CK6163数控车床设计

毕业设计（论文）

设计（论文）题目：CK6163数控车床设计

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评阅人

2011 年 04 月 23 日

摘要 (4)

第一章前言 (5)

第二章数控车床进给系统概述 (7)

2.1 伺服进给系统概述 (7)

2.2 伺服进给系统分类 (7)

2.3 伺服进给系统的基本要求 (7)

第三章数控车床进给系统的方案设计与电机的选择

3.1 数控车床进给系统的方案的设计 (8)

3.2 步进电动机计算与的选型 (9)

3.2.1 已知技术参数 (9)

3.2.2 滚珠丝杆的计算与选择 (9)

3.3 校核 (10)

3.3.1 临界压缩负荷 (10)

3.3.2 临界转速 (10)

3.3.3 丝杆拉压振动与扭转振动的固有频率 (11)

3.3.4 丝杆扭转刚度 (12)

3.3.5 传动精度计算 (13)

3.3.6 伺服电机计算 (14)

3.3.7电机的选择 (14)

第四章纵向进给系统的运动设计与动力计算 (15)

4.1 降速比计算 (15)

4.2 传动比转动惯量的计算 (16)

4.2.1 齿轮转动惯量的计算 (16)

4.2.2 工作台的转动惯量 (16)

4.2.3 丝杆的转动惯量 (16)

4.2.4 负载折算到电动机轴上的转动惯量..16

4.3 电动机力矩的计算 (17)

4.3.1 计算加速力矩 (17)

4.3.2 计算摩擦力矩 (17)

4.3.3 计算附加摩擦力矩 (18)

4.3.4 根据公式计算快速空载启动时电动机所需的力矩 (18)

第五章滚珠丝杆副的选择 (18)

5.1 滚珠丝杆的支承 (18)

5.2 滚珠丝杆螺母副间隙消除与预紧 (18)

5.3丝杆螺母机构的计算 (18)

5.3.1 确定滚珠丝杆副的导程 (19)

5.3.2 强度计算 (19)

5.3.3 丝杆螺母机构的传动刚度计算 (19)

5.4 滚珠丝杆螺母机构工作原理及特点 (20)

5.4.1 滚珠丝杆安装方式特点 (20)

第六章绘制进给传动机构的装配图 (21)

6.1 数控车床总体布局图（附录1） (22)

6.2 纵向进给系统部件结构装配图（附录2）.22 第七章控制系统硬件电路设计 (23)

7.1 微机数控系统硬件电路总体方案设计 (23)

7.2 8255A可编程并行I/O扣扩展芯片 (25)

7.3 8255端口的寻址 (25)

7.4 可编程键盘，显示器接口——Intel1827..26

7.5 地址锁存器74LS373 (27)

7.6 部分硬件接口电路及辅助电路设计 (29)

第八章数控系统软件设计 (35)

总结 (37)

致谢 (37)

参考文献 (37)

附录 (37)

摘要

本课题为设计一经济型数控车床。经济型数控车床就是指价格低廉、操作使用方便、比较适合我国国情的，动化的机床。采用数控机床，可以降低工人的劳动强度，节省劳动力（一个人可以看管多台机床），减少工装，缩短新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应。在设计的时候具体进行了详细的各部件的选型和计算。比如：导轨的设计选型、滚珠丝杠螺母副的选型与计算。还进行了进给传动系统的刚度计算、进给传动系统的误差分析、驱动电机的选型计算、驱动电机与滚珠丝杠的联接、驱动电机与进给传动系统的动态特性分析等。机械制造业是国家工业体系的重要基础和国民经济的重要组成部分，是衡量一个国家科技水平的重要标志之一；针对现有常规ck6163普遍车床的缺点提出数控改装方案和单片机系统设计，提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。本论文说明了普通车床的数控化改造的设计过程，较详尽地介绍了ck6163机械

改造部分的设计及数控系统部分的设计。采用以8031为CPU的控制系统对信号进行处理，由I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向进给运动。

第一章前言

整个人类社会的文明史，就是制造技术不断演变和发展的历史。任何国家的制造业都是国民经济的基础产业，也是国民经济的主要来源。没有发达的制造业，就不可能有国家真正的繁荣和强大。制造技术是制造业的技术支柱，是一个国家科技水平、综合国力的重要体现，制造技术的发展是一个国家经济增长的根本动力。而制造业中机床是其基础装备。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。

我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国

机床数控化率不到3％。近10年来，我国数控机床年产量约为0.6～0.8万台，年产值约为18亿元。机床的数控化率仅为6％。这些机床中,役龄10年以上的占60％以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20％，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60％以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品国内、外市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。

现代制造业正在迎来一场新的技术革命。数控系统未来分以下几个发展方向：

●数控系统向开放式体系结构发展

●数控系统向软数控方向发展

●数控系统控制性能向智能化方向发展

●数控系统向网络化方向发展

●数控系统向高可靠性方向发展

●数控系统向复合化方向发展

●数控系统向多轴联动化方向发展

因此，采用数控机床，可以降低工人的劳动强度，节省劳动力（一个人可以看管多台机床），减少工装，缩短新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应。此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。

本次设计的内容是机床纵向伺服进给机构的理论计算、结构设计分析，并撰写毕业设计论文。

设计的目的是培养综合运用基础知识和专业知识，解决工程实际问题的能力，提高综合素质和创新能力，受到本专业工程技术和科学研究工作的基本训练，使工程绘图、数据处理、外文文献阅读、程序编制、使用手册等基本技能得到训练和提高，培养正确的设计思想、严肃认真的科学态度，加强团队合作精神。

在设计分析中，先通过参观及查阅等了解有关系统的工作原理，作用及结构特点。选择合适的算法，根据计算结果查阅手册，得出相关的结构或零件。

第二章数控车床进给系统概述

数控车床编程实

标题：数控车床编程基础4课时一、教学目的：熟悉数控车床的编程特点，熟练掌握数控车床工件坐标系的建立方法和指令。理解并掌握数控车削的基本指令。二、教学安排：（一）旧课复习内容：数控机床坐标系的设定规则（5分钟）（二）新课教学知识点与重点、难点：第1节数控车床编程基础一、数控车编程特点（理解）二、数控车的坐标系统（理解）三、直径编程方式（难点）四、进刀和退刀方式（理解）五、绝对编程与增量编程（难点）第2节数控车床基本G指令应用一、坐标系设定 G50（掌握） G54~G59（掌握）二、基本指令 G00、G01、G02、G03、G04、G28（掌握）三、有关单位设定 G20、G21、G94、G95（掌握）三、新课内容： 2.1数控车床编程基础第一节数控车床编程基础一、数控车编程特点 (1) 可以采用绝对值编程(用X、Z表示)、增量值编程(用U、W表示)或者二者混合编程。 (2) 直径方向(X方向) 系统默认为直径编程，也可以采用半径编程，但必须更改系统设定。 (3) X向的脉冲当量应取Z向的一半。 (4)采用固定循环，简化编程。 (5) 编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上为圆弧，因此，当编制加工程序时，需要考虑对刀具进行半径补偿。二、数控车的坐标系统加工坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致，X轴对应径向，Z轴对应轴向，C轴（主轴）的运动方向则以从机床尾架向主轴看，逆时针为＋C向，顺时针为－C向，如图加工坐标系的原点选在便于测量或对刀的基准位置，一般在工件的右端面或左端面上。图三、直径编程方式结合生产实际，用实物、图表直观教学，举例说明举例说明CAD/CAM 中心仿真加工教学利用仿真加工软件教学 1文档收集于互联网，如有不妥请联系删除.

回转刀架

1.3. 结构组成与动作循环典型的数控转塔刀架一般有动力源（电极或油缸，液压马达）、机械传动机构、预分度机构、定位机构、锁紧机构、检测装置、接口电路、刀具安装台（刀盘）、动力刀座等组成。数控转塔刀架的动作循环为： T指令（换刀指令）→刀盘放松（抬起）→转位→刀位检测→预分度→精确定位→刀具锁紧→结束，答复信号。 1.4. 技术性能与发展趋势数控转塔刀架的技术发展很快，现正逐步形成标准定型产品。我国数控转塔刀架标准草案中所规定的主要技术性能如下： 1.4.1. 精度定位精度要求高，一般要求工位目标位置重复定位精度在4"10" —，刀槽的工作位置定位精度在0.03-0.05mm。各种形位公差为0.020.03mm -。因此定位机构均采用精密多齿盘。先进工艺用浮硬齿面对研,重复定位精度可高达"1另外,刀盘加工趋向用淬火硬磨削,以获得刀槽精度的长期保持性及高的刚度。 1.4. 2. 运转性能主要是转位时间和转位频率。先进水平一次转位周期0.3—ls,最快己达0.lS。分度频率为600—1000次/h 。双向转位就近换刀(最短路程换刀)的结构正在开发应用,如双向滚子端面凸轮机构 , 可显著缩短换到周期。为了克服刀盘高速转位引起的惯性冲击,使用恰当的缓冲元件是其发展趋势。 1.4.3. 润滑与密封目前趋向于开发能终生润滑的产品,即在使用全过程中,不需要用户再采取任何润滑措施。因工作环境恶劣,对密封性能要求很高,通常规定在刀架体内棋道压力105pa气路 ,浸入装有防锈液的试验箱内,在规定时间内,不得有漏气现象。 1.4.4. 负载能力与刚度

数控转塔刀架的负载能力与刚度,除了与有关零件的尺寸、形状、结构等有关外 , 受刀盘锁紧力影响也很大。一般小型产品锁紧力为3 610N ? 10N左右,高性能产品可达4 以上。对数控转塔刀架的静刚度目前尚无规范要求,有的企业标准已经提出测详见定, 但缺乏数据指示。对动刚度,动态性能,在生产实践中反映出其影响明显,但也无可靠数据指示提出,这些方面是今后研究开发中的重要方向。 1.4.5 可靠性方面可靠性是产品性能的综合反映。对转塔刀架目前一般要求平均无故障时间(MTBF)为4 ?次以上,国内产品在设方面亟待提高。 210N 510N ?次,高级的已经达到4 1.5 现代典型数控转塔刀架的结构分析 1.5.1. 液压式这类刀架用液压缸实现刀盘锁紧,低速大扭矩液压马达驱动刀盘转位。液压缸可获得很大的锁紧力,故刀架刚性很好。该机构适用于重负荷切削,且易双向转位就近换刀,大型数控车床应用较多。近年已开发出将液压马达和滚珠式预分度机构合为一体的液压分度马达(Index Motor) 。可使刀架简化,重复定位精度可达" ±。刀盘加速时间仅为0.1S,有较好的应 0.1 用前景。 1.5. 2. 液压机械式这类刀架用液压缸锁紧刀盘,转位和预分度则用点电机通过机械传动装置实现, 如槽轮机构。目前趋向采用动态性能较好的间歇凸轮转位机构。 1.5.3. 电动势这类刀架以电机为动力源,使用方便,应用最多。主要形式有以下几种：（1）单面凸爪锁紧式是我国自行开发的小型产品刀盘主轴上固联有单向凸爪离合器的右半。电机经蜗轮传动使主动凸爪(离合器左半)正向旋转,两个半离合器结合,两定位多齿盘觉分开啮合,刀盘转位。到位后反向旋转,刀盘转动被预分度机构的定位销阻止,由于凸爪斜面作用使离合器左右两半分离,使刀盘右移实现定位锁紧。此形式结构紧凑,但锁紧力靠机构的弹性变形产生,调整较难,主轴刚度不宜大,适用于低速低载,如仪表及床上使用。（2）双插销反靠式

数控4刀位自动回转刀架设计

目录一、设计任务 (2) 二、总体结构设计 (2) 2.1 减速传动机构的设计 (2) 2.2上刀体锁紧与精定位机构的设计 (2) 2.3刀架抬起机构的设计 (3) 三、自动回转刀架的工作原理 (3) 四、主要传动部件的设计 (5) 4.1 蜗杆副的设计计算 (5) 4.1.1 蜗杆的选型 (6) 4.1.2 蜗杆副的材料 (6) 4.1.3 按齿面接触疲劳强度进行设计 (6) 4.1.4 蜗杆和涡轮的主要参数与几何尺寸 (9) 4.1.5 校核涡轮齿根弯曲疲劳强度 (9) 4.1.6 验算效率η (11) 4.2 螺杆的设计计算 (11) 五、电器控制部分的设计 (12) 5.1 硬件电路设计 (12) 5.1.1 收信电路 (12) 5.1.2 发信电路 (14) 5.2 控制软件设计 (17) 参考文献 (16)

一、设计任务题目：数控车床自动回转刀架结构设计任务：设计一台四工位立式回转刀架，适用于C616或C6132经济型数空车床。要求绘制自动回转刀架的机械结构图。推荐刀架所用电动机的额定功率为90W，额定转速1440r/min，换刀时要求刀架转动的速度为30r/min。二、总体结构设计 2.1 减速传动机构的设计普通的三项异步电动机因转速太快，不能直接驱动刀架进行换刀，必须经过适当的减速。根据立式转位刀架的结构特点，采用蜗杆副减速时最佳选择。蜗杆副传动可以改变运动的方向，获得较大的传动比，保证传动精度和平稳性，并且具有自锁功能，还可以实现整个装置的小型化。 2.2上刀体锁紧与精定位机构的设计由于刀具直接安装在上刀体上，所以上刀体要承受全部的切削力，其锁紧与定位的精度将直接影响工件的加工精度。本设计上刀体的锁进玉定位机构选用端面齿盘，将上刀体和下刀体的配合面加工成梯形端面齿。当刀架处于锁紧状态时，上下端面齿相互啮合，这时上刀体不能绕刀架的中心轴旋转；换刀时

电主轴的介绍 090404041009

电主轴的介绍 1.概括：高速数控机床（CNC）是装备制造业的技术基础和发展方向之一，是装备制造业的战略性产业。高速数控机床的工作性能，首先取决于高速主轴的性能。数控机床高速电主轴单元影响加工系统的精度、稳定性及应用范围，其动力性能及稳定性对高速加工起着关键的作用。高速主轴单元的类型主要有电主轴、气动主轴、水动主轴等。不同类型的高速主轴单元输出功率相差较大。 2.电主轴的结构：电动机的转子直接作为机床的主轴，主轴单元的壳体就是电动机机座，并且配合其他零部件，实现电动机与机床主轴的一体化。 3. 优点：电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快等优点，而且转速高、功率大，简化机床设计，易于实现主轴定位，是高速主轴单元中的一种理想结构。电主轴轴承采用高速轴承技术，耐磨耐热，寿命是传统轴承的几倍。 4.电主轴的融合技术：高速轴承技术电主轴通常采用动静压轴承、复合陶瓷轴承或电磁悬浮轴承。动静压轴承具有很高的刚度和阻尼，能大幅度提高加工效率、加工质量、延长刀具寿命、降低加工成本，这种轴承寿命多半无限长。复合陶瓷轴承目前在电主轴单元中应用较多，这种轴承滚动体使用热压Si3N4陶瓷球，轴承套圈仍为钢圈，标准化程度高，对机床结构改动小，易于维护。电磁悬浮轴承高速性能好，精度高，容易实现诊断和在线监控，但是由于电磁测控系统复杂，这种轴承价格十分昂贵，而且长期居高不下，至今没有得到广泛应用。高速电机技术电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物，电动机的转子即为主轴的旋转部分，理论上可以把电主轴看作一台高速电动机。关键技术是高速度下的动平衡；润滑

电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑；也可以采用脂润滑，但相应的速度要打折扣。所谓定时，就是每隔一定的时间间隔注一次油。所谓定量，就是通过一个叫定量阀的器件，精确地控制每次润滑油的油量。而油气润滑，指的是润滑油在压缩空气的携带下，被吹入陶瓷轴承。油量控制很重要，太少，起不到润滑作用；太多，在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。冷却装置为了尽快给高速运行的电主轴散热，通常对电主轴的外壁通以循环，冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。高速刀具的装卡方式广为熟悉的BT、ISO刀具，已被实践证明不适合于高速加工。这种情况下出现了HSK、SKI等高速刀具。高频变频装置要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速，必须用一高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电动机，变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹。电主轴的运动控制在数控机床中，电主轴通常采用变频调速方法。目前主要有普通变频驱动和控制、矢量控制驱动器的驱动和控制以及直接转矩控制三种控制方式。普通变频为标量驱动和控制，其驱动控制特性为恒转矩驱动，输出功率和转速成正比。普通变频控制的动态性能不够理想，在低速时控制性能不佳，输出功率不够稳定，也不具备C轴功能。但价格便宜、结构简单，一般用于磨床和普通的高速铣床等。矢量控制技术模仿直流电动机的控制，以转子磁场定向，用矢量变换的方法来实现驱动和控制，具有良好的动态性能。矢量控制驱动器在刚启动时具有很大的转矩值，加之电主轴本身结构简单，惯性很小，故启动加速度大，可以实现启动后瞬时达到允许极限速度。这种驱动器又有开环和闭环两种，后者可以实现位置和速度的反馈，不仅具有更好的动态性能，还可以实现C轴功能；而前者动态性能稍差，也不具备C轴功能，但价格较为便宜。直接转矩控制是继矢量控制技术之后发展起来的又一种新型的高性能交流调速技术，其控制思想新颖，系统结构简洁明了，更适合于高速电主轴的驱动，更能满足高速电主轴高转速、宽调速范围、高速瞬间准停的动态特性和静态特性的要求，已成为交流传动领域的一个热点技术。 5.电主轴的发展趋势：随着机床技术、高速切削技术的发展和实际应用的需要，对机床电主轴的性能也提出了越来越高的要求，

一加工中心操作入门知识(入门知识)

授课班级实训教师授课日期星期周指导教师课程名称模块二：加工中心加工实训实训模块二、加工中心操作入门知识实训课题加工中心结构原理及种类性能课时3h 实训准备加工中心机床实训目的与要求1．了解加工中心的结构原理2．了解种类及性能 3．了解金属材料处理工艺。4．掌握安全用电知识。实训难点与重点1．加工中心种类及性能 2．量具的正确使用 3．加工中心开机和关机注意事项4．数控机床日常保养步骤实训方式讲授：1．加工中心的结构原理。 2．加工中心种类及性能 3．常用量具的结构、使用与维护 4．数控机床日常保养步骤演示：1．常用量具的结构、使用与维护2．加工中心开机和关机注意事项 3．机床的行程范围 4．机床的暂停和急停操作：学员按照老师所讲的步骤进行操作实训过程一、讲解内容2h 二、操作演示 1 h 三、操作训练0h 教研组长签名：日期

实训过程一、讲解内容一、认识数控机床数控机床——安装了数控系统或者说是采用了数控技术的机床。数控技术（NC）——是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。现代数控技术又称计算机数控技术，简称CNC 。 1.数控铣床的基本概念按照其用途可分为数控车床、数控铣床、数控磨床、数控镗床、数控电火花机床、数控线切割机床等不同类型。数控铣床是以铣削加工为主，并辅有镗削加工，是数控镗铣床的简称。 2.数控铣床与普通铣床的相比的优点 ?加工精度高，具有稳定的加工质量； ?可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件； ?加工零件改变时，一般只需更改数控程序，可节省生产准备、时间； ?机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的切削用量，从而提高生产率（一般为普通机床的3 ~ 5 倍）； ?机床自动化程度高，可以减轻劳动强度。 3.数控铣床的组成三、加工中心概述 1.加工中心的基本概念加工中心（Machining Center，简称MC）是指在数控铣、镗机床上装有刀库和自动换刀装置，能进行钻、铣、镗等各种加工的数控机床。镗铣加工中心是指在数控铣床基础上配上刀库和自动换刀装置的机床。镗铣加工中心根据铣床的主轴位置的不同，分为立式加工中心和卧式加工中心。

2020年数控车床自动回转刀架机电系统设计参照模板

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，缩短了生产准备时间，消除人工误差提高加工精度和加工精度的一致性等。但是传统的普通车床换刀的速度慢、精度不高，生产效率低，不能适应现代化生产的需要。所以为了提高生产率、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，对普通机床的换刀装置进行改进，使该装置具有自动松开、转位、精密定位等功能。此次主要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控制软件。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，可以提高数控车床的效率，缩短加工时间；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，电气控制

Design of automatic turret mechanical and electrical system of CNC lathes Abstract The 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, improve product 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 changer Electro-Mechanical Systems Electrical control I

数控机床操作精确讲解

数控车床与操作数控车床认识项目本项目主要对数控车床的特点、种类、功能和主要技术参数加以概述，使初学者对数控车床有一个基本认识。与普通车床相比，数控车床具有以下特点： 1、采用了全封闭或半封闭防护装置数控车床采用封闭防护装置可防止切屑或切削液飞出，给操作者带来意外伤害。 2、采用自动排屑装置数控车床大都采用斜床身结构布局，排屑方便，便于采用自动排屑机。 3、主轴转速高，工件装夹安全可靠。数控车床大都采用了液压卡盘，夹紧力调整方便可靠，同时也降低了操作工人的劳动强度。 4、可自动换刀数控车床都采用了自动回转刀架，在加工过程中可自动换刀，连续完成多道工序的加工。 5、主、进给传动分离数控车床的主传动与进给传动采用了各自独立的伺服电机，使传动链变得简单、可靠，同时，各电机既可单独运动，也可实现多轴联动。数控车床品种、规格繁多，按照不同的分类标准，有不同的分类方法。目前应用较多的是中等规格的两坐标连续控制的数控车床。一、按主轴布置形式分 1、卧式数控车床最为常用的数控车床，其主轴处于水平位置。 2、立式数控车床其主轴处于垂直位置。立式数控车床主要用于加工径向尺寸大，轴向尺寸相对较小，且形状较复杂的大型或重型零件，适用于通用机械、冶金、军工、铁路等行业的直径较大的车轮、法兰盘、大型电机座、箱体等回转体的粗、精车削加工。二、按可控轴数分 1、两轴控制当前大多数数控车床采用的两轴联动，即 X 轴、 Z 轴。

2、多轴控制档次较高的数控车削中心都配备了动力铣头，还有些配备了 Y 轴，使机床不但可以进行车削，还可以进行铣削加工。三、按数控系统的功能分 1、经济型数控车床一般采用开环控制，具有 CRT 显示、程序储存、程序编辑等功能，加工精度不高，主要用于精度要求不高，有一定复杂性的零件。 2、全功能数控车床这是较高档次的数控车床，具有刀尖圆弧半径自动补偿、恒线速、倒角、固定循环、螺纹切削、图形显示、用户宏程序等功能，加工能力强，适宜加工精度高、形状复杂、工序多、循环周期长、品种多变的单件或中小批量零件的加工。 3、车削中心车削中心的主体是数控车床，配有动力刀座或机械手，可实现车、铣复合加工，如高效率车削、铣削凸轮槽和螺旋槽。一、数控车床主要功能不同数控车床其功能也不尽相同，各有特点，但都应具备以下主要功能。 1、直线插补功能控制刀具沿直线进行切削，在数控车床中利用该功能可加工圆柱面，圆锥面和倒角。 2、圆弧插补功能控制刀具沿圆弧进行切削，在数控车床中利用该功能可加工圆弧面和曲面。 3、固定循环功能固化了机床常用的一些功能，如粗加工、切螺纹、切槽、钻孔等，使用该功能简化了编程。 4、恒线速度车削通过控制主轴转速保持切削点处的切削速度恒定，可获得一致的加工表面。 5、刀尖半径自动补偿功能可对刀具运动轨迹进行半径补偿，具备该功能的机床在编程时可不考虑刀具半径，直接按零件轮廓进行编程，从而使编程变得方便简单。二、数控车床主要加工对象数控车床主要用于轴类或盘类零件的内、外圆柱面、任意角度的内外圆锥面、复杂回转内

数控车床4工位自动回转刀架结构设计

目录目录----------------------------------------------------------------1第1节自动回转刀架总体设计--------------------------------------------------------------2 1.1概述-----------------------------------------------------------2 1.2数控车床自动回转刀架的发展趋势--------------------------------------------------2 1.3自动回转刀架的工作原理-----------------------------------------3第2节主动传动部件的设计计算-----------------------------------------------------------5 2.1蜗杆副的设计计算------------------------------------------------5 2.2轴承的选用------------------------------------------------------7第3节刀架体的设计-------------------------------------------------8 第4节控制系统的选择-----------------------------------------------8 4.1单片机的工作原理------------------------------------------------9 4.2刀架控制流程图--------------------------------------------------10 第5节结论---------------------------------------------------------12 参考文献------------------------------------------------------------14

(完整版)数控车床主轴设计

绪论随着市场上产品更新换代的加快和对零件精度提出更高的要求，传统机床已不能满足要求。数控机床由于众多的优点已成为现代机床发展的主流方向。它的发展代表了一个国家设计、制造的水平，在国内外都受到高度重视。现代数控机床是信息集成和系统自动化的基础设备，它集高效率、高精度、高柔性于一身，具有加工精度高、生产效率高、自动化程度高、对加工对象的适应强等优点。实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。可以说，机械制造竞争的实质就是数控技术的竞争。本课题的目的和意义在于通过设计中运用所学的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。通过设计分析比较机床的某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设计、计算和编写技术文件，达到学习设计步骤和方法的目的。通过设计学习查阅有关设计手册、设计标准和资料，达到积累设计知识和提高设计能力的目的。通过设计获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造一定的条件。

一、设计题目及参数 1.1 题目本设计的题目是数控车床的主轴组件的设计。它主要由主轴箱，主轴，电动机，主轴脉冲发生器等组成。我主要设计的是主轴部分。主轴是加工中心的关键部位，其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响，因此，在设计的过程中要多加注意。主轴前后的受力不同，故要选用不同的轴承。 1.2参数床身回转空间400mm 尾架顶尖与主轴端面距离1000mm 主轴卡盘外径Φ200mm 最大加工直径Φ600mm 棒料作业能力50～63mm 主轴前轴承内和110～130mm 最大扭矩480N·m 二、主轴的要求及结构 2.1主轴的要求 2.1.1旋转精度主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷，低转速的条件下，主轴前端工件或刀具部位的径向跳动和轴向跳动。主轴组件的旋转精度主要取决于各主要件，如主轴、轴承、箱体孔的的制造，装配和调整精度。还决定于主轴转速，支撑的设计和性能，润滑剂及主轴组件的平衡。通用（包括数控）机床的旋转精度已有标准规定可循。 2.1.2 静刚度主轴组件的静刚度（简称刚度）反映组件抵抗静态外载荷变形的能力。影响主轴组件弯曲刚度的因素很多，如主轴的尺寸和形状，滚动轴承的型号，数量，配置形式和预紧，前后支撑的距离和主轴前端的悬伸量，传动件的布置方式，主轴组件的制造和装配质量等。各类机床主轴组件的刚度目前尚无统一的标准。 2.1.3抗振性主轴组件工作时产生震动会降低工件的表面质量和刀具耐用度，缩短主轴轴承寿命，还会产生噪声影响环境。振动表现为强迫振动和自激振动两种形式。

数控机床操作入门

目录第一章绪论近来来，数控技术的发展十分迅速，数控机床的普及率越来越高，在机械制造业中得到了广泛的应用。制造业的工程技术人员和数控机床的操作与编程技术人员对数控机床及其操作与编程技术的需求越来越大。数控机床是一种完全新型的自动化机床，是典型的机电一体化产品。数控技术集计算机技术、成组技术、自动控制技术、传感检测技术、液压气动技术以及精密机械等高新技术于一体，是现代化制造技术的基础技术和共性技术。随着数控机床的广泛应用，急需培养大批能熟练掌握现代数控机床编程、操作、维修的工程技术人员。为普及与提高数控加工新技术，本教程针对目前广泛运用的FANUC和SIEMENS两种系统进行操作介绍。第二章数控车床结构第一节数控车床简介数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件的车削加工。卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。相对于立式数控车床来说，卧式数控车床的结构形式较多、加工功能丰富、使用面广。本教程主要针对卧式数控车床进行介绍。卧式数控车床按功能可进一步分为经济型数控车床、普通数控车床和车削加工中心。 1．经济型数控车床采用步进电动机和单片机对普通车床的车削进给系统进行改造后形成的简易型数控车床，成本较低，但自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。 2．普通数控车床根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床，数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴。 3．车削加工中心在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动力头，更高级的机床还带有刀库，可控制 X、Z和 C三个坐标轴，联动控制轴可以是（X、Z）、（、C）或（Z、C）。由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外，还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。在卧式数控车床上可车削加工的零件如图2－l所示。数控车床由数控系统、床身、主轴、进给系统、回转刀架、操作面板和辅助系统等部分组成。图2－2、图2－3所示分别为韩国大宇重工生产的立式数控车床PUMA－VIS和卧式车削加工中心PUMA．SHC．3A。

数控车床自动回转刀架的设计

2013届机械设计制造及其自动化（数控）毕业设计（论文）毕业设计（论文）题目数控车床自动回转刀架的设计 1

目录绪论 (1) 第一章数控车床回转刀架概述................................................................... 1矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 1.1数控车床刀架的介绍 (1) 1.2数控车床刀架的分类 (1) 第二章回转刀架方案选择 (1) 2.1数控车床回转刀架的基本要求 (1) 2.2 立式数控回转刀架的结构特点 (2) 2.3刀架参数的确定 (3) 2.4动力源的选择及方案选择结果 (4) 第三章回转刀架的工作原理及过程 (5) 3.1电动刀架工作原理 (5) 3.2四方刀架的主要构成部分 (5) 第四章回转刀架的设计及计算 (6) 4.1夹紧力的计算 (6) 4.2最大切削扭矩 (7) 4.3单工位换刀时间 (7) 4.4定位精度 (9) 第五章主传动机构的设计和标准件的选取 (10) 5.1初拟传动方案 (10) 5.2选择步进电动机 (10) 5.3蜗轮蜗杆的设计 (10) 5.4中心轴强度校核 (11) 第六章刀架的电气设计 (16) 6.1刀架的电气控制 (16) 6.2回转刀架PLC控制 (17) 第七章总结 (20) 致谢 (20) 参考文献 (21)

2013届机械设计制造及其自动化（数控）毕业设计（论文）数控车床自动回转刀架的设计摘要数控机床为了能在工件一次装夹中完成多道甚至所有加工工序，以缩短辅助时间和减小多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。数控车床上的回转刀架就是一种最简单的自动换刀装置，这次设计的自动回转刀架具有转位快，定位精度高，切向扭矩大等特点，原理采用蜗杆传动，上下齿盘啮合，螺杆夹紧的工作原理。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。关键词: 数控车床回转刀架特点原理绪论毕业设计是培养学生实践的重要环节之一,它是在大学教学课程，机械课程设计，金工实习 3

数控车床回转刀架的设计论文

图书分类号：密级：毕业设计(论文) 数控车床回转刀架的设计 THE DESIGN OF CNC LATHE ROTARY CUTTER 学生姓名王成学院名称机电工程专业名称机械设计制造与其自动化指导教师毛瑞卿 2011年05月27日

徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日

摘要传统的普通车床换刀的速度慢、精度不高，生产效率低，不能适应现代化生产的需要。因此，本文对数控车床回转刀架的机电系统的相关内容进行研究，探索数控车床刀架的组成和工作原理，对普通机床的换刀装置进行改进，使一台四工位的立式自动回转刀架数控化，使该装置具有自动松开、转位、精密定位等功能。本文主要完成数控车床回转刀架的机械部分和电气部分的设计。机械部分为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控制软件。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，可以提高数控车床的效率，缩短加工时间；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；电气控制

数控车床基础知识

广州市XXXX技工学校教案册（生产实习）课题数控车床基本知识教师时间

课题练习与作业图样技术要求： 1、以01为工件编程原点写出各点的绝对坐标值 2、以02为工件编程原点写出各点的绝对坐标值名称材料45#额定工时

课题学习要求（引言）本课题的教学目的掌握数控加工的入门知识、组成及工作原理，及数控编程的基础知识；熟练数控的基本功能。掌握数控编程通用 G 代码、M 功能、S 功能、T 功能。一、数控车床加工特点以及加工流程（0.3课日） 1数控的定义：数控是指用数字来控制，通过计算机进行自动控制的技术通称为数控技术。 2、数控机床的特点： 1）、具有高度柔性， 2）、加工精度高， 3）、加工质量稳定、可靠。 4）、生产率高。 5）、改善劳动条件。 6）、利于生产管理现代化。 3、数控机床的组成和工作原理 1）、数控机床的组成数控机床一般由输入输出设备、 CNC 装置（或称CNC 单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器 PLC 及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。下图是数控机床的组成框图，其中除机床本体之外的部分统称为计算机数控（CNC ）系统。 2）、工作步骤在数控机床上加工零件通常经过以下几个步骤: 加工阶段编程阶段

4、数控车床编程的基础知识数控车床之所以能够自动加工出不同形状、尺寸及高精度的零件，是因为数控车床按事先编制好的加工程序，经其数控装置“接收”和“处理”，从而实现对零件的自动加工的控制。使用数控车床加工零件时，首先要做的工作就是编制加工程序。从分析零件图样到获得数控车床所需控制介质（加工程序单或数控带等）的全过程，称为程序编制，其主要内容和一般过程如下图所示：修改f 丄| | f * | f修改 1）图样分析根据加工零件的图纸和技术文件，对零件的轮廓形状、有关标注、尺寸、精度、表面粗糙度、毛坯种类、件数、材料及热处理等项目要求进行分析并形成初步的加工方案。 2）辅助准备根据图样分析确定机床和夹具、机床坐标系、编程坐标系、刀具准备、对刀方法、对刀点位置及测定机械间隙等。 3）制定加工工艺拟定加工工艺方案、确定加工方法、加工线路与余量的分配、定位夹紧方式并合理选用机床，刀具及切削用量等。 4）数值计算在编制程序前，还需对加工轨迹的一些未知坐标值进行计算，作为程序输入数据，主要包括：数值换算、尺寸链解算、坐标计算和辅助计算等。对于复杂的加工曲线和曲面还须使用计算机辅助计算。 5）编写加工程序单根据确定的加工路线、刀具号、刀具形状、切削用量、辅助动作以及数值计算的结果按照数控车床规定使用的功能指令代码及程序段格式，逐段编写加工程序。此外，还应附上必要的加工示意图、刀具示意图、机床调整卡、工序卡等加工条件说明。 6）制作控制介质加工程序完成以后，还必须将加工程序的内容记录在控制介质上，以便输入到数控装置中。如穿孔带、磁带及软盘等，还可采用手动方式将程序输入给数控装置。 7）程序校核加工程序必须经过校验和试切削才能正式使用，通常可以通过数控车床的空运行检查程序格式有无出错或用模拟防真软件来检查刀具加工轨迹的正误，根据加工模拟轮廓的形状，与图纸对照检查。但是，这些方法尚无法检查出刀具偏置误差和编程计算不准而造成的零件误差大小，及切削用量选用是否合适、刀具断屑效果和工件表面质量是否达到要求，所以必须采用首件试切的方法来进行实际效果的检查，以便对程序进行修正。

数控车床自动回转刀架的设计

机电一体化课程设计计算说明书题目：自动回转刀架设计系：专业：学生姓名：指导教师： 20**年 6 月21日

目录第1节自动回转刀架总体设计 (1) 1.1概述 (1) 1.2数控车床自动回转刀架的发展趋势 (1) 1.3自动回转刀架的工作原理 (2) 第2节主要传动部件的设计计算 (4) 2.1 蜗杆副的设计计算 (4) 2.2 蜗杆轴的设计 (6) 2.3 蜗轮轴的设计 (12) 2.4 中心轴的设计 (13) 2.5 齿盘的设计 (14) 2.6 轴承的选用 (16) 第3节刀架体的设计 (17) 第4节结论 (18) 致谢 (19) 参考文献 (20)

第1节自动回转刀架总体设计 1.1 概述数控车床的刀架是机床的重要组成部分。刀架用于夹持切削用的刀具，因此其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。在一定程度上，刀架的结构和性能体现了机床的设计和制造技术水平。随着数控车床的不断发展，刀架结构形式也在不断翻新。其中按换刀方式的不同，数控车床的刀架系统主要有回转刀架、排式刀架和带刀库的自动换刀装置等多种形式。自1958年首次研制成功数控加工中心自动换刀装置以来，自动换刀装置的机械结构和控制方式不断得到改进和完善。自动换刀装置是加工中心的重要执行机构，它的形式多种多样，目前常见的有：回转刀架换刀，更换主轴头换刀以及带刀库的自动换刀系统。初步了解了设计题目（电动刀架）及发展概况，设计背景，对刀架有了一些印象，对整理设计思路安排设计时间有很好的辅助作用。对一些参数的进行了解同时按准则要求来完成设计。 1.2 数控车床自动回转刀架的发展趋势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。目前国内数控刀架以电动为主，分为立式和卧式两种。主要用于简易数控车床；卧式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋转，就近选刀，用于全功能数控车床。另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。电动刀架是数控车床重要的传统结构，合理地选配电动刀架，并正确实施控制，能够有效的提高劳动生产率，缩短生产准备时间，消除人为误差，提高加工精度与加工精度的一致性等等。另外，加工工艺适应性和连续稳定的工作能力也明显提高：尤其是在加工几何形状较复杂的零件时，除了控制系统能提供相应的控制指令外，很重要的一点是数控车床需配备易于控制的电动刀架，以便一次装夹所需的各种刀具，灵活方便地完成各种几何形状的加工。数控刀架的市场分析：国产数控车床将向中高档发展，中档采用普及型数

数控车床自动回转刀架结构设计

设计任务题目：数控车床自动回转刀架结构设计任务：设计一台四工位立式回转刀架，适用于C616或C6132经济型数空车床。要求绘制自动回转刀架的机械结构图。推荐刀架所用电动机的额定功率为90W，额定转速1480r/min，换刀时要求刀架转动的速度为40r/min，减速装置的传动比为i=37。总体结构设计 1、减速传动机构的设计普通的三项异步电动机因转速太快，不能直接驱动刀架进行换刀，必须经过适当的减速。根据立式转位刀架的结构特点，采用蜗杆副减速时最佳选择。蜗杆副传动可以改变运动的方向，获得较大的传动比，保证传动精度和平稳性，并且具有自锁功能，还可以实现整个装置的小型化。 2、上刀体锁紧与精定位机构的设计由于刀具直接安装在上刀体上，所以上刀体要承受全部的切削力，其锁紧与定位的精度将直接影响工件的加工精度。本设计上刀体的锁进玉定位机构选用端面齿盘，将上刀体和下刀体的配合面加工成梯形端面齿。当刀架处于锁紧状态时，上下端面齿相互啮合，这时上刀体不能绕刀架的中心轴旋转；换刀时电动机正转，抬起机构使上刀体抬起，等上下端面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中心轴转动，完成转位动作。 3、刀架抬起机构的设计要想使上、下刀体的两个端面齿脱离，就必须设计适合的机构使上刀体抬起。本设计选用螺杆-螺母副，在上刀体内部加工出内螺纹，当电动机通过蜗杆-涡轮带动蜗杆绕中心轴转动时，作为螺母的上刀体要么转动，要么上下移动。当刀架处于锁紧状态时，上刀体与下刀体的端面齿相互啮合，因为这时上刀体不能与螺杆一起转动，所以螺杆的转动会使上刀体向上移动。当端面齿脱离啮合时，上刀体就与螺杆一起转动。设计螺杆时要求选择适当的螺距，以便当螺杆转动一定的角度时，使得上刀梯与下刀体的端面齿能够完全脱离啮合状态。下图为自动回转刀架的传动机构示意图，详细的装配图在一号图纸上。三、自动回转刀架的工作原理自动回转刀架的换刀流程如下图。图上表示自动回转刀架在换刀过程中有关销的位置。其中上部的圆柱销2和下部的反靠销6起着重要作用。当刀架处于锁紧状态时，两销的情况如图A所示，此时反靠销6落在圆盘7的十字槽内，上刀体4的端面齿和下刀体的端面齿处于啮合状态（上下端面齿在图中未画出）。需要换刀时，控制系统发出刀架转位信号，三项异步电动机正向旋转，通过蜗杆副带动蜗杆正向转动，与螺杆配合的上刀体4逐渐抬起，上刀体4与下刀体之间的端面齿慢慢脱开；与此同时，上盖圆盘1也随着螺杆正向转动（上盖圆盘 1通过圆柱销与螺杆联接），当转过约时，上盖圆盘1直槽的另一端转到圆柱销2的正上方，由于弹簧3的作用，圆柱销2落入直槽内，于是上盖圆盘1就通过圆柱销2使得上刀体4转动起来（此时端面齿已完全脱开）。

数控入门最新最全教程

1、刀片的选材：常见刀片材料有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方显示器地址数字键编辑键帮助键复位键翻页键主功能键软键图 CRT/MDI 面板

氮化硼和金刚石等，其中应用最多的是硬质合金和涂层硬质合金刀片。选择刀片材质主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小以及切削过程有无冲击和振动等。 2、刀片尺寸的选择：刀片尺寸的大小取决于必要的有效切削刃长度L。有效切削刃长度与背吃刀量a P和车刀的主偏角k r有关，使用时可查阅有关刀具手册选取。 3、刀片选取示例：

4、车螺纹时的主轴转速 a. 螺纹加工程序段中指令的螺距值 b. 刀具在其位移过程的始/终，都将受到伺服驱动系统升/降频率和数控装置插补运算速度的约束. c.车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能而实现，即车削螺纹需要有主轴脉冲发生器（编码器）。当其主轴转速选择过高、编码器的质量不稳定时，会导致工件螺纹产生乱纹（俗称“烂牙”）。车床数控系统推荐车螺纹时主轴转速如下： k P n -≤ 1200 ? 式中 P ——被加工螺纹螺距，mm ； k ——保险系数，一般为80。 5、数控车床的定位及装夹要求 ? 在数控车床上加工零件，应按工序集中的原则划分工序，在一次装夹下尽可能完成大部分甚至全部表面的加工。根据零件的结构形状不同，通常选择外圆、端面或端面、内孔装夹，并力求设计基准、工艺基准和编程基准统一，以减少定位误差，提高加工精度。 ? 要充分发挥数控车床的加工效能，工件的装夹必须快速，定位必须准确。 k P n -≤1200k P n -≤1200