【正文】 tool. Installed in accordance with the number of different knives, automatic revolving turret at position four of six and eightstation work spaces and other forms. According to the different installation methods, automatic rotary tool can be divided into two types of vertical and horizontal. Positioning means according to the different mechanical, automatic rotary tool set can be divided into client positioning tooth and three teeth, such as diskbased positioning. The interruption of tooth platetype tool change position to be lifted when the tool carrier, tool change a slow and poor sealing, but its relatively simple structure. Tridentate known diskbased locationfree lifttype, characterized by ATC when the tool is not lifted, so when the tool change is fast and good seal, but its more plicate structure. Automatic rotary tool in the structure must have good strength and rigidity to bear the rough at the time of cutting resistance. In order to ensure a high transposition of the repeat positioning accuracy, automatic rotary tool holder of the position would also like to choose a reliable and reasonable positioning program structure. Rotary Tool Automatic Tool Changer automatically by the control system and the drive circuit to achieve. Keywords: automatic rotary tool, vice worm, Electromechanical system 目 錄 第 1章 緒論 .........................2 課題綜述 .................................................................................................................. 2 科學(xué)意義和應(yīng)用前景 ........................................................................................... 2 . 2 設(shè)計(jì)思路 .............................................................................................................. 3 第 2章總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..................4 減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ............................................................................................... 4 上刀體鎖緊與精定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ........................................................................ 4 刀架抬起機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ............................................................................................ 4 第 3章自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的工作原理 .........5 第 4章 主要傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 .......8 蝸桿副的設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................................................................................ 8 螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 .................................................................................................. 12 第 5章 電氣控 制部分設(shè)計(jì) ...........13 硬件電路設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 13 控制軟件設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 16 致 謝 ...........................18 參考文獻(xiàn) ...........................19 2 數(shù)控車床四工位回轉(zhuǎn)刀架機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 1 章 緒論 課題綜 述 科學(xué)意義和應(yīng)用前景 自動(dòng)換刀系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。刀庫(kù)結(jié)構(gòu)形式及刀具交換裝置的工作方式，則會(huì)影響機(jī)床的換刀效率。 從換刀系統(tǒng)發(fā)展的歷史來(lái)看， 1956 年日本富士通研究成功數(shù)控轉(zhuǎn)塔式?jīng)_床，美國(guó)IBM公司同期也研制成功了 “APT”( 刀具程序控制裝置 )。T 公司研制出帶ATC(自動(dòng)刀具交換裝置 )的加工中心。 1978 年以后，加工中心迅速發(fā)展，帶有 ATC 裝置，可實(shí)現(xiàn)多種工序加工的機(jī)床，步入了機(jī)床發(fā)展的黃金時(shí)代。目前國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀系統(tǒng)中，刀 具、輔具多采用錐柄結(jié)構(gòu)，刀柄與機(jī)床主軸的聯(lián)結(jié)、刀具的夾緊放松機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)方式幾乎都采用同一種結(jié)構(gòu)模式。利用這種機(jī)構(gòu)夾持刀具進(jìn)行數(shù)控加工的最大問(wèn)題是，它不能同時(shí)獲得高的夾持剛度和刀具振擺精度，而且主軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主軸軸向尺寸過(guò)大，加上它的液壓驅(qū)動(dòng)裝置及刀具輔具錐柄的制造成本，使得自動(dòng)換刀系統(tǒng)的造價(jià)在機(jī)床整機(jī)中占有較大的比重。采用這種夾持元件，刀具或刀具輔具可作成圓柱柄，其制造成本低，精度易保證，這對(duì)大容量刀庫(kù)降低刀具輔具的制造成本，意義更為顯著。采用這種結(jié)構(gòu)模式，在實(shí)際數(shù)控加工中，尤其是在需要超高速主軸、主軸的徑向、軸向尺寸都很小、沒(méi)有足夠的換刀空間的微細(xì)加工場(chǎng)合中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀將會(huì)是很困難的，如果實(shí)施自動(dòng)換刀那將使機(jī)床成本大幅度提高。國(guó)外最新研制的內(nèi)圓磨床上采用的彈簧夾頭自動(dòng)換刀裝置售價(jià)昂貴。在現(xiàn)有的各種類型的加工中心中，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)的造價(jià)在機(jī)床整機(jī)造價(jià)中總是占著很大比重，這是加工中心價(jià)格居高不下、應(yīng)用不普遍的重要原因。低造價(jià)高性能的加工中心將會(huì)被中小廠廣泛接收，這樣必將給自動(dòng)換刀系統(tǒng)生產(chǎn)廠商和加工中心制造廠商帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益 數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢(shì)。為此，國(guó)際上正在研究和制定一種新的 CNC 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) ISO14649（ STEP－ NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。首先， STEPNC 提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC 加工程序都集中在單個(gè)計(jì)算機(jī)上。其次， STEPNC 數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約 75％）、加工程序編制時(shí)間（約 35％）和加工時(shí)間（約 50％）。參加這項(xiàng)計(jì)劃的有來(lái)自歐洲和日本的 20 個(gè) CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了 SIEMENS、 FIDIA 以及歐洲 OSACANC 數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證。設(shè)計(jì)好自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電器控制電路后，就可以編制刀架自動(dòng)轉(zhuǎn)位的控制軟件。在學(xué)習(xí)了四年的基礎(chǔ)課、專業(yè)課之后，通過(guò)這次課題的考驗(yàn) ，除了要求掌握好本專業(yè)的課程外，還要求對(duì)本專業(yè)相關(guān)的知識(shí)有足夠的認(rèn)識(shí)。逐步鍛煉自己獨(dú)立完成工作的能力，以適應(yīng)今后真正的考驗(yàn)。根據(jù)立式轉(zhuǎn)位刀架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用蝸桿副減速是最佳選擇。 上刀體鎖緊與精定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 由于刀具直接安裝在上刀體上，所以上刀體要承受全部的切削力，其鎖緊與定位的 精度將直接影響工件的加工精度。當(dāng)?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時(shí)，上下端面齒相互咬合，這時(shí)上刀體不能繞刀架的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)；換刀時(shí)電動(dòng)機(jī)正傳，抬起機(jī)構(gòu)使上刀體抬起，等上下端面齒脫開后，上刀體才可以繞刀架中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，完成轉(zhuǎn)位動(dòng)作。本設(shè)計(jì)選用螺桿 螺母副，在上刀體內(nèi)部加工出內(nèi)螺紋，當(dāng)電動(dòng)機(jī)通過(guò)蝸桿 蝸 輪帶動(dòng)蝸桿繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作為螺母的上刀體要么轉(zhuǎn)動(dòng)，要么上下移動(dòng)。當(dāng)端面齒脫離咬合時(shí)，上刀體就與螺桿一同轉(zhuǎn)動(dòng)。 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)見總裝配圖。其中上部的圓柱銷 2 和下部的反靠銷6起著重要的作用。完成粗定位，如圖 d 所示。在此期間，上，下刀體的端面齒逐漸咬合，實(shí)現(xiàn)精定位。 由于蝸桿副有自鎖功能，所以刀架可以穩(wěn)定的工作。 b)上刀體 4 完全抬起后，圓柱銷 2落入上蓋圓盤 1的槽內(nèi)，上蓋圓盤 1將帶動(dòng)圓柱銷 2 及上刀體一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 d)找到刀位時(shí)，刀架電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)反靠銷 6 反靠，上刀體停轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)粗定位。已知電動(dòng)機(jī)額定功率 P 1=90W，額定轉(zhuǎn)速 n1 =1440r/min，上刀體設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速 n2 =30r/min，則蝸桿副的傳動(dòng)比 i =n1/n2 =1440 /30=，需要蝸桿反向，工作載荷不均勻，啟動(dòng)時(shí)沖擊較大，今要求蝸桿副的使用壽命 Lh =10000h 。本設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便的漸開線型圓柱蝸桿 (Z1 型 )。 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 刀架中的蝸桿副采用閉式傳動(dòng)，多因齒面膠合或點(diǎn)蝕而失效。 按渦輪接觸疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)計(jì)算的公式為： a ≥ 32H PE )ZZ( ?KT