数控车床六角旋转刀架三维设计毕业论文设计.doc

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本文主要研究内容........................................................................ 6 2.总体结构设计.....................................................................................5 2.1 机床刀架的基本要求与功用....................................................... 7 2.2 总体方案的确定............................................................................ 8 2.3 刀架基本结构、工作原理及动作顺序.....................................10 2.4 刀架转位机构设计......................................................................12 2.5 刀架定位机构设计......................................................................14 2.6 电动机选择及安装形式的确定................................................. 17 2.7 本章小结.......................................................................................19 3.运动设计及刀架主参数确定..........................................................20 3.1 运动设计.......................................................................................20 3.2 刀架主参数确定.......................................................................... 21东北大学继续教育学院毕业设计(论文)3 3.3 本章小结.......................................................................................21 4.刀架零件设计、计算及校核..........................................................23 4.1 蜗杆蜗轮选用及校核..................................................................22 4.2 蜗杆轴结构设计及校核..............................................................28 4.2.1 蜗杆轴材料选择......................................................................28 4.2.2 初算轴径...................................................................................28 4.2.3 蜗杆轴结构设计......................................................................29 4.2.4 轴的受力分析.......................................................................... 31 4.2.5 校核轴的强度.......................................................................... 36 4.2.6 校核见链接的强度..................................................................37 4.3 齿盘结构设计.............................................................................. 38 4.4 本章小结.......................................................................................43结论........................................................................................................47东北大学继续教育学院毕业设计(论文)4 1. 绪论1.1 选题的目的和意义数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一,它在数控机床中占有非常重要的位置,几年来受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。本课题研究的是数控车床最重要的部件之一:旋转刀架。数控车床的刀架是机床的重要组成部分。刀架用于夹持切削用的***,因此其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。在某种程度上,刀架的结构和性能体现了机床的设计和制造技术水平。东北大学继续教育学院毕业设计(论文)5 1.2 数控刀架的发展现状及发展趋势近 30 年的发展,数控刀架逐渐演变为电动和液动两大类别。电动刀架以欧洲为代表。由力矩电动机驱动,凸轮控制齿盘的松开和刹紧,与定位动作由电磁铁完成,位置信号由编码器发出,采用齿轮减速完成分度、松开、刹紧动作。液动刀架以日本技术为基础,日本、韩国和我国台湾省为代表。采用液压马达驱动,采用间歇分度机构品行共扼凸轮分度和预定位,液压松开刹紧,位置信号用组合传感器发出。随着主机技术向高速、复合方向发展,数控刀架技术也向高速化、复合方向发展。主要表现在:(1)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置装置、发信装置,简化了刀架结构,松开、刹紧采用液压。伺服刀架提高了换刀速度。(2)复合化车削中心的出现,使刀架技术向复合化更高层次发展。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***,刀盘采用 VDI(Virtual Device Interface)刀盘,钻铣主轴最高转速可达 12000r/min,功率 22Kw。近几年东北大学继续教育学院毕业设计(论文)6出现 B 轴、Y 轴联动带铣削头刀架,从而使机床达到五轴联动。1.3 我国数控刀架的发展现状在各大机床厂家的不懈努力下,我国在数控刀架生产开发方面有了较大突破,特别是在及时跟踪国外先进技术,不断开发推出新品,满足主机配套发展的需要等方面有了长足发展。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。1.4 本文主要研究内容本课题为数控车床六角旋转刀架三维设计,该刀架能够在一次装夹中完成多道工序,使加工范围扩大,大大提高了加工精度和生产效率。本次设计的主要内容为:1.刀架总体结构设计 2.传动结构设计 3.分度机构设计 4.典型零部件设计 5.生成二维截面图、爆炸图 6.翻译外文资料。其中分度机构设计和传动机构设计为本次设计重点,决定了数控刀架的整体精度。东北大学继续教育学院毕业设计(论文)7 2. 总体结构设计2.1 机床刀架的基本要求与功用2.1.1 数控车床刀架的基本要求(1)满足工艺过程所提出的要求机床依靠***和工件间相对运动形成工件表面,而工件的表面形状和表面位置的不同。为了要求刀架上能布置足够多的***,而且能够方便而正确的加工各工件表面。为例实现工件的一次安装中完成多工序加工,所以要求刀架可以方便转位。(2)在刀架上要能牢固的安装***在刀架撒谎能够安装***时还应能精确的调整***的位置,以保证***和工件间精确的相对位置。刀架的运动精度将直接反应到被加工工价的几何形状精度和表面粗糙度上,为此,刀架的运动轨迹必须准确,运动应平稳,刀架运转的终点到位应准确。而且这种精度保持性要好,以便于长期保持***的正确位置。(3)刀架应有足够的刚度由于***的类型、尺寸各异,质量相差较大,***在自动转向过程中方向变化较复杂,而且有些刀架还直接承受切削力,考虑到采用新型***材料和先进的切削用量,所以刀架必须有足够的刚度,以使切削过程和换刀过程东北大学继续教育学院毕业设计(论文)8平稳。(4)可靠性高由于刀架和自动换刀装置在机床工作过程中,使用次数很多,而且使用频率也很高,所以必须充分重视它的可靠性。(5)刀架换刀时间尽量短,以利于提高生产效率。(6)操作方便安全。2.1.2 数控车床刀架的功用数控车床刀架是各类数控车床的核心配套附件之一。它大多采用步进电机(或伺服电机,或液压马达)驱动,通过减速机构(液压马达驱动的刀架除外)、行星机构、马氏机构或凸轮机构来完成刀架的松开、抬起、转位、定位和夹紧动作;它可按主机的编程要求完成刀架的自动换刀动作,以实现数控车床加工程序的自动化和高效化。因此,刀架的性能和结构往往直接影响到机床的切削性能、切削效率和体香了机床的设计和制造技术水平。2.2 总体方案的确定数控车床刀架大体上可分为转塔式刀架和直排式刀架两大类。转塔式刀架又分立式数控转塔刀架和卧式数控转塔刀架。东北大学继续教育学院毕业设计(论文)9立式数控转塔刀架是回转轴线与安装基准面垂直、可装夹多把***或工具,采用数字信息指令控制转位的刀架。他通过常用4 工位和 6 工位两种,按性能可分为简易和全功能两类,是经济型数控车床和将普通车床改造为简易数控车床的重要配套附件。该刀架即可与数控车床的数控系统接口相连,又可配置简易的数控系统,辅助主机完成轴类和盘类等零件的车外圆、端面、圆弧、切槽、切断、车螺纹、镗孔和攻螺丝等加工工序。卧式数控转塔式刀架为一种回转轴线与安装几面平行的、可装夹多把***或工具,采用数字信息指令控制的刀架。它利用装夹于刀盘上的非动力刀架和动力刀夹来夹持各种不同用途的***或工具,刀盘根据机床编程的指令转过若干个工位,是下一道工序所用的***达到指定的工位,来实现主机的自动换刀动作。其驱动转塔刀架的动力源有电机传动和液压传动两大类。根据两种转塔刀架的特点和本次设计任务的要求选定设计的转塔刀架为立式简易数控刀架(图 2-1)。

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