四工位免抬式电动刀架设计
数控车床四工位电动刀架设计(全套图纸)
数控车床四工位电动刀架设计摘要：数控车床今后将向中高当发展，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，预计近年来对数控刀架需求量将大大增加。
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。
根据加工对象不同，有四方刀架、六角刀架和八（或更多）工位的圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。
回转刀架上分别安装四把、六把或更多刀具，并按数控装置的指令换刀。
本部分主要对四工位立式电动刀架的机械设计和应用继电-接触控制系统控制部分的设计。
并对以上部分运用CAD做图，对电动刀架有更直观的了解。
最后的提出了对电动刀架提出了意见和措施。
关键词：数控刀架，电动刀架，四工位Abstract:numerical control lathe, will in future development, the middle-grade high when to by supporting, high-grade nc cutter revised by both cutting, dynamic type hydraulic cutter, servo cutter, vertical cutter etc varieties, expected in recent years on the nc cutter demand will increase greatly. Nc cutter is the development trend of the development of numerical control lathe, along with, nc cutter began to change cutters quickly and electrohydraulic servo driver combined driving and direction. According to different targets, have four processing cutting, hexagonal cutter and eight (or more) can dise-type axial outfit knife knife, and other forms. Turn the tool carrier separately installs four, six or more tools, and press CNC equipment instructions change knife. This part of 4 Labour vertical electric mainly the mechanical design and application of cutting the relay - contact control system of control part of the design. And the above part of CAD do diagram, a more intuitive electric knife understanding. The final proposed to the electric cutter puts forward opinions and measures.Keywords: nc cutter, electric cutter, four locations引言数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。
数控车床四工位刀架设计
即校验下式是否成立：
式中 ........涡轮齿根弯曲应力，单位为Mpa;
..........涡轮齿形系数；
.........螺旋角影响系数
.........涡轮的许用弯曲应力，单位为MPa
由蜗杆头数Z1=1，传动比i=48,可以算出涡轮齿数
则涡轮的当量齿数：
根据涡轮变位系数x2=1和当量齿数ZV2=48.46,得齿形系数 =1.95
2.
GB/T10085----1988推荐采用渐开线蜗杆（Z1蜗杆）和锥面包络蜗杆（ZK蜗杆）。本设计采用结构简单，制造方便的渐开线型圆柱蜗杆(Z1型)。
2.
刀架中的蜗杆副传递的功率不大，但蜗杆转速较高，因此蜗杆的材料选择45钢，其螺旋齿面要求淬火，硬度为45~55HRC，以提高表面耐磨性；涡轮的转速较低，其材料主要考虑耐磨性，选用铸锡磷青铜ZcuSn10P1,采用金属模铸造。
“现代设计与制造综合实践”报告
题目：数控车床设计
学院：机械与电子控制工程
专业：机械工程及其自动化
学生姓名：
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报告与答辩成绩：
最终成绩：
指导教师：
年月日
摘要
数控车床集计算机技术，电子技术，自动控制技术，传感测量，机械制造，是典型的机电一体化产品。它的发展和应用开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式，产业结构，管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大的变化。本文较为详细的介绍了对车床重要组成部分的设计和它们的结构和工作原理，通过查阅各种资料对这些部分进行结构设计，工艺设计，软件模拟仿真等，让我们对数控车床的了解得到很大提高，同时也熟练掌握了很多专业软件。
按齿面接触疲劳强度进行设计
刀架中的蜗杆副采用闭式传动，多因齿面胶合或点蚀而失效。因此，在进行承载能力计算时，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再按齿根弯曲疲劳强度进行校核。
数控车床四工位刀架电气设计_毕业设计说明书
毕业设计说明书课题名称：数控车床四工位刀架电气设计毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。
作者签名：日期：毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。
有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。
学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。
保密的论文（设计）在解密后适用本规定。
作者签名：指导教师签名：日期：日期：注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它数控车床四工位刀架电气设计摘要本文通过对FANUC数控车床刀架的研究，有效的设计了刀架程序、电气原理，使该刀架能够在一次装夹中完成多道工序。
数控车床四工位刀架设计概论
“现代设计与制造综合实践”报告题目：数控车床设计学院：机械与电子控制工程专业：机械工程及其自动化学生姓名：学号：平时成绩：报告与答辩成绩：最终成绩：指导教师：年月日摘要数控车床集计算机技术，电子技术，自动控制技术，传感测量，机械制造，是典型的机电一体化产品。
它的发展和应用开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式，产业结构，管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大的变化。
本文较为详细的介绍了对车床重要组成部分的设计和它们的结构和工作原理，通过查阅各种资料对这些部分进行结构设计，工艺设计，软件模拟仿真等，让我们对数控车床的了解得到很大提高，同时也熟练掌握了很多专业软件。
abstractNumerical control lathe set computer technology, electronic technology, automatic control technology, sensor measurement, machinery manufacturing, is a typical mechatronics product. The development and application of it opened a new era of manufacturing, changed the manufacturing production mode, industrial structure, management style, make the pattern of world manufacturing industry, great changes have taken place. This paper detailed introduces the design of an important part of the lathe and their structure and working principle, through consulting all kinds of information on these parts structure design, process design, the software simulation and so on, let's understanding of the numerical control lathe is greatly improved, but also mastered many professional software.关键词：数控车床、结构设计、工艺设计、编程仿真目录目录一．综合实践任务书 (4)二．结构设计 (4)2.1 、自动换刀装置设计 (4)2.1.1、自动换刀装置的作用 (4)2.1.2、自动换刀装置的形式 (5)2.1.3、回转刀架式自动换刀装置 (5)2.1.4、四方回转刀架的结构及其工作原理 (5)数控车床常用的螺旋升降立体式四方回转刀架结构如图2.1所示： (5)2.1.5、自动回转刀架主要传动部件的设计计算 (6)2.1.6、蜗杆的选型 (7)2.1.7、蜗杆副的材料 (7)2.1.8、蜗杆和涡轮的主要计算参数和几何尺寸 (9)2.1.9、校核涡轮齿根弯曲疲劳强度 (9)2.1.10、蜗杆的设计计算 (10)2.1.11、自锁性能校核 (10)三．工艺设计 (11)3.1 、刀架典型零件的工艺设计 (11)3.1.1、蜗杆轴的工艺设计 (11)3.1.2、霍尔元件代替物的加工工艺过程 (13)四．数控编程及仿真 (14)4.1 、刀架典型零件的数控编程与仿真 (14)4.1.1、车类零件的数控编程与仿真 (14)4.1.2、铣类零件的数控编程与仿真 (15)五．任务与分工 (15)参考文献 (16)附件 (16)一．综合实践任务书1.1、题目：数控车床设计1.2、任务描述：了解机床的基本知识，明确重要组成部分的原理与过程，对机床完成结构设计、工艺设计、数控编程与仿真等1.3、完成工作要求：各部分装配图1张、重要零件的零件图、典型零件的加工工艺过程卡和工序卡、典型零件的数控编程仿真加工程序二．结构设计2.1 、自动换刀装置设计2.1.1、自动换刀装置的作用对于现在的数控机床来说，自动换刀装置成为普遍现象，它能使数控机床在工件的一次装夹中完成多种甚至所有的工序，可以有效的缩短加工的辅助时间，减少加工过程中由于多次安装工件而引起的误差，从而提高机床的加工效率和加工精度。
4工位电动刀架
前两天我自己试着编了一套四工位电动刀架的PLC，由于没有刀架实物，所以只在调试盒上测试了功能，符合电动刀架的控制要求，现把我编程时的心得总结一下，水平不高，希望大家见仁见智。
我先说明一下一般四工位电动刀架的动作顺序：换刀指令——》检测与系统当前刀具号是否一致，如果一致，刀架不动作。
如果不一致，则刀架电机正转输出——》检测到刀架到位信号后，关闭刀架正转输出，延时T1时间后，输出刀架反转输出——》反转输出延时T2时间后，检测刀架锁紧到位信号——》检测到刀架锁紧信号，延时T3时间后，关闭刀架反转输出，系统显示换刀后的新刀具号，换刀完成总体来说，换刀程序的编程可以划分为六个步骤：主程序、刀具反馈子程序、换刀子程序、换刀过程中出现复位/急停情况的处理、系统上电初始化时对刀具号的反馈处理、报警的处理。
下面分别就每个步骤需要处理的内容做个大致的介绍：（1）主程序：在主程序中，我们需要设置换刀启动脉冲，换刀进行中标志，读取系统换刀的指令，转换成我们需要的BCD码或者二进制代码格式，调用换刀子程序，换刀完成后，清除换刀进行中标志，通知数控系统换刀已经完成，更新换刀后的新刀具号（2）刀具反馈子程序：在此子程序中，我们主要读取电动刀架的反馈数据，同时需要运用一些数据传送指令，逻辑指令（与、或、非、同或、异或等），数据转换指令等将这些反馈数据转换成BCD码或者二进制代码（3）换刀子程序：换刀子程序中，首先是对换刀指令与当前刀具反馈做一致性比较，如果不一致，数控系统才执行换刀动作。
换刀动作过程实际上就是一个顺序控制过程，我们通过分析换刀动作过程，把这些动作拆分成一个个单独的步，每一步都有控制条件与输出的变化，在此不作过多赘述。
换刀动作完成后，需要设置一个换刀完成标志（4）换刀过程中出现复位/急停情况的处理：此时，我们需要清楚换刀进行中标志。
同时还需要对两种情况做处理，第一种是T代码换刀过程中出现此种情况。
此时虽然换刀尚未完成，刀架可能尚未旋转到位，但是我们应该将新的刀具号输出给系统；第二种情况是手动换刀过程中出现此种情况，因为换刀尚未完成，刀架可能尚未旋转到位，复位/急停后，系统应该显示换刀前的刀具号（5）系统上电初始化时对刀具号的反馈处理：此时我们需要读取刀架实际的刀位反馈，同时需要对一些干扰信号（比如有多把刀具显示在位）做处理，使系统显示正确的刀具号（6）报警的处理：一个成功的PLC不仅要能进行正常的控制过程，同时对各种可能出现的故障需要设置一些故障报警，提示操作者如何排除。
四工位自动刀架系统设计说明书
摘要自动换刀装置是数控机床上最普遍的一种辅助装置，它可以使数控机床在工件一次装夹中完成多种甚至所有的加工工序，以缩短加工的辅助时间，减少加工过程中由于多次安装工件而引起的误差，从而提高机床的加工效率和加工精度。
本论文是关于数控机床四工位自动回转刀架系统的设计。
完成了主要部件的装配并绘制必要的零部件图，完成了整个系统的设计。
其中包括自动刀架方案设计、总体结构设计、主要参数及传动机构的设计计算和电气控制部分设计。
采用三相异步电动机提供动力源，蜗轮蜗杆副传递动力，螺杆螺母副传递运动，实现上刀体升降运动，用端齿盘定位，单片机进行系统控制，实现了数控机床四工位自动换刀装置的自动换刀和精确定位要求。
关键词: 数控机床；回转刀架；控制系统；单片机AbstractIt is the most general kind of servicing unit on numerical control lathe to change one hundred sheets of devices automatically, it can make the numerical control locomotive finish many kind even all processing processes while putting and inserting in once of work piece, assisting time in order to shorten processing, reduce the error caused by work piece of numerous installation in the processing course, thus improve the processing efficiency and machining accuracy of the lathe.This thesis turns the design of the system of the knife rest round automatically in four engineering location about numerical control lathe. Have finished the assembly of the main part and draw the essential spare part picture, has finished the design of the whole system. Include automatic knife design, the overall structural design, primarily the design parameters and calculation of transmission and electrical control part of the design. Adopt three different step motors to offer the power source, worm pair of worm gear transmits power, spiral shell pole spiral shell eye transmit sport while being vice, one hundred sheets of body hoist or lower sport, orientate with end tooth dish realize, one-chip computer carry on system control, realize numerical control lathe four worker location change to change knife and accurate to orientate the requirement automatically one hundred sheets of device automatically.Keywords: Numerical Controlled Machine; Turn the Knife Rest; the Control System; Single-Chip Micro目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 题目的背景和意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 存在的问题和发展趋势 (2)1.4 本文主要研究内容 (3)第2章自动刀架方案设计 (4)2.1 自动刀架的基本形式和应满足的要求 (4)2.1.1 自动刀架的形式 (4)2.1.2 自动刀架的基本要求和功能分析 (5)2.2 初步确定自动刀架的方案 (6)2.3 自动回转刀架的换刀流程 (7)第3章总体结构设计 (10)3.1 减速传动机构方案设计 (10)3.2 上刀体锁紧与精定位机构设计 (11)3.3 刀架抬起机构设计 (11)3.4 自动回转刀架的换刀过程中有关销的位置 (12)第4章主要参数及传动机构的设计计算 (14)4.1 动力参数的确定 (14)4.1.1 电机容量的设计计算 (14)4.1.2 各轴的运动动力参数 (15)4.2 蜗杆传动的设计计算 (16)4.2.1 按齿面接触疲劳强度设计 (16)4.2.2 蜗轮蜗杆的主要参数与几何尺寸 (18)4.2.3 校核齿根弯曲疲劳强度 (19)4.2.4 精度等级和表面粗糙度及结构的确定 (20)4.3 丝杆螺母传动的设计计算 (20)4.3.1 丝杆螺母材料的选择 (20)4.3.2 螺距的确定 (21)4.3.3 其他参数的确定 (21)4.3.4 自锁性能校核 (21)4.4 多齿盘定位机构的设计 (22)4.4.1 原理与特点 (22)4.4.2 设计计算 (23)第5章电气控制部分设计 (27)5.1 总体设计 (27)5.2 控制芯片及I/O接口芯片的选型 (28)5.2.1 8051单片机介绍 (28)5.2.2 可编程I/O芯片8255A介绍 (28)5.3 传感器选型 (31)5.3.1 霍尔效应 (32)5.3.2 霍尔元件的基本结构 (33)5.4 硬件电路设计 (33)5.4.1 发信电路 (33)5.4.2 收信电路 (35)5.4.3 延时锁紧电路 (36)5.4.4 复位电路 (37)5.5 控制流程 (37)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)CONTENTS Abstract.................................................................................. 错误!未定义书签。
毕业设计(论文)-数控车床四工位刀架电路的PLC控制设计
毕业设计（论文）-数控车床四工位刀架电路的PLC控制设计四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第1章机械结构1.1刀架总述数控刀架安装在数控车床的滑板上。
它上面可以装夹多把刀具，在加工中实现自动换刀刀架的作用是装夹车刀，孔加工刀具及螺纹刀具并能准确迅速的选择刀具进行对工件的切削。
刀架滑板由纵向(Z轴)滑板和横向(X轴)滑板组成，纵向滑板安装在床身导轨上，可以沿床身纵向运动，横向滑板安装在纵向滑板上，能沿纵向滑板的导轨进行横向运动，刀架滑板的作用是安装在其上的刀架刀具在加工中实现纵向和横向的进给运动。
1.2换刀的机械原理按下换刀键或输入换刀指令后，电机正转，通过联轴器，蜗杆带动涡轮，螺纹带动螺母刀架体松开并上抬，转位、找刀刀架体的上方有一发信盘，盘中每一到刀位都安装一霍尔开关刀架体旋转到一刀位时。
该刀位的传感器件向数控系统发出信号，数控系统将收到的实际刀位信号与指令刀位信号进行比较，当两信号相同时，说明刀架体已旋转到所选刀位，数控系统控制继电器KA1释放，继电器KA2得电吸合，换刀电动机反转，粗定位销在在弹簧的作用下进入粗定位盘的凹槽中进行粗定位，由于粗定位槽的限制刀架体不能反转只能在该位置垂直落下，刀架体和刀架底座的端面齿啮合，实现精确定位，电动机做适当的延时。
继续反转，当两端面齿增加到一定夹紧力。
刀架体被锁紧时。
电动机停止转动，换刀结束。
第 1 页四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第2章电动刀架的电气控制2.1刀架拆卸顺序A、使刀架处于松开状态，拆下上盖1，拆下发讯盘2上的电线，然后拆下小锣母3、发讯盘2、磁钢座4。
B、取出大螺母5内两只M4螺钉，卸下大螺母5及止退圈6、平面轴承、离合盘7。
C、取下上刀体11，拆下外端齿16、螺杆19、螺母18、离合削8、反靠销10(注意外端齿16、螺母18相对于上刀体11的位置。
D、拆下电机、联接座12、端盖22。
E、从端改22端，向联接座12端敲出蜗杆23以轴承。
课程设计--四工位加工系统的刀具进给机构和工作台转位机构设计
设计题目四工位加工系统的刀具进给机构和工作台转位机构设计设计任务四工位加工系统由安装工件的回转工作台和装有刀具的主轴箱及回转部分组成。
工作台有四个工位，能绕自身回转轴线作间歇转动。
主轴箱上有三把刀具。
刀具的旋转运动由主轴箱系统提供，主轴箱能实现静止、快进、进给、快退的工艺运动。
主轴箱完成一次静止、快进、进给、快退的循环运动，在四个工位上分别完成相应的装卸、钻孔、扩孔、铰孔工作，在刀具退出工件期间，工作台完成一次回转90度的转动。
依次循环四次，一个工件就完成了装、钻、扩、铰等工序。
原始数据和设计要求1、刀具顶端离开工件表面65mm开始动作，快速移动60mm距工件5mm时匀速送进60mm，然后快速返回，回程和工作行程的平均速比（行程速度变化系数）K=2。
2、刀具匀速进给速度为2mm/s;工件装卸时间不超过10s。
3、生产率为每小时74件。
4、四工位加工系统外形长*宽*高为1500*1200*1000对原始数据进行分析要求工作台可以间歇转动。
可以采用槽轮机构、不完全齿轮机构、曲柄摇杆棘轮机构、蜗杆凸轮间歇机构、圆柱凸轮间歇机构等。
要求主轴箱的静止、快进、进给、快退运动采用移动推杆圆柱凸轮机构、移动推杆盘型凸轮机构、摆动盘型凸轮与摇杆滑块机构、曲柄滑块机构、带滑块的六杆机构等。
传动部分的二级减速可采用带、链、蜗杆、齿轮、行星和摆线针轮传动等。
根据机床的工作过程和规律可得期运动规律图如下：机械总体机构设计一、原动机选择Y801-2异步电动机。
电机额定功率P=0.75W，满载转速n=2825r/min。
二、传动机构：传动系统的总传动比为i=n/n1。
其中n1为盘型凸轮所在轴的转速，即总传动比为2260。
采用外行星减速轮系减速。
三、执行部分总体布局：执行机构主要有旋转工件卡盘和带钻头的移动刀架两部分，两个运动在工作过程中药保持相当精度的协调。
因此，在执行机构的设计过程中分为，进刀机构设计、卡盘旋转机构和减速机构设计。
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四工位电动刀架设计
目录
如果感兴趣可以联系，企鹅号：8 3 46 32 5 88.详谈
内有说明书，十六张CAD图纸，英文翻译，缩写搞1新型免抬式电动刀架的机械结构
老式电动刀架换刀时按“松开上刀体——抬起上
刀体——刀架转位——上刀体下落——夹紧上刀体”
方式工作, 换刀时上刀体抬起后, 影响了刀架的换刀定
位精度和使用寿命, 降低了刀架的整体刚度; 另由于换
刀动作多, 增加了换刀时间。
而我们研究的新型免抬式
电动刀架, 采用了梯形螺柱螺套副升降机构, 换刀时则
按“松开上刀体——刀架转位——夹紧上刀体”方式工
作, 换刀转位时无需抬起上刀体, 可克服老式电动刀架
的不足, 使整个刀架的性能有显著的提高。
新型免抬式电动刀架的机械结构示意如图1 所
示。
上槽盘5、梯形螺柱7、蜗轮15、下槽盘16( 经过梯
形螺柱7) 均空套在心轴3 上。
刀架分度时的精定位由
上、内下、外下三个齿盘完成。
上端齿盘9 与梯形螺套
18 固联在一起。
下端齿盘分为内、外齿盘两部分。
在齿
盘体14 的上端铣有内下端齿; 下端齿盘10 的上端为
外下端齿, 并固联在刀架体1 上, 可随刀架体1 一起转
动。
只有当上端齿盘9 的凸齿随梯形螺套18 一起下
落, 并同时卡在内、外端齿盘14、1 0 中的凹齿内, 才完
成刀架分度的精定位。
刀架的工作原理为: 当刀架需要转位时, 刀架电动
机正转, 通过一对蜗轮蜗杆副减速, 蜗轮15 通过紧固
在其上的传动销13 带动梯形螺柱7 作逆时针转动。
装
配时上、下端齿盘9 与10、1 4 啮合( 图1 为上、下端齿
盘脱离啮合状态) , 传动销6 顶在上槽盘5 的下端面
上, 传动销17 通过压缩弹簧压紧在下槽盘16 的十字
槽内。
电动机转动时, 由于齿盘间的锁紧力, 迫使梯形
螺套18 相对齿盘体14 不转动而垂直上升。
当上、下端
齿盘完全脱离后, 电动机继续正转, 上槽盘5 通过固联
在其上的传动销20 与梯形螺柱7 一起转动, 直到使梯
形螺套18 上的传动销6 卡在上槽盘5 的槽内。
此时,
电动机仍继续正转, 于是梯形螺套18 也随之逆时针转
图1
1. 刀架体
2. 发讯盘
3. 心轴
4. 磁钢
5. 上槽盘
6、13、1
7、20. 传动销7. 梯形螺柱
8、12. 压缩弹簧
9. 上端齿盘10. 下端齿盘11. 钢球14. 齿盘体
15. 蜗轮16. 下槽盘18. 梯形螺套19. 销子。