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《數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架機電系統(tǒng)設(shè)計_》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第1節(jié)自動回轉(zhuǎn)刀架總體設(shè)計1.1概述數(shù)控車床的刀架是機床的重要組成部分。刀架用于夾持切削用的刀具，因此其結(jié)構(gòu)直接影響機床的切削性能和切削效率。在一定程度上，刀架的結(jié)構(gòu)和性能體現(xiàn)了機床的設(shè)計和制造技術(shù)水平。隨著數(shù)控車床的不斷發(fā)展，刀架結(jié)構(gòu)形式也在不斷翻新。其中按換刀方式的不同，數(shù)控車床的刀架系統(tǒng)主要有回轉(zhuǎn)刀架、排式刀架和帶刀庫的自動換刀裝置等多種形式。自1958年首次研制成功數(shù)控加工中心自動換刀裝置以來，自動換刀裝置的機械結(jié)構(gòu)和控制方式不斷得到改進和完善。自動換刀裝置是加工中心的重要執(zhí)行機構(gòu)，它的形式多種多樣，目前常見的有：回轉(zhuǎn)刀架換刀，更換主軸頭換刀以及帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)。初步了解了設(shè)計題
2、目（電動刀架）及發(fā)展概況，設(shè)計背景，對刀架有了一些印象，對整理設(shè)計思路安排設(shè)計時間有很好的輔助作用。對一些參數(shù)的進行了解同時按準則要求來完成設(shè)計。1.2數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架的發(fā)展趨勢數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢是：隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動和伺服驅(qū)動方向發(fā)展。? 目前國內(nèi)數(shù)控刀架以電動為主，分為立式和臥式兩種。主要用于簡易數(shù)控車床；臥式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋轉(zhuǎn)，就近選刀，用于全功能數(shù)控車床。另外臥式刀架還有液動刀架和伺服驅(qū)動刀架。電動刀架是數(shù)控車床重要的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理地選配電動刀架，并正確實施控制，能夠有效的提高勞動生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)準備時間，消除人為誤
3、差，提高加工精度與加工精度的一致性等等。另外，加工工藝適應(yīng)性和連續(xù)穩(wěn)定的工作能力也明顯提高：尤其是在加工幾何形狀較復(fù)雜的零件時，除了控制系統(tǒng)能提供相應(yīng)的控制指令外，很重要的一點是數(shù)控車床需配備易于控制的電動刀架，以便一次裝夾所需的各種刀具，靈活方便地完成各種幾何形狀的加工。數(shù)控刀架的市場分析：國產(chǎn)數(shù)控車床將向中高檔發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種。數(shù)控刀架的高、中、低檔產(chǎn)品市場數(shù)控刀架作為數(shù)控機床必需的功能部件，直接影響機床的性能和可靠性，是機床的故障高發(fā)點。這就要求設(shè)計的刀架具有具有轉(zhuǎn)位快，定位精度高，切向扭矩大的特點。它的原理采
4、用蝸桿傳動，上下齒盤嚙合，螺桿夾緊的工作原理。1.3自動回轉(zhuǎn)刀架的工作原理回轉(zhuǎn)刀架的工作原理為機械螺母升降轉(zhuǎn)位式。工作過程可分為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位并壓緊等幾個步驟。圖1.1為螺旋升降式四方刀架，其工作過程如下：①刀架抬起當數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后,通過接口電路使電機正轉(zhuǎn),經(jīng)傳動裝置、驅(qū)動蝸桿蝸輪機構(gòu)。蝸輪帶動絲桿螺母機構(gòu)逆時針旋轉(zhuǎn),此時由于齒盤處于嚙合狀態(tài)，在絲桿螺母機構(gòu)轉(zhuǎn)動時，使上刀架體產(chǎn)生向上的軸向力將齒盤松開并抬起,直至兩定位齒盤脫離嚙合狀態(tài),從而帶動上刀架和齒盤產(chǎn)生“上抬”動作。②刀架轉(zhuǎn)位當圓套逆時針轉(zhuǎn)過150°時，齒盤完全脫開，此時銷釘準確進入圓套中的凹槽中，帶動刀架體轉(zhuǎn)位
5、。③刀架定位當上刀架轉(zhuǎn)到需要到位后（旋轉(zhuǎn)90°、180°或270°），數(shù)控裝置發(fā)出的換刀指令使霍爾開關(guān)中的某一個選通,當磁性板與被選通的霍爾開關(guān)對齊后,霍爾開關(guān)反饋信號使電機反轉(zhuǎn),插銷在彈簧力作用下進入反靠盤地槽中進行粗定位，上刀架體停止轉(zhuǎn)動，電機繼續(xù)反轉(zhuǎn)，使其在該位置落下，通過螺母絲桿機構(gòu)使上刀架移到齒盤重新嚙合,實現(xiàn)精確定位。刀架壓緊刀架精確定位后，電機及許反轉(zhuǎn)，夾緊刀架，當兩齒盤增加到一定夾緊力時，電機由數(shù)控裝置停止反轉(zhuǎn)，防止電機不停反轉(zhuǎn)而過載毀壞，從而完成一次換刀過程。圖1.1螺旋升降式四方刀架第2節(jié)主要傳動部件的設(shè)計計算2.1蝸桿副的設(shè)計計算自動回轉(zhuǎn)刀架的動力源是三相異步電動機，其
6、中蝸桿與電動機直聯(lián)，刀架轉(zhuǎn)位時蝸輪與上刀體直聯(lián)。已知電動機額定功率P1=90W，額定轉(zhuǎn)速n1=1440r／min，上刀體設(shè)計轉(zhuǎn)速n2=30r／min，則蝸桿副的傳動比i===48。刀架從轉(zhuǎn)位到鎖緊時，需要蝸桿反向，工作載荷不均勻，起動時沖擊較大，今要求蝸桿副的使用壽命Lh=10000h。(1)蝸桿的選型GB／T10085--1988推薦采用漸開線蝸桿(ZI蝸桿)和錐面包絡(luò)蝸桿(ZK蝸桿)。本設(shè)計采用結(jié)構(gòu)簡單、制造方便的漸開線型圓柱蝸桿(ZI型)。(2)蝸桿副的材料刀架中的蝸桿副傳遞的功率不大，但蝸桿轉(zhuǎn)速較高，因此，蝸桿的材料選用45鋼，其螺旋齒面要求淬火，硬度為45～55HRC，以提高表面耐
7、磨性；蝸輪的轉(zhuǎn)速較低，其材料主要考慮耐磨性，選用鑄錫磷青銅ZCuSnl0P1，采用金屬模鑄造。(3)按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計刀架中的蝸桿副采用閉式傳動，多因齒面膠合或點蝕而失效。因此，在進行承載能力計算時，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強度進行校核。按蝸輪接觸疲勞強度條件設(shè)計計算的公式為：1)確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2設(shè)蝸桿頭數(shù)Z1=1，蝸桿副的傳動效率取η=0.8。由電動機的額定功率P1=
