【毕业设计】数控回转刀架的微处理器控制系统设计(说明书) ㊣ 精品文档 值得下载

善了各类回转刀具的自动更换装置，扩大了换刀数量，以便有可能实现更复杂的换刀操作。

国内数控回转刀架的发展状况目前国内数控刀架以电动为主，分为立式和卧式两种。

主要用于简易数控车床卧式刀架有八十十二等工位，可正反方向旋转，就近选刀，用于全功能数控车床。

另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。

电动回转刀架是数控车床重要的传统结构，合理地选配电动回转刀架，并正确实施控制，能够有效的提高劳动生产率，缩短生产准备时间，消除人为误差，提高加工精度与加工精度的致性等等。

另外，加工工艺适应性和连续稳定的工作能力也明显提高尤其是在加工几何形状较复杂的零件时，除了控制系统能提供相应的控制指令外，很重要的点是数控车床需配备易于控制的电动回转刀架，以便次装夹所需的各种刀具，灵活方便地完成各种几何形状的加工。

未来数控回转刀架的发展趋势随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀电液组合驱动和伺服驱动方向发展。

德国肖特公司的产品的性能指标较高，代表数控车床用转塔刀架的发展前沿，具体表现在刀架转位时间最短，且转位准确。

数控刀架作为数控机床必需的功能部件，直接影响机床的性能和可靠性，是机床的故障高发点。

这就要求设计的刀架具有具有转位快，定位精度高，切向扭矩大的特点。

它的原理采用蜗杆传动，上下齿盘啮合，螺杆夹紧的工作原理。

刀架定位精度高动作迅速稳定可靠。

因为数控机床的切削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置。

由于在加工过程中刀尖位置不进行人工调整，因此，转塔刀架在结构上必须有足够的强度和刚性，以及合理的定位结构，以保证转塔刀架在每次转位之后，都具有尽可能高的重复定位精度。

公司产品正是满足了这要求，才使其能够承受粗加工时的切削抗力同时满足各种精密加工的要求。

可多刀夹持，双向转位和任意刀位就近选刀。

应用范围广，维修方便等特点。

课题现实意义数控机床以其高效率在工业发展上发挥了重要的作用，数控回转刀架是数控车床重要部件之，刀架用于夹持切削用的刀具，因此其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。

它在定程度上标志着数控车床的技术水平，并且与加工精度和生产效率密切相关电动刀架是数控车床重要的传统结构，合理地选配电动刀架，并正确实施控制，能够有效的提高劳动生产率，缩短生产准备时间，消除人为误差，提高加工精度与加工精度的致性等。

另外，加工工艺适应性和连续稳定的工作能力也明显提高。

尤其是在加工几何形状较复杂的零件时，除了控制系统能提供相应的控制指令外，很重要的点是数控车床需配备易于控制的电动刀架，以便次装夹所需的各种刀具，灵活方便地完成各种几何形状的加工。

因此，国内外都在不断地提高数控回转刀架的重复定位精度和换刀速度，以适应高质量高效率生产的要求。

目前具有世界先进水平的数控车床，其换刀速度已达到以内，重复定位精度可保证小于。

本文主要研究内容题目数控回转刀架及其微机控制系统设计任务应用于或改造的经济型数控车床。

可以单向运转连续双向运转，载荷平稳空载起动，速度波动误差为。

结构以及其工作方式为四工位立式，。

使用期限为年，两班制工作大批量生产。

工作环境温度为，湿度为。

刀架转速为。

第章总体结构设计引言数控车床为了能在工作的次装夹中完成多工序加工，缩短辅助时间，减少多次安装所引起的工作误差，必须带有自动回转刀架。

根据当今数控车床的发展现状与未来发展趋势，数控回转刀架发展方向是多学科知识交叉。

拥有位置检测装置以及闭环控制系统以期达到最理想的设计要求与应用要求。

综合上述，可以看出数控回转刀架是个机电体化的产品。

它使用蜗轮蜗杆机构丝杆螺母机构抬起旋转刀架，用霍尔开关检测刀位并通过数控系统控制回转电机正反转。

利用多齿盘的高精度精确定位。

自动回转刀架控制精确定位准确，是数控车床理想的自动换刀装置。

减速传动机构的设计普通的三相异步电动机因转速太快，不能直接驱动刀架进行换刀，必须经过适当的减速。

根据立式数控回转刀架的结构特点，采用蜗杆副减速是最佳选择。

蜗杆传动可以改变传递的运动方向，保证较高的传动精度和平稳性，并且具有自锁功能。

由于蜗杆的轮齿是连续的螺旋齿，故蜗杆传动具有传动平稳，振动，冲击和噪声均很小的特点。

另方面蜗杆传动能获得较大的单级传动比，故结构紧凑，可以实现整个装置的小型化。

刀架抬起机构设计要使上下刀体的两个端面齿脱离，就必须设计合适的机构使上刀体抬起。

本设计选用螺杆螺母副，在上刀体内部加工出内螺纹，当电动机通过蜗杆蜗轮带动螺杆绕中心轴转动时，作为螺母的上刀体要么转动，要么上下移动。

当刀架处于锁紧状态时，上刀体与下刀体的端面齿相互啮合，因为这时上刀体不能与螺杆起转动，所以螺杆的转动会使上刀体向上移动，当端面齿脱离啮合时，上刀体就与螺杆起转动。

设计螺杆时要求选择适当的螺距，以便当螺杆转动定角度时，使得上刀体与下刀体的端面齿能够完全脱离啮合状态。

图为数控回转刀架的传动机构示意图，转位图数控回转刀架的传动机构示意图发信盘推力轴承螺杆螺母副端面齿盘反靠圆盘三相异步电动机联轴器蜗杆副反靠销圆柱销上盖圆盘上刀体上刀体锁紧与精定位机构的设计如图所示，由于刀具直接安装在上刀体上，所以上刀体要承受全部的切削力，其锁紧与定位的精度将直接影响工件的加工精度。

本设计上刀体的锁紧与定位机构选用端面齿盘，将上刀体和下刀体的配合面加工成三角牙形端面齿。

当刀架处于锁紧状态时，上下端面齿相互齿合，这时上刀体不能绕刀架的中心轴转动换刀时电动机正转周期的，施密特触发器的输出电平由复位电路采样次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。

本设计采用按键复位方式，复位电路如图所示。

图复位电路控制软件设计分析清楚数控回转刀架的工作原理机械结构和电气控制电路后。

如前所述，本课题所需要的传感器控制芯片可编程接口芯片都已经选择并且介绍完毕，此时就可以开始编制数控回转刀架自动换刀的微机控制软件了。

对于四工位立式数控回转刀架来说，它最多装有把刀具，设计控制软件的任务，就是在选中任意把刀具时，让其回转到所需要的工作位置，并且要求换刀应具有定的回转精度和换刀速度。

图表示让刀转到工作位置的程序流程，刀的转位流程与刀相似。

本课题中控制系统的为英特尔公司生产的单片机，可编程扩展芯片作为数控回转刀架的收信与发信控制芯片，已知芯片的控制口地址为，口地址为，口的地址为，口地址为，则基于数控回转刀架的电气控制原理图和换刀流程图的单片机的汇编语言程序详见附录Ⅰ。

图换刀的程序流程图换刀结束开始换刀刀在工作位置么刀架电动机正传刀转到工作位置了么刀架电动机停转稍作延时刀架电动机反转延时反转延时时间是否已到总结本设计在仔细分析了总体设计要求及技术要点之后，并且认真的考虑了数控回转刀架的工作环境以及技术条件，在综合前人设计的基础上，突出自己的特点，如期的完成了本次设计任务。

本课题所设计的数控回转刀架的减速传动机构采用蜗杆副减速，在结构上具有良好的强度和刚性，可以承受粗加工时的切削力，并且具有自锁功能结构紧凑，可以实现整个刀架装置的小型化。

上刀体锁紧和精定位采用端面齿盘，可以保证转位之后具有较高的重复定位精度。

当需要换刀时，需要让端面齿盘脱离啮合，本设计采用螺杆螺母副，以达到刀架转位和刀架锁紧的目的。

本课题所选用的传感器为霍尔元件，它具有非接触适用条件广的特点。

霍尔元件与接口芯片的连接，选用光电耦合器作为信号转换元件，可以有效隔离外界噪声的干扰。

本课题的创新之处在于在设计延时锁紧部件的同时，实现了刀架电动机意外短路的保护功能。

问题的解决在于采用电磁式过电流继电器，处于调整状态时，继电器处于释放状态刀架锁紧时，继电器吸合，常开触点闭合，的被置，电动机停转。

出现故障时，电动机短路时，继电器做出同样的动作，以达到保护目的。

所设计的刀架可以很好的快速自动定位，高数控车床的加工效率，缩短工时。

致谢经过半年的忙碌，本次毕业设计已经接近尾声，中间遇到了或多或少的困难和挫折，在此，我要感谢每个帮助过我的人。

首先，我要感谢的是我的导师王春海教授，本课题在完成的过程中，遇到了很多意想不到的困难，尤其是在本学期开始阶段，考研复试与毕业设计的开题报告撰写发生了冲突，是王教授适当安排，帮助我很好的完成了任务。

之后的设计中又给予了我很多的意见和建议。

他那严谨的治学作风和工作态度让我受益匪浅。

其次，要感谢我的同学和朋友，感谢我的同学宋哲给我做毕业设计提供了物质上的支持感谢张杰小潘给予我技术上的支持感谢我的室友高峰王刚念兴给予我精神上的支持。

最后，还要感谢我亲爱的父母给予的理解和支持。

感谢工程机械系各位老师在四年的时间里对我的谆谆教导，是他们的无私奉献让我掌握了扎实的专业知识，养成了认真的学习态度。

最后，感谢各位老师评委教授，谢谢你们在百忙中对我的毕业设计的评阅和指导。

参考文献王韧基于微控制器的机床数控系统的设计工业控制计算机，年，卷第期陈水生数控车床转塔型电动刀架控制系统设计制造技术与机床，年，第期阙师鹏种经济型自动回转刀架原理与控制分析江西有色金属，年，月第卷第期黄振雄转塔型自动回转刀架原理与故障维修设备管理与维修，年，第卷郭永环数控车床用转塔动力刀架的发展方向机床与液压，年，第卷刘金声，刘芳种数控回转刀架的结构与性能制造技术与机床，年，第期阳彦雄普通车床数控化改造太原电子科技大学，年Ń徐峰，李庆祥精密机械设计社北京清华大学出版社附录附录跳转到控制字送到累加器指向控制口初始化口清零若，则跳转到若，则跳转到若，则跳转到若，则跳转到指向口读取口内容测试若是，则说明刀已在工作位置，程序转到指向口内容读取口锁存器内容令，刀架电动机正转有效令，刀架电动机反转无效刀架电动机开始正转延时指向口读取口内容即刀转到工作位置了么延时指向口第二次读取口内容，延时指向口第三次读取口内容，若刀转到工作位置则跳转到刀换刀程序刀换刀程序刀换刀程序指向口读取口锁存器内容令，刀架电动机正转无效令，刀架电动机反转无效刀架电动机停转延时令，刀架电动机反转有效令，刀架电动机正转无效刀架电动机开始反转上刀体延时锁紧程序指向口读取口内容即刀架是否已经锁紧若刀架已经锁紧，则令，刀架电动机正转无效令，刀架电动机反转无效刀架电动机停转换刀程序返回延时子程序延时子程序摘要数控车床采用数控回转刀架可以在次装夹中完成多道工序加工，缩短辅助时间