[工学]说明书正文 数控加工中心的自动换刀装置.doc

第一章 绪 论 本设计是带行星轮传动与定位装置的刀架转台，用来支承刀架板上许多刀具之一进入操作位置。本设计涉及采用电机机械操作之高速车床所用刀架。在对大量工件进行机械加工时，需要按照预定的和自动控制的周期对同一工件顺序的使用若干刀具。此外，机械加工中的一项基本要求就是速度，是要减少从一种刀具加工完毕至下一种刀具开始加工之间，转台使新的刀具转至相应操作位置的全部动作所需的空载时间。 为此目的，我们设计此转塔刀架，转塔上有许多中刀具，它们能根据需要进入操作位置，并在电子装置控制下，对工件进行所需要的机械加工。转台从某一操作位置上脱开，必须沿最短路程按不同方向转动，直至新的刀具进入操作位置上才停止转动并回到锁紧状态。 在通常已知的情况下，以上操作是靠机械装置进行的。后者将一转动马达传递给刀架板，同时控制这锁定与松开的装置动作，其中采用了结构特别和价格昂贵的构件。 本产品是高性能机床的附件，是数控车削中中心的必备附件，而且特别适宜于全功能数控车窗，也是该机床的核心部分。可多刀夹持，双向转位和任意到位就近换刀，以实现加工程序的自动化，高效化。 TOER系列数控刀架是高级系列数控车床和车削中心的核心配件，可保证零件通过一次装架自动完成车，铣，钻，铰，镗，攻螺纹和曲面加工等加工程序。其特点为： 结构紧凑，定位精度高。 转位时间短。 可双向转位和任意到位就近换刀。 适应与各种数控系统联接，接口简单。 刀具回转传动链不妨碍元件动作轴向尺寸。 高刚性，高可靠性。 可承受大切削力矩。 大扭矩伺服电机驱动式转为平稳可靠。 伺服电机有顶装和侧装两种安装方式。 它采用多齿盘作为分度定位元件，分度工位由二进制绝对编码识别，刀架转位与锁紧由接近开关发出信号，接近开关与编码器均可直接与PLC（可编程程序控制器）联接；刀架分度为伺服电机驱动，电机内部自带制动机构，故具有定位精度高，动作迅速，稳定可靠，结构紧凑，刚性好，应用范围广，维修方便等特点，是当代具有国际先进水平的高性能产品。 纵观转塔刀架发展状况： 螺母升降台：零件多，加力可靠，精度较好，比某些简易型成本高，难度更大; 十字槽轮刀架转塔：体积大，零件多，目前使用较少； 电磁式：目前已能应用，但多一套电路，并要有断电保护； 液压摆动油缸：转位可靠，力量可以再加大，但液压件难制造，还多一套液压系统，有泄油及发热现象； 行星传动与普通齿轮传动比较具有重量轻，体积小，传动比大及效力高等优点，单结构复杂，制造比较困难。行星减速器的重量仅为普通减速器的1/2-1/6。 本设计转塔刀架具有可靠的结构，并能减少有关机械部件的数量。它有一个固定件，用以支承一旋转件，在旋转件上可安装一个用来支承许多刀具的刀架板，转动此旋转件能使每个刀具到达操作位置，此外还配有一个传动马达，转塔刀架的特点：此马达连接到一具有三部件的齿轮差速传动装置上，其中的第一部件称作驱动件，它与此马达相连，一方面控制着转塔的开关，另外一方面控制着旋转件的转动；差动装置的第三个部件则通过一环形体传动装置连接至一锁定不转而壳沿轴向移动的部件，用以结合上述锁定件与旋转件，这两个部件中之一备有旋转锁定装置，并可由差动装置驱动，而将运动传给另一部件以及与其有关的部件，用来顺序控制锁紧件与旋转件的重新接合，同时还设有与轴向移动且锁定不动的部件相关联的动作机构，用来将运动传给处在操作位置上的旋转刀具的装置。近几年来，数控车床加工中心逐渐代替传统的车，铣，刨，镗类机床，特别是柔性加工单元FMU已成为展览会上的主体，还有各种类型的柔性制造系统FMS不断涌现，因此转塔刀架相应地产生了许多类型，适应现代加工技术水平的不断发展。刀架可分为：立式、卧式、抬起式、不抬起式，又可分为：四方式、转塔式。立式四方刀架一般电机右置，转塔式刀架一般电机上置。由于立式刀架工位少、便宜，目前国内使用较多，由于数控机床具有可变性大、工艺范围广、改变加工品种灵活、效率高等特点，越来越被用户所认识。因此转塔刀架也向多品种、多功能、高效化发展。 第二章 方案论证 --------------数控转塔刀架工作原理 2.1 十字槽轮转塔刀架工作原理 十字槽轮转塔刀架工作原理是利用槽轮原理转位及锁定（加定位销）的，销钉每转一周刀架转90度（也可使销钉转一周刀架转60度，即设计成大工位转塔刀架）。 2.2 凸台棘爪式转塔刀架工作原理 凸台棘爪式转塔刀架工作原理：该机构有两个凸台1和2，蜗轮带动凸台2相对于凸台1转动，使其上下两个齿盘分离、继续旋转，从而棘轮机构推动刀架转90度，然后利用接触式开关或霍尔元件发出电机反转信号，从新锁紧刀架。 2.3电磁式转塔刀架 电磁式转塔刀架是利用一个有1000kgf左右拉紧力的线圈使刀架定位锁紧，液压摆动油缸也有一个产生向下拉紧力的销油缸，它也可以产生1000