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數控車床自動回轉刀架設計

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更新時間：2014-01-26
發布人： majianyong

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目錄
引言 1
第1章.數控車床自動回轉刀架的主要結構的設計 2
1.1數控車床自動回轉刀架的設計要求 2
1.2數控車床自動回轉刀架的上升裝置 2
1.3數控車床自動回轉刀架的定位方式 2
1.4數控車床自動回轉刀架的工作方案 2
第2章．總體方案的確定 7
2.1減速傳動機構的設計 7
2.2上刀體鎖緊與精定位機構的設計 7
2.3刀架抬起機構的設計 7
第3章自動回轉刀架的工作原理 8
3.1圓柱銷的運動位置 8
第4章．主要傳動部件的設計計算 11
4.1電動機的選擇 11
4.2蝸桿副的設計計算 12
4.2.1蝸桿的選型 12
4.2.2蝸桿副的材料 12
4.2.3按齒面接觸疲勞強度設計 12
4.2.4蝸桿和蝸輪的主要參數與幾何尺寸 17
4.2.5校核蝸輪齒根彎曲疲勞強度 18
4.3螺桿的設計與計算 21
4.3.1螺距的設計 21
4.3.2螺桿其他各種參數的計算與確定 21
4.3.3自鎖性能校核 21
第5章電器控制部分設計 23
5.1硬件電路設計 23
5.1.1收信裝置 23
5.1.2發信電路 23
5.2 PLC控制軟件設計 24
5.2.2 自動回轉刀架PLC控制的梯形圖 25
5.2.3自動回轉刀架程序 26
設計總結 27
致謝 30
參考文獻 31
引言
隨著現代數控車床的結構和功能的發展，普通車床的”一床一刀”的結構已經遠遠不能滿足現代零件加工的需求。過去生產的零件精度要求不高，生產的數量不大，而且人力資源豐富，成本低，可以滿足生產的進度，但隨著現代化機械產生，在滿足生產要求的前提下，提高機械的生產效率成為各個工廠的第一要務，高效率就代表著高收益，高度自能化是現代生產的趨勢，是節約人力和物力的最簡單的方式。現代數控車床采用多種不同的刀具同時在數控車床的刀盤上使用，達到自動換刀的目的。數控車床的刀具比普通的車床有一下幾種優勢：
1.數控刀具具有很高的可靠性，可靠性高能減少換刀的時間，防止廢品的產生和損壞機器設備，數控刀具的可靠性也是自動化加工系統的基本要求之一。
2. 切削性能好良好的切削性能能滿足高速度，高剛度，大功率的生產要求，提高生產效率，使生產更具有競爭力。
3.生產效率高數控車床自動回轉刀架充分發揮了數控機床的高效率的特點，采用“工序集中”的原則，最大化的減少換刀時人工參與的時間。
普通的車床在加工的過程中，對于復雜的零件加工，要多次換刀，換刀后還要對刀，速度慢而且精度不高，大量的時間浪費在輔助步驟上，真實的加工時間很少，效率低。數控車床的發展正朝著一次裝夾中完成多工序的加工，自動換刀裝置是滿足這一需求的必須裝置，自動換刀裝置縮短了換刀的時間，刀具的重復定位精度高，換刀的安全性高，結構簡單，維修方便，特別是對于大批量的零件生產，可以節約大量的時間。
第1章.數控車床自動回轉刀架的主要結構的設計
1.1數控車床自動回轉刀架的設計要求
1.設計的自動回轉刀架能實現自動換刀的目的；
2.能滿足生產的精度；
3.生產的成本低；
4.操作簡單，安全性好；
5.維修方便；
1.2數控車床自動回轉刀架的上升裝置
自動回轉刀架的上升裝置有以下幾種：
1.螺旋上升式螺旋上升式可靠性高，穩定性好，操作簡單。
2.凸臺式上升的速度快，節省時間。
3.電磁式實用性一般，費用高。
4.液壓式力度大，但是工作的環境差。
1.3數控車床自動回轉刀架的定位方式
定位的方式一般有齒盤式、定位銷式、電磁式。現在用的最多的是齒盤式。
1.4數控車床自動回轉刀架的工作方案
車床設計的是四工位立式自動回轉刀架，主要是對外圓軸的加工，其設計的方案有一下幾種：
1）螺旋轉位刀架
圖1 螺旋轉位刀架
結構：主要有三相異步電動機、聯軸器、蝸桿副、螺桿螺母副、發信盤、推力軸承、端面齒盤、反靠齒盤、圓柱銷、上蓋圓盤、上刀體
優點：通過定位銷定位，定位精確，零件的制造簡單，成本低，維修方便。
2) 十字槽輪轉位刀架圖2 槽輪轉位刀架
結構：主要有三相異步電動機、十字槽輪、上刀架、銷釘、蝸輪副、發信盤、聯軸器。
工作原理：控制系統發出信號，電動機通過蝸輪副帶動撥盤旋轉，當撥盤上的銷釘未進入十字槽的徑向槽時，十字槽輪的內凹弧被撥盤上的外圓弧鎖住，十字槽輪靜止不動，當撥盤上的銷釘進入十字槽輪的徑向槽內時，十字槽輪的鎖止弧松開，撥盤繼續轉動，撥盤上的銷釘帶動十字槽輪轉動，當銷釘從十字槽輪中脫出時，十字槽輪上的另一內凹鎖止弧又被撥盤上的外凸圓弧鎖緊，十字槽輪有靜止不動，直到銷釘再次進入十字槽輪的徑向槽內，隨著撥盤的連續轉動，十字槽輪作周期性的間隙運動，銷釘每旋轉一周，十字槽輪旋轉90°，十字槽輪帶動刀架旋轉90°。
優缺點：十字槽輪機構具有結構簡單、工作可靠性高、轉位快、銷釘進入和脫出徑向槽時穩定性好等優點，但是十字槽輪機構制造和裝配精度要求很高，而且槽輪轉角大小不能調節，存在一定的柔性沖擊。
3) 凸臺棘爪式轉位刀架
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