数控车床结构的模块化设计毕业设计论文(编辑修改稿)

数控车床结构的模块化设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

动作，控制电磁阀使压紧油缸上腔 10通过油孔 2进压力油。 活塞 3带动工作台 1下降，鼠齿盘 6及 7在新的位置重新啮合，并定位压紧。 油缸下腔 11的回油经过节流阀，以限制工作台的下降速度，保护齿面部 分 受冲击。 4)分度活塞退回 当分度工作台 1下降时，通过推杆 8和 9的作用，使微动开关动作。 分度油缸右腔 20通过油孔 21进压力油，活塞齿条 22退回原处。 因为内齿轮 13已与齿轮 12脱开， 工作台保持 静止状态。 齿轮 12顺时针方向回转时，带着挡块 15集 16回到原处，准备下一次分度。 当挡块 15离开推杆 18，而使微动 开 关复位时，必须通过维持电路保证工作台始终处于压紧状态。 定位销式分度工作台的分度精度主要由定位销和定位孔的尺寸精度决定，最高可达177。 5分。 为适应大多数的加工要求，应当尽可能提高最常使用的 180度分度销孔的坐标精度，而其他角度（如 45度、 90度和 135度）可以适当降低。 鼠齿盘式分度工作台和其他分度工作台相比，具有重复定位精度高、定位刚度好和结构简单 等优点。 鼠齿盘不仅磨损小，而且微量的磨损反而会自动 的将 分度误差均匀化。 齿盘定位的分度工作台能达到很高的精度 ,一般为 177。 3″ ,而最高可达 177。 ″ ,能承受很大的外载荷 ,定位刚度高 ,精度保持性好 ,具有自动定心作用 ,转轴配合间隙并不影响其定心精度。 实际上 ,由于齿盘啮合脱开相当于两齿盘对研过程。 因此 ,随着使用时间的延续，定位精度还有进一步提高的趋势， 目前除广泛应用于数控 车 床以外，还用在各种加工和测量装置中。 但它的缺点是鼠齿盘的制造精度要求很高，需要某些专用加工设备，尤其是最后一道的齿面研磨工序（一般 采用两齿盘对碰研磨），通常要花费几小时。 此外， 它不能进行任意的分度运动。 4 数控车床 刀架模块 化设计 数控 车 床的诞生对提高生产率、改进产品的质量以及改善劳动条件等方面已经发挥了重要的作用。 为了进一步减少费 用和 切削时间，数控 车 床正朝着在一台数控 车 床的一次装夹中完成多工序的方向发展。 这类机床必须带有自动回转换 刀 系统， 通常称为数控加工中心 车 床，简称加工中心。 实际上，数控 车 床上的自动回转刀架就是一种最简单的自动换 刀 装置。 所不同的是在加工中心出现后，进一步发展和完善了各类回转性刀具的自动换 刀 操作，以满足复杂零件加工需 要。 除了自动更换单上海水产大学 20xx届毕业设计论文 数控车床结构的模块化设计 第 13 页 共 31 页 把刀具外，目前按照工艺和生产率 的需要已经发展到可以在大型加工中心上自动更换整个多轴箱和主轴头。 自动换刀系统应当满足换刀时间短、刀具重复定位精度高、足够的刀具存储量、刀库占地面积小以及安全可靠等基本要求。 自动换刀装置 各类数控 车 床的自动换刀装置的结构取决于 车 床的形式、工艺范围及刀具的种类和数量等。 这种装置主要可以分为以下几种形式： 系统 数控车床上使用的回转刀架是一种最简单的自动换刀装置。 根据不同加工对象，可以设计成四方刀架和六角刀架等多种形式。 回转刀架 上分别装着四把、六把或更多的刀具，并按数控装置的指令转位换刀。 回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚 度 ，以承受粗加工时的切削抗力。 由于车削加工精度在很大程度上取决于它的刀尖位置，对于数控车床来说，加工过程是自动完成的，因此，更有必要选择可靠的刀具定位 传 感和合理的定位结构，以保证回转刀架在每次转位之后， 具有尽可能 高的重复定位精度（一般为 ～ ）。 图 ，它适用于盘类零件的加工。 在加工轴类零件时，可以换用四方回转刀架。 由于两者底部的安装尺寸相同，更换刀架十分方 便。 上海水产大学 20xx届毕业设计论文 数控车床结构的模块化设计 第 14 页 共 31 页 图 数控车床六角回转刀架 6活塞； 2刀架体； 3缸体； 4中间套； 5空套齿轮； 7齿轮； 8齿条； 9圆柱固定插销； 10定位活动插销； 11推杆； 12触头 上海水产大学 20xx届毕业设计论文 数控车床结构的模块化设计 第 15 页 共 31 页 回转刀架的全部动作有液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制。 它的动作分为四个步骤： 1） 刀架抬起 当数控车床装置发出换刀指令后，压力油由 A孔 进入压紧油缸的下 腔 ，活塞 1上升，刀架 2抬起使定位活动销 10与固定插销 9脱开。 同时， 活塞杆下端的端 齿 离合器与空套齿轮 5结合。 2）刀架转位 当刀架抬起之后，压力油从 C孔 进入转位油缸左腔，活塞 6向右移动，通过连接板带动齿条 8移动，使空套齿轮 5作逆时针方向转动，通过端齿离合器使刀架转过 60度。 活塞的行程应等于齿轮 5节圆周长的 1/6，并 由 限位开关控制。 3）刀架压紧 刀架转位之后，压力油从 b孔 进入压紧油缸得上腔，活塞 1带动刀架体 2下降。 件 3的底盘上精度 地 安装着六个带斜锲的圆柱固定插销 9，利用活动插销 10消除 定位销与孔之间的间隙，实现翻靠定位。 刀架体 2下降时，定位活动插销 10与另 一个固定插销 9卡紧，同时件 3和件 4的锥面接触，刀架在新的位置定位并压紧。 这时，端齿离合器与空套齿轮 5脱开。 4）转位 油缸 复位 刀架压紧之后，压力油从 D孔 进入转位油缸右腔 ，活塞 6带动齿条复位，由于此时端齿离合器已脱开 ，齿 条带动齿轮 7在轴上空转。 回转刀架除了采用液压缸驱动转位和定位销定位以外，还可以采用电机 —— 马氏机构转位和鼠齿盘定位，以及其他转位 和 定位机构。 带刀库的自动换刀系统有刀库和刀具交换机构组成，目前它是加工中心 车 床上应用最广泛的换刀方法。 换刀 时 先在刀库中进 行选刀，并 由 刀具交换装置从刀库和主轴上取出刀具，在进行刀具交换之后，将新刀具 装入 主轴，把旧刀具放回刀库。 存放刀具的刀库具有较大的容量，它既可安装在主轴箱的侧面或上方，也可作为单独部件安装到机床以外，并由搬运装置运送刀具。 刀库可以存放数量很大的刀具，因而能够进行复杂零件的多工序加工，这样就明显 地 提高了加工中心的适应性和加工效率。 但这种换刀方式的整个工作过程动作较多，即 延长 了换刀时间，又 使系统变得更为复杂，降低了工作可靠性。 为了缩短换刀时间，另一种带刀库的多主轴换刀系统（如图 ） ， 在转塔 头的一根主轴进行加工时（图、图 ), 图 带刀库的多主轴换刀系统 上海水产大学 20xx届毕业设计论文 数控车床结构的模块化设计 第 16 页 共 31 页 另一根主轴处于换刀 位置 ， 由 刀具交换装置换刀， 待本 工序加工完毕之后，转塔头回转并交 换 主轴。 这种换刀方式最大限度 地 缩短了由换刀 引起的机床停顿时间，提高了生产率。 图 六角转塔头换刀装置，除了装有可换的小尺寸刀具外，在其他轴上还装有 为数不多的几 种 较大尺寸的刀具，这些 刀 具不 经过 刀库，而是直接固定在主轴上，通过转位进行交换。 这将有助于简化刀库和刀具交换装置。 刀库及 换刀 方式 的设计 刀库是自动换刀装置中最主要的部件之 一，其容量、布局及具体结构对数控机床的设计有很大影响。 图 常用的刀库形式 根据刀库所需要的容量和取刀方式，可以 将 刀库设计成多种形式。 图 53里除了常用的几种。 图～ d是单盘式刀库，为适应 车 床主轴的布局，刀库的刀具 轴线 可以按不同的方向配置。 单盘式刀库的结构简单，取刀也较为方便， 因此应用最为广泛。 将之模块化设计一定有利于提高生产效率。 在 设计 多工序自动换刀数控 车 床，因当合理的确定刀库的容量。 根据对车削、铣削和钻削所需刀具数的统计，绘成了图 54的曲线。 曲线表明，在加工过程中经常使用的刀具数目并不很多，对于钻削加工， 用 14把刀具就能完成约 80%的工件加工，即使要求完成 90%的工件，用 20把刀具也已足够。 对于铣削加工，需要的刀具数量更少，用 4把 铣刀就能完成 约 90%的工件加工。 如果不从实际加工需要出发，盲目的加大刀库容量，将会使刀库的利用率很低，结构过于复杂，造成很大的浪费。 从使用的角度来看， 刀库的容量一般 取 10～ 60，但随着加工工艺的发展，目前刀库的容量似乎又进一步增大的趋势。 式 图 54 刀库刀具数与能加工工件比率关系 上海水产大学 20xx届毕业设计论文 数控车床结构的模块化设计 第 17 页 共 31 页 数控车床的自动换刀装置中，实现刀库与机床主轴之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。 刀具的交换方式和它们的具体结构对机床的生产效率和工作可靠性有着直接的影响。 采用机械手进行刀具交换的方式应用的最为广泛，这是因为机械手换刀有很大的灵活性， 而且可以减少 换刀时间。 在各种类型的机械手中，双臂机械手集中的体现了以上的优点。 在刀库远离机床主轴的换刀装置中。 除了机械手以外，还必须带有中间搬运装置。 双臂机械手中最常用的几种结构如图 ，它们分别是钩手（图 ）、抱手（图 ） 、伸缩手（图 ） 、和叉手（图 )。 这几种机械手能够完成抓刀，拔刀、回转、插刀以及返回等全部动作。 为了防止刀具 掉 落，各机械手的活动抓都必须带有自锁机构。 由于双臂回转机械手 (图～ c） 的动作比较简单，而且能够同时抓取和装卸机床主轴和刀库中的刀具，因此换刀时间可以进一步缩短。 图 双臂机械手换刀结构 根据各类机床的需要，自动换刀数控 车 床所用的刀具的刀柄基本上都是圆锥形的。 为了使机械手能可靠的 抓取刀具，刀柄必须有合理的夹持部分，而且刀柄必须标准化。 V形 槽夹持结构适用于图， 这是由于机械手爪的形状 和 V形槽能很好的吻合。 使刀具能保持准确的轴向和径向 位置 ，从而提高了装刀的重复定位精度。 5 数控车床 主轴 组件 模块 化设计 上海水产大学 20xx届毕业设计论文 数控车床结构的模块化设计 第 18 页 共 31 页 主轴部件是整个 车 床的重要部件之一，通常由主轴、主轴轴承和安装在主轴上的传动件等组成。 机床工作时，由主轴带动工件直接参与表面的成形运动。 主轴部件的性能对加工质量和生产效率有着重要的影响。 通过对 车 床精度、工艺性、经济性等多方面的综合考虑，所确定的 数控车床的主轴部件。 主轴的主要参数和结构分析 设计要求；主轴最高转速为 3000r/min，主电机功率为 ， 最大主切削力为 3503 N。 (1)主轴前轴承轴径 D1：依据图 D1N统计曲线，图中曲线 I适合刚度强而最高转速低的车床，曲线Ⅱ适合高转速车床。 按曲线 I，取 D。 =65 mm。 图 D1N统计曲线 (2)主轴后轴承轴径 D2 ：根据经验公式 D2 =(0． 7～ 0． 8)D1，取 D2=50 mm。 (3)主轴的平均直径 D：根据经验公式 D2=(1． 1～ 1． 5)D或 Dl=(0． 85～ 0． 9)D，取 D=60 mm。 (4)主轴的内 孔直径 d：根据经验公式 dmax， 取 d=26 mm。 (5)主轴的跨距 ：一般情况下，主轴跨距 L =(0． 75— 1． 5)Lo，其中 Lo为最佳跨距。 因受旋转精度的影响， Lomin=； 因受主轴部件刚度的影响， Lomax=5ɑ或 Lomax=4D1。 根据结构需要和所述公式的匹配，取 L=300mm。 （ 主轴的悬伸量 ɑ：主轴头部已标准化，在满足结构要求的情况下，尽可能地使悬伸量小，以确保主轴的刚性 ，故取 ɑ=65mm。 ） 1）主轴部件的端部结构 对于数控车 床 主轴，因为在它的两 端安装着结构笨重的动力卡盘盒夹紧油缸，主轴刚度必须进一步提高，并应设计合理的联接端以改善动。