一种辅助装置，它可以使数控机床在工件一次装夹中完成多种甚至所有的加工工序，以缩短加工的辅助时间，减少加工过程中由于多次安装工件而引起的误差，从而提高机床的加工效率和加工精度。本论文是关于数控机床6工位自动回转刀架系统的设计.完成了主要部件的装配并绘制必要的零部件图，完成了整个系统的设计。其中包括自动换刀装置的总体设计、原理方案的实现、主要部件的分析、传动零件的设计计算，单片机控制系统硬件电路

2、的实现和软件程序的编制。采用三相异步电动机提供动力源，蜗轮蜗杆副传递动力，螺杆螺目副传递运动，实现上刀体升降运动，用端齿盘定位，单片机进行系统控制，实现了数控机床6工位自动换刀装置的自动换刀和精确定位要求。关键词:数控机床，回转刀架，控制系统，单片机2424目录目录III1绪论11.1题目的背景和意义11.2国内外研究现状11.3存在的问题和发展趋势22方案设计32.1自动刀架的基本形式和应满足的要求32.1.1自动刀架的形式32.1.2自动刀架的基本要求和功能分析42.2初步确定自动刀架的方案43总体结构设计53.1减速传动机构方案设计53.2上刀体锁紧与精

3、定位机构设计53.3刀架抬起机构设计54自动回转刀架的工作原理64.1自动回转刀架的换刀流程64.2自动回转刀架的换刀过程中有关销的位置75主要传动部件的设计计算85.1蜗杆副的设计计算85.1.1蜗杆的选型85.1.2蜗杆副的材料85.1.3按齿面接触疲劳强度进行设计85.1.4蜗杆和蜗轮的主要参数与几何尺寸95.1.5校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度105.2螺杆的设计计算105.2.1螺距的确定105.2.2其他参数的确定115.2.3自锁性能校核116锁紧定位机构的设计126.1端齿盘设计126.2端齿盘的特点126.3端齿盘主要参数的设计计算126.3.1齿

4、数z的确定126.3.2端齿盘外径d136.3.3端齿盘齿形角136.3.4齿根角(啮合斜角)146.3.5最大齿距(周节)t和最大齿厚B156.3.6齿顶高h及啮合高度166.3.7齿宽(径向)F166.3.8齿底槽宽b和齿顶宽b1167电气控制部分设计17247.1单片机选型177.2硬件电路设计177.2.1收信电路187.2.2发信电路197.3硬件电路主要电子元件的工作原理197.3.1霍尔元件的工作原理和特性197.3.2霍尔开关的工作原理197.3.3光电耦合器的工作原理207.3.48255芯片的工作原理207.4控制软件设计217.4.1换刀

5、工作原理的程序流程图217.4.2程序的实现方法22结论23参考文献24241绪论1.1题目的背景和意义数控技术自20世纪中叶出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工的加工柔性好，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。数控机床是一种典型的机电一体化产品，适用于加工多品种小批量、结构较复杂、精度要求较高、价格昂贵不允许报废的关键零件。而刀架是数控机床的主要附件之一，它的性能直接影响着数控机床的精度和效率，所以随着数控机床的发展必然会提高其对刀架的要求，不言而喻，研究自动刀架系统是非常

6、有意义的。进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。所以应加快自动刀架系统的研究以促进数控机床的发展满足适应生产加工的需要。1.2国内外研究现状自动刀架系统应用了自动控制、微电子、精密测量等方面的最新成就，是典型的机电一体化产品。它的发展和运用，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，为普通机床演变为数控机床创造了条件，使世界制造业的格局发生了巨大的变化。数

7、控水平的高低已经成为衡量一个国家制造业水平高低的标志。随着数控机床的发展，以前的刀架，能装的刀具太少，定位精度不高，效率低，精度差，已不能满足要求，于是便出现了许多精度更高、刀架更大、自动化程度更高的刀架。自动换刀装置是数控机床上最普遍的一种辅助装置，它可以使数控机床在工件一次装夹中完成多种甚至所有的加工工序，以缩短加工的辅助时间，减少加工过程中由于多次安装工件而引起的误差，从而提高机床的加工效率和加工精度。目前我过的数控机床和加工中心使用的自动换刀装置主要有转塔式自动换刀和刀库式自动换刀两种。转塔式换刀一般为顺序换刀，其换刀时间短，结构简单、紧凑，但刚性较差

8、，能容纳刀具较少；刀库式换刀一般刀库只