數控車床自動回轉刀架機電系統設計樣本

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1、資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯系改正或者刪除。 目 任 ????????????????? 1 體 構 ???????????????? 2 自 回 刀架的工作原理??????????? 2 主要 部件的 ????????????? 3 器控制部分的 ????????????? 13 參考文獻?????????????????? 20 一、 任

2、 目 : 數控 床自 刀架 PLC控制系 任 : 一臺四工位立式回 刀架 , 適用于 CA6132數控 床。要求 制自 回 刀架的機械 構 。 推薦刀架所用 機的 定功率 90W, 定 速 1440r/min, 刀 要求刀架 的速度 20r/min 。 二、 體 構 1、 減速 機構的 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯系改正或者刪除。 普通的三項異步電動機因轉速太快 , 不能直接驅動刀架進行換 刀 , 必須經過適當的減速。 根據立式轉位刀架的結構特點 , 采用蝸桿副減速時

3、最佳選擇。 蝸桿副傳動能夠改變運動的方向 , 獲得較大 的傳動比 , 保證傳動精度和平穩(wěn)性 , 而且具有自鎖功能 , 還能夠 實現整個裝置的小型化。 2、 上刀體鎖緊與精定位機構的設計 由于刀具直接安裝在上刀體上 , 因此上刀體要承受全部的切削 力, 其鎖緊與定位的精度將直接影響工件的加工精度。 本設計上刀 體的鎖進玉定位機構選用端面齒盤 , 將上刀體和下刀體的配合面 加工成梯形端面齒。 當刀架處于鎖緊狀態(tài)時 , 上下端面齒相互嚙合 , 這時上刀體不能繞刀架的中心軸旋轉 ; 換刀時電動機正轉 , 抬起機構使上刀體抬

4、起 , 等上下端面齒脫開后 , 上刀體才能夠繞刀架中心軸轉動 , 完成轉位動作。 3、 刀架抬起機構的設計 要想使上、 下刀體的兩個端面齒脫離 , 就必須設計適合的機構使 上刀體抬起。本設計選用螺桿 - 螺母副 , 在上刀體內部加工出內螺 紋 , 當電動機經過蝸桿 - 渦輪帶動蝸桿繞中心軸轉動時 , 作為螺母的上刀體要么轉動 , 要么上下移動。 當刀架處于鎖緊狀態(tài)時 , 上刀 體與下刀體的端面齒相互嚙合 , 因為這時上刀體不能與螺桿一起 轉動 , 因此螺桿的轉動會使上刀體向上移動。 當端面齒脫離嚙合時 , 上刀體就與螺桿一起

5、轉動。 設計螺桿時要求選擇適當的螺距 , 以便當螺桿轉動一定的角度 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯系改正或者刪除。 時, 使得上刀梯與下刀體的端面齒能夠完全脫離嚙合狀態(tài)。 自動回轉刀架的傳動機構示意圖 , 詳細的裝配圖在圖紙上。 三、 自動回轉刀架的工作原理 自動回轉刀架的換刀流程如下圖。 圖上表示自動回轉刀架在換刀過程中有關銷的位置。其中上部 的圓柱銷 2 和下部的反靠銷 6 起著重要作用。 當刀架處于鎖緊狀態(tài)時 , 兩銷的情況如圖 A 所示 , 此時反靠銷 6 落在圓盤

6、 7 的十字槽內 , 上刀體 4 的端面齒和下刀體的端面齒處 于嚙合狀態(tài) ( 上下端面齒在圖中未畫出 ) 。 需要換刀時 , 控制系統發(fā)出刀架轉位信號 , 三項異步電動機正 向旋轉 , 經過蝸桿副帶動蝸桿正向轉動 , 與螺桿配合的上刀體 4 逐漸抬起 , 上刀體 4 與下刀體之間的端面齒慢慢脫開 ; 與此同時 , 上蓋圓盤 1 也隨著螺桿正向轉動 ( 上蓋圓盤 1 經過圓柱銷與螺桿聯 接) , 當轉過約 時, 上蓋圓盤 1 直槽的另一端轉到圓柱銷 2 的 正上方 , 由于彈簧 3 的作用 , 圓柱銷 2

7、落入直槽內 , 于是上蓋圓盤 1 就經過圓柱銷 2 使得上刀體 4 轉動起來 ( 此時端面齒已完全脫 開) 。 上蓋圓盤 1、 圓柱銷 2 以及上刀體 4 在正轉的過程中 , 反靠銷 6 能夠從反靠圓盤 7 中十字槽的左側斜坡滑出 , 而不影響上刀體 4 尋找刀位時的正向轉動。 上刀體 4 帶動磁鐵轉到需要的刀位時 , 發(fā)信盤上對應的霍爾元 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯系改正或者刪除。 件輸出低電平信號 , 控制系統收到后 , 立即控制刀架電動機反轉 , 上蓋圓盤 1 經過圓

8、柱銷 2 帶動上刀體 4 開始反轉 , 反靠銷 6 馬上就會落入反靠圓盤 7 的十字槽內 , 至此 , 完成粗定位。此時 , 反靠銷 6 從反靠圓盤 7 的十字槽內爬不上來 , 于是上刀體 4 停止轉動 , 開始下降 , 而上蓋圓盤 1 繼續(xù)反轉 , 其直槽的左側斜坡將圓柱銷 2 的頭部壓入上刀體 4 的銷空內 , 之后 , 上蓋圓盤 1 是下表面開始與圓柱銷 2 的頭部滑動。再次期間 , 上、 下刀體的端面齒逐漸嚙合 , 實現精定位 , 經過設定的延時時間后 , 刀架電動機停轉 , 整個換刀過程結束。 由于蝸桿副具有自鎖功能 , 因此刀架能夠穩(wěn)定地工作。 資料內容僅供

9、您學習參考，如有不當或者侵權，請聯系改正或者刪除。 蝸桿 - 渦輪減 銷連接 刀架電動機 螺桿正轉 上蓋圓盤旋 上刀體抬起 霍爾元件觸 到位回答 上刀體旋轉 端面齒錯開 圓柱銷落入 蝸桿 - 渦輪減 反 靠 銷 反 刀架電動機 螺桿反轉 刀架電動機 電動機停轉 延時鎖緊 刀架電動機 自動回轉刀架的換

10、 四、 主要傳動部件的設計 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯系改正或者刪除。 1. 蝸桿副的設計計算 自動回轉刀架的動力源是三相異步電動機。 其中蝸桿與電動機直聯 , 刀架轉位時蝸輪與上刀體直聯。已知電動機額定功率 =90W。, 額 定轉速 n1 =1440r/min, 上刀體設計轉速 n2 =20r/min, 則蝸桿副的 傳動比 i= n1/ n2 =1440/20=72 。刀架從轉位到鎖緊時 , 需要蝸桿反向 , 工作載荷不均勻 , 啟動時沖擊較大 , 今要求蝸桿副的使用壽命

11、 Lh =10000h。 ( 1) 蝸桿的選型 GB/T10085-1988 推薦采用漸開線蝸桿和錐面包絡蝸桿。本設計 采用結構簡單 , 制造方便的漸開線型圓柱蝸桿。 ( 2) 蝸桿副的材料 刀架中的蝸桿副傳動的功率不大 , 但蝸桿轉速干 , 一次 , 蝸桿的材料選用 45 鋼, 其螺旋齒面要淬火 , 硬度為 45～55HRC,以提高其表面耐磨行 ; 蝸輪的轉速較低 , 其材料主要考慮耐磨性 , 選用 鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1, 采用金屬模制造。 ( 3) 按齒面接觸疲勞強度進行設計 刀架中的蝸桿副采用閉

12、式傳動 , 多因齒面膠合或點蝕而失效。 因此 , 進行載荷計算時 , 先按齒面接觸疲勞強度進行設計 , 再按 齒根彎曲疲勞強度進行校核。 按蝸輪接觸疲勞強度條件設計計算的公式 a ≥ 3 KT2 ( Z E Z P ) 2 [ H ] (4-1) 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯系改正或者刪除。 式中  a--  蝸桿副的傳動中心距  , 單位  mm; K--  載荷

13、系數  ; T 2 --  作用在渦輪上的轉矩  , 單位  N.mm; Z E --  彈性影響系數  ,  單位  MP Z P --  接觸應力  , [  H ]--  許用接觸應力  ,  單位為  MPa。 從式中算出蝸桿副的中心距 a 之后 , 根據已知的傳動比 i=72, 查表選擇一個合適的中心距 a 值, 以及相應的蝸桿 , 蝸輪參

14、 數。 1) 確定作用在蝸輪上的轉矩 蝸桿頭數 Z1 =1, 蝸桿副的傳動效率 =0.6, 由電動機的額定 功率 P1 =90W, 能夠算出蝸輪傳動的功率 P2 =P1 η, 再由蝸輪 的轉速 n 2 =20r/min 求得作用在蝸輪上的轉矩 T2 =9.55 p2 =9.55 p1 =34.38N m=34380Nmm n2 n2 2) 確定載荷系數 K 載荷系數  K= K A  K  K  V  其中  KA為使用系數 

15、 ,  查表得 ,  由 于工作載荷不均勻  , 啟動時沖擊較大  ,  因此取  KA =1.15; K 為齒向分布系數  ,  因工作載荷在啟動和停止時有變化  ,  故 取 K =1.15; K  V  為動載系數  ,  由于轉數不高。沖擊不大  ,  可 取 KV  =1.05 。則載荷系數  K= K A  K  K V  ≈ 1.39 使用系數  KA