数控车床六工位刀架设计.docVIP

天津职业技术师范大学 TianJin University of Technology and Education 数控课程设计 （数控车床六工位刀架设计） 专 业：机械维修及检测技术教育 班级学号： 学生姓名： 指导教师： （讲师） 系 别： 二〇一二年 六 月 目的 为了进一步提高数控机床的加工效率，数控机床正向着工件在一台机床上一次装夹即可完成多道工序或全部工序的方向发展，因此出现了各种类型的加工中心，如车学中心、镗铣中心、钻穴中心等。这类多工序加工的数控机床在加工过程中要使用多种刀具，因此必须有自动换刀装置，以便选用不同的刀具，完成不同工序的加工工艺。自动换刀装置应当具备换刀时间短、刀具重复定位精度高、足够的刀具储备量、占地面积小、安全可靠等特性。 摘要 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，其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。因此数控车床的刀架设计的好与坏、效率高与低将直接影响到产品的加工时间和质量，进而影响到制造业的飞速发展。 本次主要是研究数控车床的机械结构和刀架控制系统。其中分析了数控车床刀架的基本种类，数控车床六工位刀架控制系统的机械机构和电气控制以及六工位刀架的PLC程序；测绘数控车床六工位刀架部分的电气原理图、接线图；对六工位刀架的动作过程的分析。 关键字：刀架；plc控制；编码器；数控机床 目录 第1节 概述 1 1.1 数控刀架的发展趋势 1 1.2 发展方向 1 1.3 课题研究意义 1 第2节 刀架机械结构 2 2.1 刀架总述 2 2.2 刀架的基本结构 2 2.3 刀架的几种典型结构 3 第3节 换刀工作原理 4 3.1 数控车床编码器刀架换刀工作原理 5 3.2 编码器真值表 5 3.3 编码器的工作原理 5 3.4 刀架转位过程 6 第4节 数控车刀架电气控制系统设计 7 4.1 刀架的控制和接口 7 4.2 六工位刀架PLC接线原理图 8 4.3 PLC编程的基本步骤及基本编程 10 4.4 六工位刀架梯形图 11 第5节 结论 14 参考文献 14 第一节 概述 1.1数控刀架的发展趋势 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。立式刀架有四、六工位两种形式，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，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，提高加工精度等。螺旋转位刀架如-1 所示，电机经弹簧安全离合器至蜗轮副带动螺母旋转，螺母举起刀架使端齿盘的上盘与下盘分离，随即带动刀架旋转到位，然后发信号使电机反转锁紧，使刀架换位，进行切削加工。螺母升降式零件多，但加力可靠，精度较高，许多刀架都利用这种原理设计。图-1 螺旋转位刀架1-内装信号盘2-刀架 3-端齿盘 4-电机 5-安全离合器 图3.1支流接触器直接控制刀架电机 对于六工位自动回转刀架来说，它最多装有六把刀具，微机系统控制的任务，就是选中任意一把刀具，让其回转到工作位置。 3.2 编码器真值表 位置 1 2 3 4 5 6 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 选通 1 1 1 1 1 1 奇偶校验 1 1 0 1 0 0 3.3 刀架编码器工作原理 码盘、狭缝、发光组件和接收器组合在一起，就实现了刀架工位编码器的光电转换。 发光管与接收器分别布置在狭缝两侧，三者相对固定，发光管发出的红光穿过狭缝上对应的小孔接收器接收，转变为光电流输出，但由于狭缝和接收器之间还安装有可转码盘，接收器能否被红外光照射还取决与码盘上透光的一段段圆环所处的角度位置。当码盘上的透光去恰好位于狭缝上小孔位置时，接收管才能被光的照射输出电流。接收器上是否有电流输出只取决与码盘上的码道和码盘角度位置。而码盘由于刀架同步运动，这样就将刀架工位位置转换为刀架编码器的与刀架工位位置一一对应的BCD码输出。 3.4刀架转位过程 经济型数控车床刀架式在普通车床六方位刀架的基础上发展的一种自动换刀装置，其功能和普通六方位刀架一样：有6个刀位，能夹持六把不同功能的刀具，方刀架回转60°时，刀架交换一个刀位，但方刀架回转和刀位号的选择是由加工程序指令控制的。下面就以六工位刀架为例来说明其结构与原理，如下图3.2所示。 图3.2 盘行自动回转刀架结构示意图 1—刀架； 2、3—鼠牙盘； 4—