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1、郑州工业安全职业学院郑州工业安全职业学院 毕业论文 设计 毕业论文 设计 题题 目目 数控车床自动回转刀架设计数控车床自动回转刀架设计 姓姓 名名 吴吴 宗宗 帅帅 系系 别别 机机 电电 工工 程程 系系 专专 业业 数数 控控 技技 术术 年年 级级 0808 级级 指导教师指导教师 年年 月月 日日 毕业论文 设计 成绩评定表毕业论文 设计 成绩评定表 学学 生生 姓姓 名名 学生所在系学生所在系 专业专业 班级班级 毕业论文 设计 毕业论文 设计 课题名称课题名称 指导教师评语 应包括选题是否恰当 是否理论联系实际 论点是否正确 论证是否充分 指导教师评语 应包括选题是否恰当 是否理论
2、联系实际 论点是否正确 论证是否充分 语言是否通顺 结构是否合理 行文是否规范 语言是否通顺 结构是否合理 行文是否规范 成成 绩 绩 指导教师签名 指导教师签名 年年 月月 日日 系学术委员会意见 同意给优 良 及格 不及格等次 系学术委员会意见 同意给优 良 及格 不及格等次 签名 签名 年年 月月 日日 目 录 摘摘 要要 4 4 ABSTACTABSTACT 5 5 第一章第一章 引言引言 6 6 第一节第一节 概述概述 6 第二节第二节 数控车床自动回转刀架的发展趋势数控车床自动回转刀架的发展趋势 6 第三节第三节 本设计的主要内容本设计的主要内容 7 第二章第二章 回转刀架方案选择
3、回转刀架方案选择 8 8 第一节第一节 数控车床回转刀架的基本要求数控车床回转刀架的基本要求 8 第二节数控车床立式回转刀架的结构特点第二节数控车床立式回转刀架的结构特点 8 第三节第三节 刀架参数的确定刀架参数的确定 9 第四节第四节 动力源的选择及方案选择结果动力源的选择及方案选择结果 9 第三第三章章 回转刀架的工作原理及过程回转刀架的工作原理及过程 1111 第一节第一节回转刀架的构成回转刀架的构成 11 第二节第二节回转刀架的工作过程回转刀架的工作过程 11 第四章第四章 传动机构的设计和标准件的选取传动机构的设计和标准件的选取 1313 第一节第一节初拟传动方案初拟传动方案 13
4、第二节第二节 选择步进电动机选择步进电动机 13 第三节第三节 蜗杆蜗轮的设计蜗杆蜗轮的设计 14 第四节第四节 蜗杆轴的设计蜗杆轴的设计 17 第五节第五节 中心轴的设计中心轴的设计 22 第六节第六节 齿盘的设计齿盘的设计 23 第七节第七节 联轴器的选择联轴器的选择 26 第五章第五章 安装调试和精度检验安装调试和精度检验 2727 第一节第一节安装调试安装调试 27 第二节第二节精度检验精度检验 27 第三节第三节 维护与保养维护与保养 29 第四节第四节 故障及排除故障及排除 29 第六章第六章 总总 结结 3131 致致 谢谢 3232 参参 考考 文文 献献 3333 摘摘 要要
5、 数控车床的刀架是机床的重要组成部分 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 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 并正确实施控制 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 提高加工精度与加工精度的一致性等等 本设计主 要是对立式四工位电动刀架机械传动部分的设计 对关键零部件进行了设计校核 并运用 AutoCAD 软件 做出了回转刀架装配图 对电动刀架有了更直观的了解 最 后 在电动刀架的安装调试和精度检验方面 提出了意见和措施 关键词 数控车床数控车床 回转刀架回转刀架 结构设计结构设计 AutoCADAutoCAD
6、Abstact The CNC lathe machine frame is the important component Along with the development of CNC lathe CNC turret began to rapid change electro hydraulic servo driver and combination development direction Electric turret is an important tradition of CNC lathe reasonable structure and the correct sel
7、ection electric turret control can improve labor productivity and shorten the production preparation time eliminate human error the improvement of the machining accuracy and consistency of machining precision etc This design is mainly to the vertical 4 Labour electric turret mechanical transmission
8、parts design the design of the key parts and using AutoCAD software rotary cutter made assembly to have more intuitive electric turret Finally in electric turret installation and accuracy of inspection puts forward some Suggestions and measures Keywords CNC lathe rotary cutter structure design AutoC
9、AD 第一章第一章 引言引言 第一节第一节 概述概述 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 因此其 结构直接影响机床的切削性能和切削效率 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 其中 带刀库的数控加工中心自动换刀装置自 1958 年研制成功以来 其机 械结构和控制方式不断得到改进和完善 形式多种多样 目前常见的有更换主轴头 换刀以及带刀库的自动换刀系统 第二节第二节 数控车床自动回转刀架的发展趋势
10、数控车床自动回转刀架的发展趋势 数控刀架的发展趋势是 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 如图 1 1 和卧式 如图 1 2 两种 立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 并正确实施控制 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 提高加工精度与加 工精度的一致性等等 另外 加工工艺适应性和连续稳定的工作能力也明显提高 尤其是在加工几何形状较
11、复杂的零件时 除了控制系统能提供相应的控制指令外 很重要的一点是数控车床需配备易于控制的电动刀架 以便一次装夹所需的各种刀 具 灵活方便地完成各种几何形状的加工 数控刀架的市场分析 国产数控车床将向中高档发展 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 图 1 1 立式回转刀架 图 1 2 卧式回转刀架 第三节第三节 本设计的主要内容本设计的主要内容 本次设计主要是针对数控车床立式四刀位电动回转刀架的机械传动部分的设计 主要内容为 回转刀架刀架参数的确定 回转刀架动力源的选择 回转刀架传动机构的设计和标准件的选取 回转刀架的安装调试和精度检验 第二
12、章第二章 回转刀架方案选择回转刀架方案选择 第一节第一节 数控车床回转刀架的基本要求数控车床回转刀架的基本要求 数控刀架作为数控机床必需的功能部件 直接影响机床的性能和可靠性 数控 车床回转刀架的基本要求 转位准确可靠 工作平稳安全 按最短路线就近选位 转位时间短 重复定位精度高 防水 防屑 密封性优良 夹紧刚度高 适宜重负荷切削 CK6140 为经济性数控车床 其设计的刀架可与数控车床的数控系统接口相连接 又可配置简易的数控系统 辅助主机完成轴类 盘类等零件的车外圆 端面 圆弧 刀槽 切断 车螺纹 镗孔的加工工序 按照数控车床回转刀架的基本要求和 CK6140 车床的实际情况 本设计初选刀架
13、 为立式简易型四工位电动机回转刀架 采用蜗杆传动 上下齿盘啮合 机械螺母升 降转位式的工作原理 第二节数控车床立式回转刀架的结构特点第二节数控车床立式回转刀架的结构特点 数控车床立式回转刀架的结构特点 设置端齿盘作精定位元件 采用霍尔开关 无触点霍尔元件 作信号传输控制 避免了机械接触 延长 了使用寿命 可以借助双重粗定位机构 使刀架回转平稳 具有防水防滑作用 第三节第三节 刀架参数的确定刀架参数的确定 刀尖高是数控车床回转刀架的主要参数 国内生产的立式数控车床回转刀架的 中心高一般有 51 245mm 共计八个规格 具体参见参考文献 1 表 3 15 4 因此 参照烟台机床附件厂生产的 AK
14、21110 4M 型回转刀架 初选刀尖高为 110mm 其型号 及具体规格如表 2 1 表 2 1 刀架参数 型 号中心 高 mm 工 位 数 单工 位 时 间 s 刀 架转 速 r min 最大 切力 矩 N m 电 动 机 功 率 W 电动 机转 速 r min 最 大 载 重 Kg 重 复 定 位 精 度 mm 外形 尺寸 mm AK21110 4M11042 525 4450120140028 2 367200 230 第四节第四节 动力源的选择及方案选择结果动力源的选择及方案选择结果 驱动回转刀架的动力可分为电动机传动和液压传动两大类 一般情况下只在卧 式数控机床回转刀架中使用液压传
15、动 而其余均为电动刀架 故对 CK6140 在选用时 应取电动机作为回转刀架的动力源 通过对数控车床回转刀架的基本要求 结构特点 动力源及基本参数的分析 可以得出 CK6140 回转刀架的设计方案如下 立式简易型 伺服电动机直接驱动 刀尖高为 110mm 工位数为 4 外形尺寸为 200 200 252 长 宽 高 采用霍尔开关作为信号传输控制元件 转位时刀架需要抬起 高度为 5mm 第三章第三章 回转刀架的工作原理及过程回转刀架的工作原理及过程 第一节第一节 回转刀架的构成回转刀架的构成 立式数控车床回转刀架由固定部分 刀架基座或下刀体 转动部分 刀架座或 上刀体 和驱动电动机三部分组成 并
16、采用了卧轴外露式电动机布局 第二节第二节 回转刀架的工作过程回转刀架的工作过程 本设计回转刀架的工作原理为机械螺母升降转位式 工作过程可分为刀架抬起 刀架转位 刀架定位并压紧等几个步骤 如图3 1所示 其工作过程如下 刀架抬起 当数控系统发出换刀指令后 通过接口电路使电机正转 经传动装置2 驱动蜗 杆蜗轮机构1 蜗轮带动丝杆螺母机构8逆时针旋转 此时由于齿盘3 4处于啮合状 态 在丝杆螺母机构8转动时 使上刀架体产生向上的轴向力将齿盘松开并抬起 直 至两定位齿盘3 4 脱离啮合状态 从而带动上刀架和齿盘产生 上台 动作 刀架转位 当圆套8逆时针转过150 时 齿盘3 4完全脱开 此时销钉准确进入圆套8中的 凹槽中 带动刀架体转位 刀架定位 当上刀架转到需要到位后 旋转90 180 或270 数控装 置发出的换刀指令使霍尔开关9 中的某一个选通 当磁性板10 与被选通的霍尔开关 对齐后 霍尔开关反馈信号使电机反转 插销7在弹簧力作用下进入反靠盘 5地槽中进 行粗定位 上刀架体停止转动 电机继续反转 使其在该位置落下 通过螺母丝杆 机构7使上刀架移到齿盘3 4 重新啮合 实现精确定位 刀架
