數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含11張CAD圖紙+PDF圖】

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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(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。德國(guó)Sauter（肖特）公司的產(chǎn)品的性能指標(biāo)較高，代表數(shù)控車床用轉(zhuǎn)塔刀架的發(fā)展前景，具體表現(xiàn)在： （1）刀架轉(zhuǎn)位時(shí)間最短，且轉(zhuǎn)位準(zhǔn)確。數(shù)控刀架作為數(shù)控機(jī)床必需的功能部件，直接影響機(jī)床的性能和可靠性，是機(jī)床的故障高發(fā)點(diǎn)。這就要求設(shè)計(jì)的刀架具有轉(zhuǎn)位快，定位精度高，切向扭矩大的特點(diǎn)。它采用蝸桿傳動(dòng)，上下齒盤嚙合，螺桿夾緊的工作原理。 （2）刀架定位精度高、動(dòng)作迅速、穩(wěn)定可靠。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的切削加工精度在很大程度上取決于刀尖位置。由于在加工過程中刀尖位置不進(jìn)行人工調(diào)整，因此，轉(zhuǎn)塔刀架在結(jié)構(gòu)上必須有足夠的強(qiáng)度和剛性，以及合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證轉(zhuǎn)塔刀架在每一次轉(zhuǎn)位之后，都具有盡可能高的重復(fù)定位精度。 Sauter公司產(chǎn)品正是滿足了這一要求, 才使其能夠承受粗加工時(shí)的切削抗力同時(shí)滿足各種精密加工的要求。 (3）可多刀夾持，雙向轉(zhuǎn)位和任意刀位就近選刀。 (4）應(yīng)用范圍廣，維修方便等特點(diǎn)。 2、國(guó)內(nèi)外研究綜述 目前國(guó)內(nèi)數(shù)控刀架以電動(dòng)為主，分為立式和臥式兩種，主要用于簡(jiǎn)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(dòng)刀架和伺服驅(qū)動(dòng)刀架。電動(dòng)回轉(zhuǎn)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(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，并正確實(shí)施控制，能夠有效的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，消除人為誤差，提高加工精度等等。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(shí)，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(diǎn)是數(shù)控車床配備了易于控制的電動(dòng)回轉(zhuǎn)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。 國(guó)內(nèi)部分刀架回轉(zhuǎn)原理為電機(jī)經(jīng)彈簧理合器帶動(dòng)蝸桿，再由蝸輪帶動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)都苻D(zhuǎn)體時(shí)，由霍爾元件不斷檢測(cè)刀架轉(zhuǎn)體是否到位，到位后霍爾元件發(fā)出信號(hào)，然后反轉(zhuǎn)鎖緊。主要采用有銷盤、內(nèi)齒盤，外齒盤組成的三端齒定位機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。其控制部分主要選用MCS-51系列單片機(jī)以及ATMEL公司的AT89等同類產(chǎn)品進(jìn)行控制。 煙臺(tái)機(jī)床附件廠是目前我國(guó)生產(chǎn)刀架水平最高的廠家，特別是可以生產(chǎn)帶刀頭的刀架。該廠家全套引進(jìn)意大利的生產(chǎn)線，產(chǎn)品屬于高檔型。 國(guó)外數(shù)控機(jī)床附件產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用比較早，經(jīng)驗(yàn)豐富，再由于技術(shù)進(jìn)步，新材料，新結(jié)構(gòu)的不斷出現(xiàn)與應(yīng)用，使得其產(chǎn)品的可靠性比較高。 國(guó)外主要分為日本和歐美兩大流派。其產(chǎn)品的特點(diǎn)是夾緊力大，采用專用電機(jī)，體積小，轉(zhuǎn)矩大，可靠性高，耐磨，可靠性較高。比如，日本日研公司部分回轉(zhuǎn)刀架的核心部件蝸桿副，蝸輪采用氮化鋼，齒部表面采用氮化處理，硬度高；蝸桿為硬質(zhì)合金蝸桿；整個(gè)蝸桿副為硬齒面接觸，耐磨。既實(shí)現(xiàn)了高速又保證了高可靠性。還有德國(guó)的肖特（SAUTER）、意大利的杜普洛馬蒂克（DUPLOMATIC）和巴魯法迪（BARUFFALDI）等，他們都有自己的系列、規(guī)格和專利。像肖特（SAUTER）的刀架，采用行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)方向均為同一方向，沒有像蝸桿副的降速機(jī)構(gòu)的交叉軸設(shè)計(jì)，易于一體化布置。采用牙嵌式齒行離合器的升起和加緊，空行程轉(zhuǎn)角、小效率高，且自鎖功能可靠。其控制部分大都與機(jī)床一起采用CNC控制，目前國(guó)際比較好的系統(tǒng)有西門子，法拉克，三菱等。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告 二、本設(shè)計(jì)（論文）研究的內(nèi)容及擬采用的研究方案和技術(shù)路線： 1. 本設(shè)計(jì)（論文）的研究?jī)?nèi)容或解決的技術(shù)問題： （1） 研究臥式數(shù)控車床刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)問題 ①讀數(shù)控自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架相關(guān)的論文和書籍，系統(tǒng)地了解數(shù)控自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架相關(guān)知識(shí)和原理。 ②減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，查閱資料了解蝸桿及蝸輪副的優(yōu)缺點(diǎn)及使用場(chǎng)所，選擇最合適的機(jī)械結(jié)構(gòu)。 （2）研究臥式數(shù)控車床刀架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)問題 ①掌握單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本原理和常用解決方面。 ②掌握Auto CAD等軟件平臺(tái)的應(yīng)用和操作。 2. 本課題擬采用的研究解決方案和技術(shù)路線 ①通過對(duì)數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)以及電氣控制進(jìn)行研究，探索數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架的組成和工作原理。 ②通過所學(xué)專業(yè)知識(shí)，通過查閱相關(guān)資料和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，查閱工具書和參考書，合理的選擇設(shè)計(jì)計(jì)算公式，正確計(jì)算，并輔以圖紙完成數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架機(jī)械部分。 ③電氣控制部分的設(shè)計(jì)，通過單片機(jī)編制數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架的控制部分。 3. 本設(shè)計(jì)（論文）計(jì)劃進(jìn)度： 第六周組合機(jī)床總體方案初步設(shè)計(jì)。 第七周修改、整理組合機(jī)床總體方案。 第八周繪制零件加工工序、示意圖。 第九周繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖。 第十周熟悉機(jī)床刀架自動(dòng)控制相關(guān)資料。 第十一周結(jié)合零件加工要求初步設(shè)計(jì)組合機(jī)床刀架自動(dòng)控制系統(tǒng)圖。 第十二周設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)圖。 第十三周編寫設(shè)計(jì)說明書提交初稿。 第十四周修改圖紙和說明書并打印。 第十五周論文整理、裝訂和參加答辯。 4. 參考文獻(xiàn)： [1] 陳炳光，陳昆.模具數(shù)控加工及編程技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011 [2] 唐利平.數(shù)控車削加工技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011 [3] 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