【正文】 數計算 初算彈簧剛度 Pˊ N/mm Pˊ = 1PnPh =6 工作極限載荷 N 因是Ⅲ類載荷 Pj≥ Pn, 取 Pj= 彈簧材料直徑 d及彈簧中徑D與有關參數 根據 Pj與 D得 : d D Pj fj Pˊ d 7 有效圈數 n 圈 n= ?d180。此時，就會在刀架體的徑向上產生壓力 F，取偏心 e=1，在 F的作用下，刀架體螺套之間產生摩擦力 f 使整個刀架處理平衡。 f=2100 sin60186。所以壓縮彈簧所受的載荷為： Fˊ =N 法 f，式中 f 為摩擦系數，取 f=。 由端齒盤的計算可 知 ， 要對端齒盤施加一鎖緊力 N，來克服工件對刀架體的周向力所產生的轉矩。 齒底槽的 作用是： 1 加工齒形時的退刀槽； 2 嚙合時齒頂不會碰到齒底，同時 2 自動刀架系統(tǒng)機械部分設計 9 圖 端齒盤 還可容納落入齒面的臟物，保證齒面嚙合質量； 3 使每個端齒在嚙合過程中產生一定的彈性，嚙合時先接觸的齒產生彈性退讓變形，使嚙合面積增大，有利于進一步提高分度精度。齒底槽寬 b 常取 ： d z?? =， 取 b=。 所以 ： 3 1 8 0ta n s in 0 .1 2 22 z? ?? a r c ta n ? ⑤ 最大齒距（周節(jié)） t 和最大齒厚 B 齒厚沿著徑向向中心逐漸縮小，在沿圓周展開方向上（如圖 9所示），根據圓周計算公式，最大齒距（周節(jié)） t 和最大齒厚 B 分別為 ： 圖 沿周向展開的齒面三角形 t d z?? = B=t/2= ⑥ 齒頂高及嚙合高度 齒頂高就是嚙合平面到齒頂的最大距離，在如圖 9 所示的由齒廓展開圖形成的直角三角形中 ta n( 2) 2D tH? ? ，而齒頂高 h 通常取三角形高度 H 的 ，即? ，得到齒頂高 h 的計算公式為 ： 160 35 t a n 5 t a n 5 60223DDtdhmz????? ? ? ??? 上下端齒的嚙合高度為 2 2 mm? ? ? ，端齒在旋轉時的脫齒高度應大于嚙合高度 2h ，則取 螺 母 軸向移 動的 距離為 6mm 。 ④ 齒根角 ? （嚙合斜角） 為了保證在齒寬方向上的嚙合質量 ,加工端齒時必須調整分度盤回轉中心線和工作臺面 傾斜角 ,即齒根或嚙合斜角 ? (如圖 ),以保證齒盤大端和小端的齒厚與齒槽寬度相等。本設計取 60齒形角。 最后得到 ： 4 tan 2DaMN d?總 從式（ 2）可以說明，在外載 M 不變時，齒形角 D? 越小，所需自鎖力 N總 越小，即自變 鎖性越強，但齒相應深，齒厚變??；齒形角 D? 越大，需要的鎖緊力 N總 也越大，即承受外轉矩的能力下降，但齒高變低，端齒嚙合的高度下降，結構緊湊；同 時 也說明了加大外徑 d 有利于提高端盤的承載能力。 ③ 端齒盤齒形角 D? 選取時應考慮作用在端齒盤上的負荷力矩 M 及鎖緊力 N總 的大小，如圖 所示。在結構允許的情況下，外徑越大， 2 自動刀架系統(tǒng)機械部分設計 6 分度或定位機構的穩(wěn)定性越好。本設計中選用齒形為三角形的直齒端齒盤進行設計 [11]： ① 齒數 Z的確定 根據 刀架的 定位要求，即需要的強度和精 度來確定 ， 暫取 θ =60 后面對其進行驗算 。 端齒盤主要參數的設計計算 端齒盤又稱為鼠牙盤，是具有自動定心功能的精密分度定位元件，廣泛應用于加工中心、柔性單元、數控機床、組合機床、多工位定位機構以及其它需要精密分度的各種設備上。 由于在進行受力分析的時候只考慮了切削力 1F ，所以受力分析不夠準確，為此在計算刀座強度時取一安全系數 ? 。 而對于刀架上刀具的受力，只需要驗證長 刀桿處 的強度是否足夠，只要長刀桿 處 能夠滿足，短刀桿 處 一定滿足。 刀架的受力如圖 。 所以 刀夾 槽的尺寸為： 3025。 車刀刀桿尺寸 ： 2020 長刀桿 ： 125 短刀桿 ： 80 ② 刀夾槽設計 刀架體主要是用來裝夾刀具并帶動刀具實現(xiàn)切削過程中的進給運動 。 由刀具參數 ,查得切削力的修正系數并代入求得： FzK = = FyK = = FxK = = 根據切削條件及查得的參數代入式中求得： 9 .8 1 F z F zxnz F z p F zF C a v K? 2 自動刀架系統(tǒng)機械部分設計 4 1 0. 75 0. 1 270 4 5 ( 60 ) 05?? ? ? ? ? ? ? = 9 .8 1 ( 6 0 )F y F yxny F y p F yF C a v K? 0. 9 0. 6 0. 1 199 4 5 ( 60 ) 99?? ? ? ? ? ? ? = ( 60 )F x F xxnx F x p F xF C a v K? 0. 5 0. 49 .8 1 2 9 4 4 0 .7 5 ( 6 0 1 .5 ) 1 .8 8 7?? ? ? ? ? ? ? = 刀架體設計 計算 ① 刀桿尺寸選擇 查資料 可得到車刀通用尺寸如下表 。 o=10,刃 傾 角 λ186。r=60186。 刀具材料選用 YT15，工件材料用碳素結構鋼， 查得 式中 的系數并帶入公式中，其中 FzK 、 FyK 、 FxK 由刀具參數確定。 主要 零部件設計計算 刀架具體尺寸的確定 需要選定機床 后再 確定所需的參數 ,機床的主要參數 如下 。在刀架轉位的過程中，必需要有對定位元件對其位置進行控制，在本設計中選用霍爾 接近開關 來檢測當前刀架位置，經控制軟件對機電的起停進行控制實現(xiàn)初定位。 端面凸輪結構是由電機通過刀架體上的端面凸輪升程 ,使刀架實現(xiàn)抬起 (或伸出 )動作 ,這種結構剛性好 ,可靠性好 ,使用比較廣泛。絲桿螺母結構是通過電機減速后驅動絲桿旋轉，帶動固定在刀架體上的螺母作升降而達到刀架的抬起和壓緊，結構簡單 ，但容易產生絲桿和螺母鎖住現(xiàn)象，而不能準確地實現(xiàn)抬刀和壓緊， 圓柱凸輪 和馬氏輪分度結構是通過減速使凸輪帶動 撥快 ,迫使主軸左移伸出 ,齒牙盤脫 開 ,然后利用凸輪上一段無程曲線 ,由馬氏輪分度。 傳動 方案 設計 電動回轉刀架一般由刀盤、分度定位機構、夾緊機構及刀夾等組成，實現(xiàn)刀架的伸出（抬起）和復位動作的機構主要 有以下幾種結構 ： ,螺母結構 , 凸輪結構和馬氏輪分度機構 , 。 圖 刀架體 由圖示可知 ,徑向布置的刀架安裝不方便 ,而且從徑向安裝刀具也不方便觀察刀具的位置及進行調整 ,對于同樣徑向尺寸的刀架體 ,周向布置可以裝夾較長刀桿的刀具。最后，還可兼顧考慮一下外觀的視察享受，即人機關系。三、檢測定位方案設計，刀具能否準確定位是整個設計中非常重要的一步，所以必須要參考分析多種設計方案，以確定最佳方案。刀架的設計應包括以下內容：一、刀具安裝方案設計，即刀具在刀座上的布置形式，我們必須考慮刀架結構的簡單，又 要兼顧其安裝拆卸的方便。 總體設計 刀架是機床上的重要附件，主要是完成零件加工過程中的換刀過程。數控車床今后將向中高當發(fā)展，中檔采用普及型數控刀架配套，高檔采用動力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，預計近年來對數控刀架需求量將大大增加。 我們應該使 數控機床工作性能有所提高，而且使 其 總體造價大幅度下降。刀庫結構形式及刀具交換裝置的工作方式，則會影響機床的換刀效率。 自 動換刀系統(tǒng)是數控機床的重要組成部分。 1978年以 后，加工中心迅速發(fā)展，帶有 ATC裝置，可實現(xiàn)多種工序加工的機床，步入了機床發(fā)展的黃金時代。T公司研制出帶 ATC(自動刀具交換裝置 )的加工中心。 關鍵詞 免抬式自動刀架，傳感器，三維實體建模， PLC ABSTRACT Ⅱ ABSTRACT Numerical Control lathe will be the middle and senior grade development in the is estimated that the demand for NC tool carrier will be much greater. NC tool start to the rapid tool change, electrohydraulic servo drive and portfoliodriven direction with the development of NC lathes. The mechanical structure and the control system of six Automatic Tool lift are designed in this thesis. Analyzing many plans, It be gotten that the blue print of the Automatic Tool Lift. And then,The structure be analyzed and calculated. At the same time, the ProE is used for the 3D solid modeling of mechanical structure, which shows the structure of the tool lift is reasonable. That PLC and sensors is applicated in the design of the soft and hard ponents of the tool lift .It makes the control of tool change more efficient. Automatic Tool Lift in this thesis, with its simple structure and rapid auxiliary tool change (ATC), will bee an independent unit which can be used not only on general machine tools to reduce ATC time, but also on economic NC machine tools to improve the structure Tool. Key words Automatic Tool lift, Sensors ， 3D Solid Modeling, PLC 目 錄 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................... Ⅰ ABSTRACT................................................................................................................ Ⅱ 1 緒論 ........................................................................................................................... 1 國內外研究現(xiàn)狀 ................................................................................................ 1 總體設計 ............................................................................................................ 1 2 自動刀架系統(tǒng)機械部分設計 ................................................................................... 2 刀架結構方案的確定 ........................................................................................ 2 刀架體設計 .