布，世界机床总产值亿美元之， 比上年亿美元增，连续第六年成为世界最大的机床消费国。 年，中国的机床消费额，约为第二消费大国日本之倍，世界老牌机床消费国 美国的倍，德国的倍。 数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本 的装备。世界各国信息产业生物产业航空航天等国防工业广泛采用数控 技术，以提高制造能力和水平，提高对市场的适应能力和竞争能力。工业发达 国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅大力发展自己的数控 技术及其产业，而且在高精尖数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限 制政策。因此大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我国加速经济 发展提高综合国力和国家地位的重要途径。 而在数控机床中数控车床又占主导地位。我国数控车床发展,始于世 纪年代,通过多年的发展,我国生产的数控车床,按中国需求的特色,形 成经济型卧式数控车床平床身卧式数控车床普及型数控车床斜床身数 控卧式车床和数控立式车床和中高档数控车床轴控制以上三种形式。 经济型卧式数控车床,普遍采用平床身结构和立轴四工位方刀架,约占数 控车床产量。普及型数控车床生产量不到数控车床产量的。中高档 数控车床,即车削中心和车铣复合中心,约占数控车床产量的。 经济型数控车床,价格低廉,售价仅万元左右,不到普及型数控车床的 ,设备费用投入较少,可以广泛地满足企业发展初期的需要,特别是受到民 营经济企业的欢迎,仍是我国当前数控车床的主流产品。我国已有十余家企业 生产规模达到年产千台以上。软件职业技术学院级高职毕业实训 普及型数控车床,即轴控制的卧式数控车床斜床身和立式数控车床, 国产产品得到了用户认可,基本可以满足用户需要。 车削中心等轴控制以上的中高档数控车床,国内用品水平上看,我国自已能自行开发设计各种中高档数控车床, 国际上最热门的水平最高的双主轴双刀架轴控制车铣复合中心,我国已有 多 家企业开发试制成功,有的已被国内用户选购和出口国外。从品种上看,我国生 产的数控车床品种比较齐全,每年都有多个数控车床新品种,可供各方面用户 选用。从生产规模上看,国产经济型数控车床已形成规模生产,有十余家企业 生产规模达到年产千台以上。 国内数控机床的特点 新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位。 数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高。年国内数控金切机 床产量已达万台，比上年增长。金切机床行业产值数控化率从 年的提高到年的。 数控机床发展的关键配套产品有了突破。近年来通过政府的支持，数控 机床配套生产得到了快速发展。如北京航天机床数控系统集团公司建立了具有 自主知识产权的新代开放式数控系统平台。软件职业技术学院级高职毕业实训 经济型数控车床 我的设计题目为数控车床卡盘和回转刀架的设计，考虑到电气方面单片机的 广泛应用，而在数控车床中只有经济型数控车床采用单片机控制，因此，我选 择设计经济型数控车床中的卡盘和回转刀架。 经济型数控机床就是指价格低廉操作使用方便，比较适合国内国情的，在 普通机床上加装数控系统的高级自动化机床。经济型数控车床。对于保证和提 高被加工零件的精度，主要依靠两方面来实现是系统的控制精度二是机 床本身的机械传动精度。数控车床的进给传动系统，由于必须对进给位移的位 置和速度同时实现自动控制，所以，数控车床与普通卧室车床相比，应具有更 好的精度，以确保机械传动系统的传动精度和工作稳定性。 设计参数 最大回转直径 最大切削直径轴类零件盘类零件 最小外圆车削直径 最大车削长度 工作进给速度 主轴电机功率连续 进给伺服电机额定功率额定转速机床质量 精度 横向定位精度 重复定位精度 车削工件直径误差 圆度误差 端面平面度误差 轮廓尺寸软件职业技术学院级高职毕业实训 卡盘的设计 卡盘方案的确定 在机床中，卡盘是用来定位和夹紧工件的，它是种典型的机床通用夹具。 卡盘的定位精度等直接影响被加工件的质量。卡盘由两爪三爪四爪，其中 三爪在机床上应用比较广泛，尤其是三爪自定心卡盘是车床上最常用的自定心 夹具。它夹持工件时般不需要找正，装夹速度较快。主要用于加工回转体零 件，其主要特点是夹具都装在机床主轴上，车削时夹具带动工件作旋转运动， 由于主轴转速般都很高，所以要注意解决由于夹具旋转带来的质量平衡问题 和操作安全问题。 卡盘有液压卡盘，电动卡盘机械手动卡盘，在数控车床中经常用电动卡盘和 液压卡盘，液压卡盘噪声小，控制精度高，所以设计为液压卡盘。 卡盘原理简介 三爪卡盘是数控车床的夹具。随着主轴转速的提高，实现高速和超高速切削， 般卡盘已不适用，必须采用高速卡盘才能保证安全可靠的加工。目前，卡盘 的松夹是靠有拉杆连接的卡盘和液压油缸实现的。装在主轴后端的油缸中，活 塞带有拉杆向后移动，拉杆前端的杠杆顺时针旋转，将卡爪组件推向中心，夹 紧工件油缸相反方向进油，拉杆向前移动，杠杆逆时针旋转，松开工件。 卡盘的夹紧与松开，尾架的顶紧与退出，防护罩拉门的开关等均有液压系 统驱动与控制。 机床采用变量泵，将系统油压调整到规定的压力时，压力油经虑油器进入控 制油路。卡盘的夹紧与松开由二位四通阀来控制。夹紧力的大小由减压阀来调 整。为了安全操作，在油缸的进出油路上，设置了压力继电器，使得卡盘夹紧 力达到定值后，才能发出指令。软件职业技术学院级高职毕业实训 尾架由三位四通换向阀来控制，其顶紧力的大小由减压阀来调整，调整范围 为 拉门的开关由二位四通阀来控制，在油路中增加了单向阀和节流阀以调节 拉门的开关速度。 卡盘定位分析 自由度分析 在机床上加工工件时，为使工件在该工序所加工表面能达到规定的尺寸与形 位公差要求，在开动机床进行加工之前，必须首先将工件放在机床上或夹具中， 使它在夹紧之前就相对与机床占有正确位置。 图机床坐标 卡盘限制自由度移动，转动，移动，转动。 定位误差 因定位不正确而引起的误差称为定位误差。定位误差由基准不重合 和定位副含工件定位基面和定位元件制造不准确误差两部分组成，定 位误差值为上述两项误差在工序尺寸方向上的代数和，即  对于卡盘来说，定位基准是加工工件的外圆表面，工序基准为外圆表面，所软件职业技术学院级高职毕业实训 以基准不重合误差，三爪卡盘有自定心的作用，所以定位副制造不准确 误差。 卡盘夹紧力的计算 根据力学的基本知识得知，要表述和研究任何个力，必须掌握力的三个要 素，即力的大小方向和作用点。对于夹紧力来说，也不例外。 卡盘夹紧力的方向 首先，夹紧力应垂直于主要定位基准面。为使夹紧力有助于定位，则工件应 紧靠支承点，并保证各个定位基准与定位元件接触可靠。般的讲，工件的主 要定位基准面其面积较大精度较高，限制的不定度多，夹紧力垂直作用于此 面上，有利于保证工件的加工质量。其次，夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。 卡盘夹紧力的作用力 夹紧力的作用点是指夹紧元件与工件相接触的小块面积。选择作用点的问 题是在夹紧力方向已定的情况下才提出来的。选择夹紧力作用点位置和数目时， 应考虑工件定位可靠，防止夹紧变形，确保工序的加工精度。车削时夹紧力的 方向和作用点如图 图夹紧力的方向软件职业技术学院级高职毕业实训 卡盘夹紧力大小的计算 由表得知 电动机的额定转矩  电动机的额定功率    安全系数 电机输出轴扭据 工件最大直径 卡爪数  为各种因素的安全系数，查表得 考虑工件材料及加工余量均匀性得基本安全系数 加工性质，精加工 刀具钝化程度 切削特点，断续切削 夹紧力的稳定性，机动夹紧 操作方便 目录 绪论 国外数控机床状况分析 国内数控机床状况分析 卡盘的设计 卡盘方案的确定 卡盘原理简介 卡盘定位分析 卡盘夹紧力的计算 液压缸的设计 弹簧的设计计算 回转刀架的设计 回转刀架总体方案选择 刀架原理简介 回转刀架电机的选择 刀架设计的要点及计算 刀架三维零件的建立, 微机控制系统硬件电路设计 控制系统的设计要求 硬件组成 电气系统的设计 程序设计 结论 致谢 参考文献 软件职业技术学院级高职毕业实训 绪论 数控机床是种典型的机电体化产品，它综合了电子计算机自动控制 自动检测液压与气动及精密机械等方面的技术，该系统能逻辑的处理具有使 用数字号码或者其它符号编码指令规定的程序，可以自动完成信息的输入译 码运算，从而控制机床的运动和加工过程。数控车床是数控机床中的种， 它与普通车床样主要用来加工轴类或盘类转体零件，如车削圆柱圆锥圆 弧和各种螺纹等。与普通车床相比，数控车床的加工精度高加工质量稳定 效率高适应性强操作劳动强度低，是目前使用较为广泛的种数控机床。 数控车床为了能在工件的次装夹中完成多工序加工，缩短辅助时间，减少多次安装 所引起的加工误差，必须带有自动回转刀架。根据装刀数量的不同，自动回转刀架分有四 工位六工位和八工位等多种形式。根据安装方式的不同，自动回转刀架可分为立式和卧式 两种。根据机械定位方式的不同，自动回转刀架又可分为端齿盘定位型和三齿盘定位型等。 其中断齿盘定位型换刀时刀架需抬起，换刀速度较慢且密封性较差，但其结构较简单。三软件职业技术学院级高职毕业实训 齿盘定位型又叫免抬型，其特点是换刀时刀架不抬起，因此换刀时速度快且密封性好，但 其结构较复杂。 自动回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚性，以承受粗加工时的切 削抗力。为了保证转位具有高的重复定位精度，自动回转刀架还要选择可靠的 定位方案和合理的定位结构。自动回转刀架的自动换刀时由控制系统和驱动电 路来实现的 国外数控机床状况分析 机床作为工业发展所必须之复杂生产工具，属生产资料固定资产，其