带动力刀具的数控刀架此种刀架只有烟台机床附件厂生产,全套引进意大利的生产线和专利,般用于车削加工中心。方案选择及论证传动方案的分析和拟定技术关键合理的整体布局及夹紧机构,以保证有足够的刚性。定位机构的设计。双插销配合多齿盘定位。发讯元件的选择。采用霍尔元件。数控立式四工位抬起式自动刀架传动方案的分析和拟定传动方案的拟定采用蜗轮蜗杆传动和螺旋副加紧双插销预定位端面多齿盘精定位霍尔元件发讯。传动方案简图图传动方案简图传动方案分析传动机构采用蜗轮蜗杆传动的主要优点降速比大,结构紧凑,工作平稳无噪声。能阻滞扭转振动。当蜗杆螺旋升角小于摩擦角时,有反向自锁作用。其主要缺点是发热大,加工复杂,需要有与蜗杆参数相同的涡轮滚刀,对装配误差较为敏感。螺旋副加紧采用丝杠螺母机构传动,其特点是用较小的扭矩转动丝杠或螺母,可使螺母或丝杠获得较大的轴向牵引力。可达到很大的降速传动比,使降速机构大为简化,传动链得以缩短。能达到较高的传陕西科技大学毕业设计说明书动精度。传动平稳,无噪声。在定条件下能自锁,即丝杠螺母不能进钉逆向传动。此特点特别适用于作部件升降传动。由于蜗杆传动和丝杠螺母传动均能自锁,即夹紧机构双重自锁，不必再配置制动器。定位机构双差销预定位双差销定位,般称为反靠定位。具有较高的定位精度和可靠性,并能在有冲击和振动的情况下稳定工作。磨损少,定位附加冲击小。定位精度保持性强。端面齿盘精定位优点由于采用了多齿结构,所以定位精度高,般可达，最高可达能自动定心,定位精度不受轴承间隙和正反转的影响也称自由定心齿面磨损对定位精度影响不大,随着不断使用磨合,定位精度有可能改善,精度保持性好承载能力强,定位刚性好。其齿面啮合长度般不小于,齿数啮合率般不低于适应性强,齿数的所有因数都可作为分度工位数,容易得到不等的分度重复定位精度稳定。缺点齿形加工较为复杂,转位定位时动齿盘需要升降,并要有夹紧装置,成本高。数控转塔式四工位自动回转刀架传动方案的确定采用蜗轮蜗杆传动螺旋副加紧电磁离合器制动双插销机构预定位端面齿盘精定位霍尔元件发讯。主要参数的计算刀架的设计参数定位精度重复定位精度土适用机床多齿盘直径齿左右刀架工位数四工位定位控制元件霍尔元件电机的选用电机的转速与设计刀架的回转速度有关先预定为刀座尺寸刀盘尺寸动力参数的确定选择电机类型根据工作要求和条件功率小,起动转矩低,运转平稳等,无需调速长期反复工作，故选用系列异步电动机。取转速为。电机容量的设计计算由要求自锁力,此处取。螺旋副传动的牙型为梯形螺纹,可通过较小的扭矩获得较大的轴向力,并要求自锁。梯形螺纹的牙型角,则牙型半角,且有。由于本刀架锁紧系统中的摩擦是由封闭系统弹性变形力所引起的,压力通常超过,其摩擦系数比般倍,取螺杆中径求当量摩擦角，为保证电机驱动力矩消失后刀盘仍处于锁紧状态,丝杠螺母传动必须满足自锁条件,所以，由实验表明有满意效果,故取。螺杆的转速设计任务书给出可得出传动比计算电机容量其中,为电机所需功率为工作机所需工作功率是由电动机至工作机主动端的总效率陕西科技大学毕业设计说明书其中分别为轴承蜗轮蜗杆联轴器滑动丝杠的传动效率。取,自锁时传动效率,,设计任务书给出计算螺杆上的扭矩，选取型号三相微型感应电机，其技术参数如下各轴的运动动力参数各轴转速轴蜗杆轴轴丝杠螺母刀盘各轴输入功率轴轴输出功率轴轴电压输出功率转速输入功率质量额定电流起动转矩额定转矩最大转矩额定转矩起动电流表电机参数传动机构的设计计算蜗杆传动的设计计算选择蜗杆传动类型根据的推荐，采用渐开线蜗杆，这种蜗杆的端面齿廓是渐开线，所以相当于少个齿数。选择材料由于蜗杆传动效率不高，速度也只是中等,故蜗杆用钢因希望效率高些,耐磨性好些,故蜗杆螺旋要求淬火硬度为且心部调制蜗轮用铸锡青铜,金属模铸造。为了节约贵重的有色金属,仅齿圈用青铜制造,而轮芯用灰铸铁制造。按齿面接触疲劳强度设计根据闭式蜗杆传动的设计准则,先根据齿面接触疲劳强度进行设计,再校核齿根弯曲强度应有，精度要求高时宜放大，但加工困难模数,常用。外径上节矩齿形角载荷小精度高时宜取小值。理论齿高见公式齿根槽宽见公式齿顶角见公式齿顶高见公式齿顶倾角见公式夹紧力计算夹紧力应保证在最大工作载荷下仍能保持两齿盘的紧密啮合，但过大的夹紧力会引起齿盘变形。夹紧力可按下式计算式中为夹紧力为齿盘承受的扭矩为齿盘承受的倾覆力矩为齿盘承受的径向力为齿盘承受的轴向力，方向与相同时，式中取号，与相反时取为齿盘直径为齿形角为摩擦角，般取为安全系数，般取图夹紧力切削力,其分力，可得，所以，所以倾覆力矩又，可得，陕西科技大学毕业设计说明书驱动力矩安全系数取所以，验算齿面挤压应力齿面挤压应力的验算公式式中，为齿面挤压应力为计算齿数，为齿宽为齿的啮合高度为夹紧力为安全系数，去为许用挤压应力,齿面淬硬的取所以，满足要求④材料选择齿盘的齿面要求有较高的硬度，内部有定的韧性，要求材料的热变形较小，精密齿盘要求尺寸稳定性好，齿盘材料选用，热处理齿部技术要求相邻齿矩误差和累积误差按回转部件的分度精度要求确定，根据刀具的精度要求，相邻齿矩误差和累积误差不安装基准孔轴线分度中心的位置度精密齿盘应该在以内。安装基准端面对分度平面的平行度精密齿盘应在以内。齿面接触精度齿面接触精度不仅影响风度精度，而且影响刚性，承载能力及稳定度。齿矩误差同时影响接触最小齿数和接触齿的分布。齿形半角影响高的方向的接触率齿向误差影响齿宽方向的接触率。齿倾误差对齿高和齿宽方向的接触率均有影响。因为接触精度能综合标志上述各项误差的影响，实践中通常作为主要精度检验项目。推荐指标为齿宽接触率接触宽度为齿宽的精密齿盘为以上。齿高接触率接触高度为啮合高度的以上精密齿盘为以上。接触齿数及分布两齿盘在任意位置啮合时的接触齿数应在以上精密齿盘应在以上。接触不良的齿不应比连。面光洁度精密齿盘为，般经磨齿和研齿的为。但考虑到实际加工条件，本设计采用，在研齿过程中，总是误差最大的齿首先接触研磨。结果使误差逐渐减小并均化。因此，研磨的齿不仅可以提高齿面光洁度，同时还可以提高精度。弹簧的设计计算材料的选择根据弹簧的工作情况，选择Ⅱ类型符合弹簧，选用碳素弹簧钢，强度高，性能好，适用于做的弹簧。计算弹簧钢的直径最大工作载荷查表得假定绕旋比,取曲度系数按强度确定弹簧丝直径，取有效圈数，切变模量查表得最大工作负载下的变形量，最小工作负荷弹簧刚度，，总圈数自由高度当时，节距，取标准值压并高度压并变形量陕西科技大学毕业设计说明书螺旋角，满足的要求。验算高径比，满足要求。疲劳强度，弹簧材料的脉动疲劳极限，查表当时，，所以满足要求。验算共振弹簧的自振频率为，强迫机械振动频率，，此弹簧适用。蜗杆轴的校核电机转速设电机与蜗杆连接的传动功率为，则，，由引起的在处的弯矩为,,由引起的在处的弯矩为图蜗杆轴弯矩图陕西科技大学毕业设计说明书由引起的在处的弯矩为所以在垂直面内处引起的弯矩为在处引起的总弯矩查表可知，所以轴的强度在处满足要求，在处只受扭矩。所以该蜗杆轴满足要求。刀架的接口与控制基本硬件组成控制部分主要采用可编程控制器进行控制，可以方便灵活的调整控制过程以及控制速度。为力检测是否到所需要的刀位，我们采用霍尔元件进行到位检测，是否压紧则采用行程开关进行检测。任何个系统都由硬件和软件两个部分组成，硬件是个系统的基础，其性能的好坏直接影响整个系统的工作性能，有了硬件，软件才能有效进行，机床的数控系统的硬件电路概括起来由以下机部分组成中央处理单元部分总线包括数控总线，地址总线和控制总线。内存包括只可编程序和随机读写内存接口电路是数控系统的核心，其作用是进行资料运行处理和控制整个电路协调工作，使内存用于存放系统软件，应用程序和运行中所需的各种资料。接口是系统与外界进行信息交换的桥梁，三线则是与内存接口以及其他能转换电路的纽带没事与部分电力进行信息和通讯的必由之路。系统功能端口刀位检测元件驱动放大与逻辑保护电路执行元件刀位选择换刀指令接口框图陕西科技大学毕业设计说明书通过可编程序控制器与控制系统实现接口可提高柔性与可靠性，用霍尔元件检测刀位，电机正反转完成转位循环的四位电动刀架应用接口的原理图。数控系统以码方式给出刀号。当刀架至选定刀位时，信检输出刀位符号低电平，正转继电器断开，反转继电器接通，并延时关断。电机换向及驱动锁紧的延时时间均可有程序设定，十分方便。可编程序控制器控制程序设计输入点分配停止启动自动刀位到位检测刀位到位检测刀位到位检测刀位到位检测压紧延时保护输出点电机正转电机反转到位信号短路信号自动换刀程序设计综上分析，得输入点个，输出点个，所以选西门子的可编程控制器，它有输入点,输出点。本次设计，先分析工作过程，首先，得到换刀信号，即换刀开关接通先接通。随后电机正转，刀架抬起，电机继续正转，刀架转过个工位，霍尔元件检测是否为所需刀位，若是，则电机停转延时再反转刀架下降压紧，若不是，电机继续正转，刀架继续转位直至所需刀位。根据换刀过程设计控制流程，首先接通整个电路电源，将换刀开关置于自动挡，再按下开始开关进行换刀，正传线圈自锁，自动进行换刀。当转到所需刀位时，刀位对应霍尔元