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摘要
本文主要对数控加工中心自动换刀系统及控制系统进行设计。…….
关键字:加工中心,换刀系统,刀库,单片机。
目录
1绪论
. 国内外发展情况 3
. 技术性能与发展趋势 3
. 精度 4
. 运转性能 4
. 润滑与密封 7
. 负载能力与刚度 8
可靠性方面 8
9
. 液压式 9
. 液压机械式 10
. 电动势 10
控制与接口 11
直接与数控系统接口 11
通过可编程序控制器(PLC)与数控系统接口 13
各种刀架简介 13
简易经济型数控刀架 13
高精度型数控刀架 14

14
刀架的设计参数 20

蜗杆传动的设计计算: 16
丝杆螺母传动的设计计算 18
定位机构的设计 18
20
4气动系统设计 21
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21
22
23
24
24
5控制系统设计 26
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参考文献 30
1 绪论
. 国内外发展情况
20世纪40年代末,美国开始研究数控机床,1952年,美国麻省理工学院(mit)伺服机构实验室成功研制出第一台数控铣床,并于1957年投入使用。这是制造技术发展过程中的一个重大突破,标志着制造领域中数控加工时代的开始。数控加工是现代制造技术的基础,这一发明对于制造行业而言,具有划时代的意义和深远的影响。世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究和发展。我国于1958年开始研制数控机床,成功试制出配有数控车床种类较多,数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成。
. 技术性能与发展趋势
数控转塔刀架的技术发展很快,现正逐步形成标准定型产品。我国数控转塔刀架标准草案中所规定的主要技术性能如下:
. 精度
定位精度要求高,一般要求工位目标位置重复定位精度在,-。各种形位公差为。因此定位机构均采用精密多齿盘。先进工艺用浮硬齿面对研,重复定位精度可高达另外,刀盘加工趋向用淬火硬磨削,以获得刀槽精度的长期保持性及高的刚度。
. 运转性能
主要是转位时间和转位频率。—ls,。分度频率为600—1000次/h 。
双向转位就近换刀(最短路程换刀)的结构正在开发应用,如双向滚子端面凸轮机构, 可显著缩短换到周期。为了克服刀盘高速转位引起的惯性冲击,使用恰当的缓冲元件是其发展趋势。
. 润滑与密封
目前趋向于开发能终生润滑的产品,即在使用全过程中,不需要用户再采取任何润滑措施。
因工作环境恶劣,对密封性能要求很高,通常规定在刀架体内棋道压力105pa气路,浸入装有防锈液的试验箱内,在规定时间内,不得有漏气现象。
. 负载能力与刚度
数控转塔刀架的负载能力与刚度,除了与有关零件的尺寸、形状、结构等有关外, 受刀盘锁紧力影响也很大。一般小型产品锁紧力为左右,高性能产品可达以上。对数控转塔刀架的静刚度目前尚无规范要求,有的企业标准已经提出测详见定, 但缺乏数据指示。对动刚度,动态性能,在生产实践中反映出其影响明显,但也无可靠数据指示提出,这些方面是今后研究开发中的重要方向。
可靠性方面
可靠性是产品性能的综合反映。对转塔刀架目前一般要求平均无故障时间(MTBF)为次,高级的已经达到次以上,国内产品在设方面亟待提高。

. 液压式
这类刀架用液压缸实现刀盘锁紧,低速大扭矩液压马达驱动刀盘转位。液压缸可获得很大的锁紧力,故刀架刚性很好。该机构适用于重负荷切削,且易双向转位就近换刀,大型数控车床应用较多。
近年已开发出将液压马达和滚珠式预分度机构合为一体的液压分度马达(Index Motor) 。可使刀架简化,重复定位精度可达。,有较好的应用前景。
. 液压机械式
这类刀架用液压缸锁紧刀盘,转位和预分度则用点电机通过机械传动装置实现, 如槽轮机构。目前趋向采用动态性能较好的间歇凸轮转位机构。
. 电动势
这类刀架以电机为动