高春雨开题报告-单电机驱动的轴向砖塔动力刀架要点.doc

单电机驱动的轴径向动力转塔刀架结构设计 开题报告 班级：机0802班 学号：2008010038 姓名：高春雨 指导教师：王科社 综述 1、研究的意义 数控机床伴随着电子技术和自动化技术的发展，正朝着高精度、高效率的方向发展，出现了适应纳米级加工的数控系统，而刀塔的稳定性直接影响机床的使用。以往，由于刀塔的误转位、重复定位不好等故障给实际应用带来了很多麻烦[1]。 近年来，我国数控车床行业发展态势迅猛，主机技术向高速、复合、智能、环保方向发展，对数控刀架也提出相应的多样化，个性化要求。作为数控车床的核心功能部件之一，数控刀架虽然取得了较大进步，但与国外的水平相比，仍有一定的差距，成为制约主机发展的瓶颈因素之一[2]。 目前，在世界机床制造和机械加工领域，复合加工技术是处于领先地位的技术。所谓复合加工技术，即是在一台设备上完成车、铣、钻、攻丝、铰孔、扩孔等多种加工要求。其主要优点是能够减少加工时间，减少辅助时间，以提高生产率，车铣复合加工就是这一技术的典型代表。实现车铣复合加工，有许多可行方案，而卧式车床床身搭载转塔动力刀架就是其多种方案中应用最广泛的一个。其中，数控转塔刀架是实现复合加工的核心功能部件，不仅可以像普通刀架装配多把普通车刀，并且能够同时提供动力驱动动力刀具，完成铣、钻、攻丝、铰孔等加工[3]。 图一 转塔刀架三维图 车铣复合加工中心从设计概念上解决了以下几个问题: ①缩减物流长度; ②减少基准转换; ③减少工装夹具数量; ④减少占地面积; ⑤缩短新产品试验周期［1］。在保证加工质量的基础上，提高生产率、提高自动化程度是当今世界制造业发展的大趋势。因此，设计一种重复定位精度高，故障率低的转塔刀架具有现实意义[4]。 2、研究的现状 数控转塔刀架的工作质量直接影响到数控机床尤其是加工中心的质量。数控转塔刀架的工作质量主要表现在换刀时间和故障率。加工中心的故障率有50% 以上与自动换刀装置有关, 自动换刀装置的投资常常占整台机床的30% - - 50%。为了相应降低整机的价格, 应在满足使用条件的前提下, 尽量选择结构简单和可靠性高的自动换刀装置 [5] 数控车床的自动换刀装置即刀架是机床的重要组成部分。刀架用于夹持切削用的刀具，因此其机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。自1958年首次研制成功数控加工中心自动换刀装置以来，自动换到装置的机械结构和控制方式的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，他的形式多种多样[6]。 国内外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，合理的选配电动刀架，并正确实施控制，能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[9]。另外，加工工艺适应性和连续性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要配备易于控制的电力刀架，以便一次装卡所需的各种刀具，灵活、方便地完成各种几何形状的加工[7]。 对于一般的数控车床刀架设计的基本要求是转位准确可靠，工作平稳安全；转位时间短；转位以后重复定位精度高；防水防屑，密封性能优良；夹紧刚性高，适宜重负荷切削。现有的数控刀架有数控转塔式（立式和卧式）和直排式刀架[8]。 3、已有成果 主机技术向高速、复合方向发展，从而使数控刀架技术也向高速、复合方向发展。主要表现在： 高速化：开放式伺服电机及驱动技术的发展，使伺服电机驱动刀架技术发展成为现实。伺服电机代替了预定位装置、发信装置，简化了刀架结构，松开、刹紧采用液压。伺服刀架提高了转位换刀速度。 复合化：车削中心的出现，使刀架技术向复合化高层次发展。带铣削功能的动力刀架，一般采用普通刀架外加伺服主轴电机驱动动力刀具，刀盘采用VDI刀盘， 钻铣主轴最高转速可达12000r／min，功率22kW。近几年出现与B轴、I，轴联动带铣削头刀架，从而使机床达到难实现商品化。从而是机床达到五轴联动。 作为数控刀架国内较高技术水平的专业生产厂，烟台环球机床附件集团有限公司及时跟踪国外必威体育精装版技术发展动态，成功展出了AK36100x12高速换刀伺服刀架其特点是以伺服电机进行分度，液压控制松开，刹紧三联齿盘定位，可双向回转和任意任意刀位就近选刀，适应与各种数控系统连接，转位时