卧式数控车床刀架结构与驱动系统设计
数控车床自动回转刀架机电系统设计
摘要自动回转刀架是数控机床的重要组成部分，它有效地提高了劳动生产率，缩短了生产预备时刻，消除人工误差提高加工精度和加工精度的一致性等。
然而传统的一般车床换刀的速度慢、精度不高，生产效率低，不能适应现代化生产的需要。
因此为了提高生产率、改善产品质量以及改善劳动条件必须对自动回转刀架进行改进。
本文对数控车床自动回转刀架的机电系统的相关内容进行分析，研究数控车床刀架的组成和工作原理，对一般机床的换刀装置进行改进，使该装置具有自动松开、转位、周密定位等功能。
此次要紧完成自动回转刀架的机械部分和电气部分的设计。
机械部分为对其组成的各个机械部件进行计算与选用，电气部分为编制刀架自动转位操纵软件。
设计的数控換刀装置功能更强，换刀装置通过刀具快速自动定位，能够提高数控车床的效率，缩短加工时刻；同时其可靠性更稳定，结抅简单。
关键词: 自动回转刀架，换刀装置，机电系统，电气操纵Design of automatic turret mechanical and electrical systemof CNC lathesAbstractThe automatic turret is an important part of CNC lathe. It improved labor productivity and shorten the production time, eliminate human error, the improvement of the machining accuracy and consistency of precision. Though conventional ordinary lathe tool change slowly, low accuracy, low productivity. It cannot adapt to the needs of modern production. Therefore, we must be improved the automatic turret in order to increase productivity, improveproduct quality and improve working.This rotary tool holder for CNC lathe electrical and mechanical systems related content study, study the composition and working principle of CNC lathes turret and improve the tool changerthe of general machine tools, so that the device has an automatic release, transfer, precision positioning and other functions. This time we should completion of the design of a utomatic turret’s the mechanical parts and electrical parts. Mechanical part is composed of various mechanical calculation and selection of parts, electrical parts is preparation of the turret automatically transfer of the control software, automatic indexing turret. Design of more powerful CNC tool changer, tool changer quickly through the automatic positioning tool can improve the efficiency of CNC lathes and shorten the processing time; while its reliability is more stable, the structure is simpler.Keywords: Automatic turret Tool changerElectro-Mechanical Systems Electrical control目录1绪论 (1)1.1自动回转刀架的设计背景 (1)1.2自动回转刀架的市场分析 (2)1.3设计自动回转刀架的意义 (2)2自动回转刀架总体设计 (3)2.1总体方案的确定 (3)2.2减速机传动机构的确定 (4)2.3刀体锁紧与精定位机构的确定 (5)2.4抬起机构的确定 (5)3自动回转刀架机械部分设计 (6)3.1自动回转刀架的工作原理 (6)3.2蜗轮及蜗杆的设计及校核 (8)3.2.1蜗杆的选型 (9)3.2.2蜗杆副的材料 (10)3.2.3按齿面接触疲劳强度进行设计 (10)3.3蜗轮及蜗杆的要紧参数与几何尺寸 (12)3.4螺杆的要紧参数与几何尺寸 (14)3.4.1螺杆的设计计算 (14)3.5蜗杆轴的设计 (15)3.5.1蜗杆轴的材料选择，确定许用应力 (15)3.5.2按扭转强度初步估算轴的最小直径 (15)3.5.3确定各轴段的直径和长度 (16)3.5.4蜗杆轴的校核 (17)3.6蜗杆轴的轴承选用 (21)4自动回转刀架电气部分设计 (22)4.1硬件电路设计 (22)4.2操纵软件设计 (25)4.2.180C31单片机及其引脚讲明 (26)4.2.2 静态存储器6264的特性 (28)4.2.3 2764只读存储器的特性 (28)4.2.4 可编程并行I/O接口芯片8255的特性 (29)5结论 (33)6致谢 (34)7 .............................................. 参考文献35附录：转配图A0图纸一张、零件图A1、A2各五张（上刀体图、下刀体图上圆盘图、下圆盘图、刀架电气图、蜗轮、蜗杆图、螺杆图、空心轴图、发信盘图）1绪论1.1自动回转刀架的设计背景经济型数控是我国80年代科技进展的产物。
数控车床自动回转刀架机电系统设计
数控车床自动回转刀架机电系统设计数控车床自动回转刀架是一种经常用于车削加工中的设备，其主要作用是在切削过程中快速更换刀具。
为了实现自动化操作，我们可以设计一个机电系统来控制刀架的回转动作。
下面是一个关于数控车床自动回转刀架机电系统设计的概述，其中包括系统的组成、工作原理以及关键技术。
一、机电系统组成1.电机：用于驱动刀架的转动，一般采用步进电机或伺服电机；2.传动装置：将电机的旋转运动转化为刀架的回转运动；3.可编程控制器（PLC）：控制刀架的回转运动以及实现自动化操作；4.感应装置：用于检测刀架的位置，一般采用光电开关或接近开关；5.人机界面：用于人机交互的显示屏和按键。
二、工作原理1.工件加工：数控车床自动回转刀架机电系统安装在数控车床上，工作时根据加工工艺确定刀具的种类和数量，并将刀具安装在刀架上。
2.刀具选择：根据加工过程中所需的刀具类型，PLC通过人机界面接收到相关指令后，控制电机将刀架旋转至相应的刀具位置，光电开关或接近开关检测刀架是否到位。
3.切削过程：数控系统控制数控车床进行切削加工，当需要更换刀具时，PLC发送指令，电机带动刀架旋转至指定刀具位置，完成刀具的更换。
然后PLC再次发送指令，使数控车床继续进行切削加工。
4.刀具回收：加工结束后，刀架需要回到回收位置，等待下一次的切削操作。
三、关键技术1.传动装置设计：根据转速和转动力矩的要求，选择合适的传动方式（如齿轮传动、皮带传动等）来实现电机和刀架之间的动力传递及转动控制。
2.位置检测技术：光电开关或接近开关能够实现对刀架位置的准确检测，确保刀架到位后才能进行切削加工，提高工件加工的精度。
3.控制系统设计：PLC控制系统需要根据刀具种类和数量，编写相应的控制程序，实现自动化操作。
同时，可以根据需要增加串口或网络通信功能，方便与上位系统进行数据交互。
4.人机界面设计：人机界面需要简洁、直观、易用，使操作人员能够方便地进行刀具的选择和刀架的控制等操作。
CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计
__届毕业（设计）论文题目CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计专业班级学号学生姓名随笔客指导教师指导教师职称学院名称机电工程学院完成日期： 2014 年 5 月 25日CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计CK6140 CNC lathe main drive system and feed servo system design学生姓名指导教师摘要本文介绍了CK6140数控车床的组成及工作原理，对数控机床的主要组成部分：机床主轴箱，进给伺服系统及主轴PLC控制进行了总体的设计及其详细设计。
数控机床是现代机电一体化的典型产品，对提高零件的加工质量和加工效率具有较好的作用。
在本次设计中，主要完成了以下工作：根据给出的要求，首先确定设计要求给出的已知条件确定电机的型号和功率，传动系统的布局，变速方式，开停方式，换向方式，制动方式及齿轮的排列与布置。
然后根据转速范围及级数确定它的转速图、各齿轮的齿数和传动系统简图。
在根据已确定传动比来确定带传动。
通过轴的初步设计，进行齿轮的设计和校核。
选取相应的轴承和键，进行轴的具体设计和校核，键和轴承的设计和校核。
最后进行装配图和各个零件图的绘制，完成主轴箱的设计。
然后完成伺服系统的设计。
在对进给伺服系统进行设计时，要确定进给传动系统的传动方式及控制系统的形式。
设计中，选择进给伺服系统为开环控制系统。
通过给定的参数选择好步进电机的步距角可确定传动齿轮的传动比及滚珠丝杆的导程。
设计的进给伺服系统能够满足设计任务的要求。
关键词：数控机床主轴箱进给伺服系统AbstractThis thesis introduced the constitution and working principle of CK6140 machine tool，the primarily parts of NC machine tool designed：including proceeds the total design and detailed design. NC machine tool is a modern machine to give or get an electric shock the integral whole the typical model of technique the processing of product, right exaltation spare parts the quantity with process the efficiency to have the good function. In this design,primarily completed following work.According to the timetable to design. First identified design requirements given the known conditions determine the type and electrical power, drivetrain system layout, speed change, stop the way for the way braking and gear configuration and the way layout. Based on rotational speed and scope of the class to determine its rotational speed maps, the various gear and drivetrain system Chishu sketch. In accordance with established transmission belt transmission than to determine. Through axle of the preliminary design, gear design and verification. The bearings and get used to a specific axle design and verification, design and verification keys and bearings. Final assembly of the various parts and mapping. Completed the design of headstock.Then completing the design of the servomechanism system. In designing of servo system, we can determine driving mode of driving system and controlling mode of controllingsystem,choosing the servo system for opening wreath control the system.Passing the parameter to settle the choice the good step the step for the electrical engineering the distance cape can make sure to spread to move the spreading of wheel gear to move the radio the roll the bead silk the think stick's lead. Design of into give the servo system can satisfy to designthe request of the mission.Keywords：NC Machine Tool；Axis Housing；Servomechanism目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章卧式数控车床简介 (1)1.1数控车床简介 (1)1.2 CK6140介绍及设计说明 (2)1.3设计任务 (3)第二章 CK6140总体设计计算 (6)2.1总体设计要求 (6)2.2机床的总体布局的确定 (7)2.3换向方向的选择 (7)2.4开停方式选择 (8)2.5 制动方式选择 (8)2.6 齿轮布置与排布 (8)2.7 变速方式选择 (9)2.8进给系统的组成及选用 (10)第三章主变速箱总体设计 (12)3.1电机的选用 (12)3.2传动方案的拟定 (15)3.3确定各级的转速.................................... 错误!未定义书签。
数控车床系统结构改造设计书
数控车床系统结构改造设计书数控车床系统结构改造设计书1. 设计目标本次数控车床系统结构改造的设计目标为：提高数控车床加工精度和稳定性，增加数控系统的功能和扩展性，提升生产效率和生产质量。
2. 现有车床结构分析数控车床的结构包括机身、进给系统、主轴系统、控制系统和刀具系统。
其中，机身的刚性决定着数控车床的加工精度和稳定性，而进给系统和主轴系统的精度和稳定性则是数控车床能否实现全自动加工的关键。
控制系统则决定了数控车床的加工精度和工作范围，刀具系统则决定了数控车床的工作效率和加工质量。
现有数控车床的结构不够合理，机身的刚性不够强，容易发生振动和位移，影响加工精度和稳定性。
进给系统和主轴系统的精度和稳定性也不够理想，容易产生误差和变形，导致加工品质下降。
控制系统的功能不能满足当前的加工需求，需要扩展出更多的加工功能。
刀具系统的切割效率不理想，加工速度不够快，切割质量不如人意。
3. 改造方案3.1 机身结构改造考虑到机身的刚性对加工精度的影响，本次改造将对现有机身结构进行增强和加固，利用更高强度的材料重新设计机身结构，并采用加强支撑和支撑背板的方式，使数控车床的结构更加稳定和牢固。
3.2 进给系统和主轴系统改造进给系统和主轴系统的精度和稳定性对数控车床的全自动加工有着至关重要的影响，因此，本次改造将针对进给系统和主轴系统的问题进行改进。
首先，更新进给系统的控制部分和传动设备，采用更加精密的减速器和伺服电机实现进给速度更加稳定和精确。
其次，针对主轴系统的问题，采用更加精密的轴承和主轴，实现主轴的转速稳定和运转平稳。
3.3 控制系统扩展控制系统的扩展将是本次改造的关键所在。
针对现有控制系统的不足，本次改造将引入更加先进的数控系统和相应的控制软件，实现更加灵活和多样化的加工需求，并提供更加人性化的操作界面，方便操作和管理。
3.4 刀具系统改进刀具系统的改进将提升数控车床的工作效率和加工质量。
本次改造将增加多条刀架，增强切割效率，并更新切割软件，实现更加高效和精准的切割操作。
CK6136数控卧式车床机械结构设计(有cad图)
硬质合金刀具粗加工铸铁工件 硬质合金刀具半精加工碳钢工件 螺纹（丝杠等）加工和铰孔
通过比较最后选取：
Vmax=300 Vmin=6
m min
m min
（2） 主轴的极限转速 计算车床主轴极限转速时的的加工直径， 按经验分别取 （0.1~0.2） D 和(0.45~0.5)D。 则主轴极限转速应为：
1
1 数控车床的加工特点分析
1.1 数控车床的优点
数控车床已越来越多的应用于现代制造业，并发挥出普通车床无法比拟的优势， 数控车床主要有以下几优点： （1） 传动链短，与普通车床相比主轴驱动不再是电机 皮带 齿轮副机构变速， 而是采用横向和纵向进给分别由两台伺服电机驱动运动完成，不再使用挂轮、离合器 等传统部件，传动链大大缩短。 （2） 刚性高，为了与数控系统的高精度相匹配，数控车床的刚性高，以便适应 高精度的加工要求。 （3） 轻拖动，刀架（工作台）移动采用滚珠丝杠副，摩擦小，移动轻便。丝杠 两端的支承式专用轴承，其压力角比普通轴承大，在出厂时便选配好；数控车床的润 滑部分采用油雾自动润滑，这些措施都使得数控车床移动轻便。
1.2 数控车床加工特点 qq2567214873
（1） 自动化程度高，可以减轻操作者的体力劳动强度。数控加工过程是按输入 的程序自动完成的，操作者只需起始对刀、装卸工件、更换刀具，在加工过程中， 主 要是观察和监督车床运行。但是，由于数控车床的技术含量高，操作者的脑力劳动相 应提高。 （2） 加工零件精度高、 质量稳定。 数控车床的定位精度和重复定位精度都很高， 较容易保证一批零件尺寸的一致性，只要工艺设计和程序正确合理，加之精心操作， 就可以保证零件获得较高的加工精度，也便于对加工过程实行质量控制。 （3） 生产效率高。数控车床加工是能再一次装夹中加工多个加工表面，一般只 检测首件，所以可以省区普通车床加工时的不少中间工序，如划线、尺寸检测等，减 少了辅助时间，而且由于数控加工出的零件质量稳定，为后续工序带来方便，其综合 效率明显提高。 （4） 便于新产品研制和改型。数控加工一般不需要很多复杂的工艺装备，通过 编制加工程序就可把形状复杂和精度要求较高的零件加工出来，当产品改型，更改设 计时，只要改变程序，而不需要重新设计工装。所以，数控加工能大大缩短产品研制 周期，为新产品的研制开发、产品的改进、改型提供了捷径。 （5） 可向更高级的制造系统发展。数控车床及其加工技术是计算机辅助制造的 基础。
数控车床的结构及简单操作
数控车床的结构及简单操作一、实习目的1．了解数控车床的基本特点和机床坐标系。
2．熟悉FANUC 0i-TD 数控系统应用。
3．掌握数控车床常规操作方法，重点学习数控车床回零操作、手动对刀操作、工件坐标系设定、程序输入与编辑、自动加工等操作。
二、实习设备1．CK6120数控车床2．FANUC 0i-TD数控系统三、基础知识1．数控车床的特点与组成CK6120卧式数控车床由浙江大学辰光数控公司生产，是我校数控实训专用机床。
该机床采用机电一体化设计，外形美观，结构合理、用途广泛、操作方便，尤其是采用PC控制系统，可以更方便的进行系统升级及更换不同的数控系统。
该机床可实现自动控制，能够自动完成车削多种零件内外圆、端面、切槽、任意锥面、球面及各种公英制圆柱、圆锥螺纹等工序。
并配有完备的S、T、M功能，可以发生和接受多种信号，控制自动加工过程。
CK6120数控车床结构上是由床身、主轴箱、刀架、进给传动系统、液压系统、冷却系统及润滑系统等部分组成。
2．CK6120数控车床主要技术参数床身上最大工件回转直径¢310mm床身上最大加工直径¢200mm刀架上最大加工直径¢130mm最大工件长度 350mm棒料直径¢40mm加工公制螺纹范围 0.25-12mm主轴中心高（床身平轨至主轴中心） 166mm刀架纵向（Z坐标）最大行程 380mm刀架横向（X坐标）最大行程 150mmZ向进给速度（无级） 10-2000mm/minX向进给速度（无级） 5-1000 mm/minZ向快速移动速度 10-6000mm/minX向快速移动速度 5-3000 mm/min刀杆载面尺寸 20×20mm顶尖套筒内孔锥度莫氏3号顶尖套筒最大位移量 90mm主电机型号 YD112M-8/6/4功率 1.2/1.5/2.1 KW转速 710/950/1440 r/min 主轴转速510/680/810/1030/1080/1640r/min机床外形尺寸（长×宽×高） 1470×1120×1550 mm 3．机床坐标系CK6120数控车床可联动X、Z两个坐标轴，符合国际通用标准的笛卡尔右手直角坐标系。
机电毕业设计论文_CA6140型卧式车床传动系统设计及内外传动链分析
CA6140型卧式车床传动系统设计及内外传动链分析Analysis of transmission system of CA6140horizonta l lathe and the internal and external driving chain摘要CA6140型卧式车床的加工对象主要是轴类零件和直径不太大的盘类零件，故采用卧式布局。
为了适应工人用右手操作的习惯和便于观察、测量，主轴箱布置在左端。
车床主轴箱三支承均用滚动轴承，进给箱系统用双轴滑移公用齿轮机构；纵向与横向进给由十字手柄操作，并附有快速电机，该机床刚性好，功率大，操作方便。
经济比较实惠。
本次毕业设计课题主要是对普通车床（CA6140车床）的进给箱内部船动机构进行设计与计算，特别是对传动机构中的齿轮进行了受力计算和校核，对各部分有了较为清晰的认识。
本次所研究的对象是CA6140车床，其主参数为400mm，主参数表示机床的规格大小，是机床的最主要参数，反映机床的加工能力，影响机床的其他参数和结构大小，所以通常以最大加工尺寸或机床工作台尺寸作为参数。
虽然说普通车床的设计研究已经到了极限的状况，但是如果能对平普通车床能做个非常透彻的了解，那么对自己所学的知识就能够达到一个更高的层次，也算是对自己三年来的一个知识的总结。
又由于整个车床的结构相对比较为复杂，所以只选了其中的进给箱部分进行分析和研究，并充分了解了传动原理和传动路线，能够初步理解机床的工作原理，对之前机械的各科专业知识又进行了一次较为全面的复习，基本达到了毕业设计的目的。
关键词：进给箱；传动系统；内、外传动链ABSTRACTCA6140lathe horizontal machining object is the diameter of shaft parts and less parts of the disk,so the use of a horizontal layout.Workers in order to adapt to the habit of right-handed manipulation and ease of observation,measurement,spindle box layout in the the spindle box with three bearings are rolling bearings,feed me the common slip system with dual-axis gear mechanism;the vertical and horizontal cross-feed handle by the manipulation,with a fast motor,the machine tool rigidity, and power,and easy to operate.Economy is relatively affordable.The graduation project is the subject of ordinary lathe(CA6140lathe)into the internal drive mechanism for the force calculation and check of all parts of the structure has a more clear understanding.The study focused on the CA6140lathe,the main parameters for the 400mm and the main parameters of the specifications of the size of that machine is the most important machine parameters,reflecting the machine’s processing capacity,the impact of machine parameters and the structure of other large and small,and are usually processed with the greatest size are machine table size as the main parameters although the design of an ordinary lathe research has been stretched to the limits of the situation,but if the ordinary lathe can be a very thorough understanding of,then an their own knowledge will be able to reach a higher level,it can be considered on its own knowledge.Also,because the structure of the entire lathe relatively complex, and it is one of only selected parts of the feed box analysis and research, and fully understand the principles of the transmission and the transmission line,to a preliminary understanding of working principle of the machine,before the machinery of the various professional knowledge to carry out a more comprehensive review,the basic design to achieve the purpose of the graduation.Keywords:processing Craft;Transmission System;internal link driving chain.目录1毕业设计（论文）的结构 (1)1.1题目 (1)1.2摘要 (1)1.3目录 (1)1.4绪论 (1)2CA6140型卧式车床的概述 (3)2.1CA6140型卧式车床的功用 (3)2.2CA6140型卧式车床的工作原理及主要结构 (5)2.3CA6140型卧式车床的主要技术参数 (6)2.4CA6140型卧式车床的工作精度等级 (6)3CA6140型卧式车床的传动系统 (9)3.1主运动传动链 (9)3.2螺纹进给传动链 (9)3.2.1车公制螺纹 (9)3.2.2车英制螺纹 (9)3.3纵向、横向进给传动链 (10)3.4刀架快速移动传动链 (10)4经济效益 (11)结论 (12)参考文献 (13)附录1：封面样例 (14)致谢 (15)1毕业设计（论文）的结构一篇完整的毕业设计或论文通常由题目、摘要、目录、引言、正文、结论、参考文献、附录、致谢等几部分构成，除外语类专业外一律采用汉语撰写。
第三章 数控车床机械结构与装调第四节 数控车床刀塔
二、液压刀塔介绍
与电动刀塔相比，液压刀塔能实现快 速、低噪声、正反转双向最短路径转动寻 找换刀刀位，松开和锁紧迅速，工作可靠 性好。但需要相应的液压系统提供压力油 和控制装置，所以一般在全功能数控车床 上配置液压刀塔。
二、液压刀塔介绍
数车排式刀塔
排式刀塔的各刀夹固定在横 向滑板上， 刀位切换运动直 接采用X轴快移运动，结构简 单，制造成本低，刀具系统 刚性好。 刀具容量小、整体占用空间 大，适合以纵向进给为主的 小型数控车上应用。
1—活动鼠牙盘 2—导向销 3—上刀架本体 4—下刀架
• 免抬式四刀位电动刀塔
结构特点
1.上刀架与鼠牙盘为独 立的两个零件，用8个 圆周分布的圆柱导向销 2活动连接。 2.活动鼠牙盘1单独作 升降运动，上刀架在导 向销的作用下作单方向 转动，上下刀架始结合 面始终保持接触。
性能特点
在换刀转位过程中，上下刀架始终闭合，有效防止切削液和切屑等杂物 进入刀塔内部，刀塔传动可靠性和精度保持性提高。
拆去棘爪
拆去定 位盘
一、电动刀塔
刀塔拆装调整
③拆卸上刀架等
1
2
拆下 蜗杆
取出定 位盘
拆去上盖 和螺母
34
拆去定 位盘
一、电动刀塔
刀塔拆装调整
④拆卸立轴与轴承
1
2
拆下立轴
用拉马拆除轴承
一、电动刀塔
刀塔拆装调整
⑤装配与调整
一、装配
装配过程与拆卸过程 除了轴承装配采用压 力机以外基本上是逆 向的。
传动原理
2.卧式八刀位电动刀塔
• 联接方式…… • 动作过程： a 从锁紧到抬起
B 从转位到反转夹紧
二、液压刀塔介绍
卧式12刀位液压刀塔
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卧式数控车床刀架结构与驱动系统设
计
1
2
南京航空航天大学
毕业设计(论文)开题报告
题目卧式数控车床刀架结构及驱动系统设计
系部机电工程系
专业机械工程及自动化
学生姓名崔美学号
指导教师杨雪职称助教
毕设地点南京航空航天大学
3
3 月 10 日
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填写要求
1．开题报告只需填写”文献综述”、”研究或解决的问题和拟采用的方法”两部分内容,其它信息由系统自动生成,不需要手工填写。
2．为了与网上任务书兼容及最终打印格式一致,开题报告采用固定格式,如有不适请调整内容以适应表格大小并保持整体美观,切勿轻易改变格式。
3．任务书须用A4纸,小4号字,黑色宋体,行距1.5倍。
4．使用此开题报告模板填写完毕,可直接粘接复制相应的内容到毕业设计网络系统。
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