数控车床刀架设计论文 学位论文.docVIP

毕业设计 题 目 数控车床刀架设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 机升0901 学 生 崔淋淋 学 号 20090404005 指导教师 宋 强 二〇一一 年 五月 三十一日 1 前言 1.1选题背景与意义 最近二、三十年以来，我国在引进、消化国外技术的基础上，对数控机床进行了大量的研究。20世纪90年代，我国数控机床的种类有了新的发展，并且进行了许多技术复杂的大型数控机床的开发工作。很多高档的数控系统，分辨率为0.02μm的高精度数控系统，数字仿形数控系统等与柔性单元相配套的数控系统都已开发出来了，并制出了样机。 长期以来，我国的数控系统基本为传统的封闭式的体系结构，CNC只能作为非智能机床的运动控制器。加工过程中的变量根据经验以固定参数形式预先进行设定，加工程序在实际加工前用手工方式或者通过CAD/CAM及自动编程系统进行编程，CAD/CAM和CNC之间并没有反馈控制环节，整个加工过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂的环境与多变的条件下，加工过程中刀具的组合、工件的材料、主轴的转速、刀具的轨迹、切削的深度、加工的余量等加工参数，无法在现场根据外部干扰和随机实际因素进行实时的动态调整，更无法通过反馈控制环节随时的修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。传统的CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制方向发展，已经不能适应日益复杂的加工制造过程，因此对数控技术实行变革迫在眉睫。 现在欧美的数字产品已经达到了相当高的水平。高速加工技术发展非常迅速，且在高档数控机床中得到广泛应用。应用新的机床运动学理论和先进的驱动技术，优化机床结构，采用高性能功能部件，移动部件轻量化，减小了运动惯性。在刀具材料和结构支持下，从单一的刀具高速切削加工，发展到机床全面高速化加工，如数控机床主轴的转速从每分钟几千转发展到几万转、几十万转；移动速度从每分钟十几米发展到了几十米甚至超过百米；换刀时间从十几秒甚至下降到1秒一下，换刀速度加快了几倍到几十倍。应用高速加工技术达到缩短切削时间和辅助时间，从而提高了加工的质量和效率[1]。 本次设计是数控车床回转刀架的设计，主要设计数控车床回转刀架的液压机构、分度机构、抬刀机构、夹紧机构[4]。 1.2设计内容 数控车床刀架是数控车床上的重要核心部件之一，其性能、质量、可靠性等，都直接影响到整机的精度、性能及效率。数控车床刀架技术的升级换代几乎是伴随着数控机床技术同步发展起来的，近些年来随着技术、结构的成熟及伺服驱动系统价格的不断降低，以及对数控车床性价比越来越高的要求，在数控车床产品上配置新型刀架已成为业内非常关注的问题。 本次毕业设计对数控车床刀架的机械结构部分进行研究和创新设计。 相关数据： 1）刀盘转位及锁紧机构，运行平稳，避免瞬间过载冲击； 2）实现快速精确分度，重复定位误差低于2〞； 3）刀架中心高 140mm； 4）刀架工位数 8个。 设计预期要达到的基本要求： 1）换刀时间要短，从而减少辅助时间； 2）减少换刀的动作对加工范围的干扰； 3）刀具的重复定位精度要高； 4）选刀要可靠，换刀动作简单； 5）刀具装卸、调整、维修方便，并能得到清洁的维护。 1.3设计方案 采用液压拉紧、液压系统驱动刀盘、双鼠牙盘定位。 数控机床由PLC来控制，车床刀架的控制原理就是指刀架的整个换刀过程，刀架的换刀过程其实就是通过PLC对控制刀架的所有I/O信号进行逻辑处理及计算，实现刀架的顺序的控制。另外为了保证换刀能够正确的进行，系统一般还要设置一些相应的系统参数来对换刀过程进行调整。 图1.1 转塔刀架系统传动图 1—刀盘；2—动鼠牙盘；3—静鼠牙盘；4—圆柱凸轮；5—蜗杆；6—活塞；7—主轴 机械部分的设计如图1.2，本设计采用全液压动力驱动刀架。具体思路是利用液压马达驱动连接到刀架中心轴上的圆柱分度凸轮，带动刀架旋转实现快速准确换刀。刀架的拉紧过程，控制系统接受到正确的刀位信号后，向外发出命令使液压马达停转。刀架处于预定位状态。与此同时液压缸左腔进油，通过活塞拉动刀盘，鼠牙盘副啮合。鼠牙盘实现精确定位。 图1.2 刀架外观图 计算部分：为保证效率，换刀的速度要尽可能的快，所以采用较高的油压。合理设计传动机构。图1.2是转塔刀架结构图。图1