数控车床自动回转刀架结构设计.docx

哈 尔 滨 理 工 大 学 课程设计说明书 设计题目：数控车床自动回转刀架结构设计班级： 学号： 姓名： 指导老师： 日期： 设计任务 题目：数控车床自动回转刀架结构设计 任务：设计一台四工位立式回转刀架，适用于 C616 或 C6132 经济型数空车床。要求绘制自动回转刀架的机械结构图。推荐刀架所用电动机的额定功率为90W，额定转速 1480r/min，换刀时要求刀架转动的速度为 40r/min，减速装置的传动比为 i=37。 总体结构设计 1、减速传动机构的设计 普通的三项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。根据立式转位刀架的结构特点，采用蜗杆副减速时最佳选择。蜗杆副传动可以改变运动的方向，获得较大的传动比，保证传动精度和平稳性，并且具有自锁功能，还可以实现整个装置的小型化。 2、上刀体锁紧与精定位机构的设计 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。本设计上刀体的锁进玉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梯形端面齿。当刀架处于锁紧状态时， 上下端面齿相互啮合，这时上刀体不能绕刀架的中心轴旋转；换刀时电动机正转， 抬起机构使上刀体抬起，等上下端面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中心轴转动， 完成转位动作。 3、刀架抬起机构的设计 要想使上、下刀体的两个端面齿脱离，就必须设计适合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 -涡轮带动蜗杆绕中心轴转动时，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一起转动，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，上刀体就与螺杆一起转动。 设计螺杆时要求选择适当的螺距，以便当螺杆转动一定的角度时，使得上刀梯 与下刀体的端面齿能够完全脱离啮合状态。 下图为自动回转刀架的传动机构示意图，详细的装配图在一号图纸上。 三、自动回转刀架的工作原理 自动回转刀架的换刀流程如下图。 图上表示自动回转刀架在换刀过程中有关销的位置。其中上部的圆柱销 2 和下部的反靠销 6 起着重要作用。 当刀架处于锁紧状态时，两销的情况如图 A 所示，此时反靠销 6 落在圆盘 7 的十字槽内，上刀体 4 的端面齿和下刀体的端面齿处于啮合状态（上下端面齿在图 中未画出）。 需要换刀时，控制系统发出刀架转位信号，三项异步电动机正向旋转，通过蜗 杆副带动蜗杆正向转动，与螺杆配合的上刀体 4 逐渐抬起，上刀体 4 与下刀体之 间的端面齿慢慢脱开；与此同时，上盖圆盘 1 也随着螺杆正向转动（上盖圆盘 1 通过圆柱销与螺杆联接），当转过约1700时，上盖圆盘 1 直槽的另一端转到圆柱销 2 的正上方，由于弹簧 3 的作用，圆柱销 2 落入直槽内，于是上盖圆盘 1 就通过圆柱销 2 使得上刀体 4 转动起来（此时端面齿已完全脱开）。 上盖圆盘 1、圆柱销 2 以及上刀体 4 在正转的过程中，反靠销 6 能够从反靠圆盘 7 中十字槽的左侧斜坡滑出，而不影响上刀体 4 寻找刀位时的正向转动。 上刀体 4 带动磁铁转到需要的刀位时，发信盘上对应的霍尔元件输出低电平信号，控制系统收到后，立即控制刀架电动机反转，上盖圆盘 1 通过圆柱销 2 带动上刀体 4 开始反转，反靠销 6 马上就会落入反靠圆盘 7 的十字槽内，至此，完成粗定位。此时，反靠销 6 从反靠圆盘 7 的十字槽内爬不上来，于是上刀体 4 停止转动，开始下降，而上盖圆盘 1 继续反转，其直槽的左侧斜坡将圆柱销 2 的头部压入上刀体 4 的销空内，之后，上盖圆盘 1 是下表面开始与圆柱销 2 的头部滑动。再次期间，上、下刀体的端面齿逐渐啮合，实现精定位，经过设定的延时时 间后，刀架电动机停转，整个换刀过程结束。 上盖圆盘旋由于蜗杆副具有自锁功能，所以刀架可以稳定地工作。蜗杆-涡轮减速 销连接 上盖圆盘旋 刀架电动机 螺杆正转 螺杆-螺母 霍尔元件触发 到位回答 上刀体旋转  上刀体抬起端面齿错开 圆柱销落入蜗杆-涡轮减速 圆柱销落入 刀架电动机螺杆反转 刀架电动机 螺杆反转 电动机停转反靠销反靠上刀体下降， 精定位 电动机停转 反靠销反靠 上刀体下降， 精定位 图：自动回转刀架的换刀流程 主要传动部件的设计 蜗杆副的设计计算 自动回转刀架的动力源是三相异步电动机。其中蜗杆与电动机直联，刀架转位时 蜗轮与上刀体直联。已知电动机额定功率p =90W。,额定转速n =1480r/min，上刀 1 1 体设计转速n =40r/min，蜗杆副的传动比 i=n /n =37。刀架从转位到锁紧时，需 2 1 2 要蜗杆反向，工作载荷不均匀，启动时冲击较