回转刀架换刀

机电一体化课程设计计算说明书

1. 自动回转刀架总体设计

1.1 概 述

数控车床的刀架是机床的重要组成部分。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。在一定程度上，刀架的结构和性能体现了机床的设计和制造技术水平。随着数控车床的不断发展，刀架结构形式也在不断翻新。其中按换刀方式的不同，数控车床的刀架系统主要有回转刀架、排式刀架和带刀库的自动换刀装置等多种形式。自1958年首次研制成功数控加工中心自动换刀装置以来，自动换刀装置的机械结构和控制方式不断得到改进和完善。自动换刀装置是加工中心的重要执行机构，它的形式多种多样，目前常见的有：回转刀架换刀，更换主轴头换刀以及带刀库的自动换刀系统。

初步了解了设计题目自动回转刀架及其发展概况，设计背景，对刀架有了一些印象，对整理设计思路 安排设计时间有很好的辅助作用。对一些参数的进行了解同时按准则要求来完成设计。

1.2 数控车床自动回转刀架的发展趋势

数控刀架的发展趋势是：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。

目前国内数

机电一体化课程设计计算说明书

1. 自动回转刀架总体设计

1.1 概 述

数控车床的刀架是机床的重要组成部分。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。在一定程度上，刀架的结构和性能体现了机床的设计和制造技术水平。随着数控车床的不断发展，刀架结构形式也在不断翻新。其中按换刀方式的不同，数控车床的刀架系统主要有回转刀架、排式刀架和带刀库的自动换刀装置等多种形式。自1958年首次研制成功数控加工中心自动换刀装置以来，自动换刀装置的机械结构和控制方式不断得到改进和完善。自动换刀装置是加工中心的重要执行机构，它的形式多种多样，目前常见的有：回转刀架换刀，更换主轴头换刀以及带刀库的自动换刀系统。

初步了解了设计题目自动回转刀架及其发展概况，设计背景，对刀架有了一些印象，对整理设计思路 安排设计时间有很好的辅助作用。对一些参数的进行了解同时按准则要求来完成设计。

1.2 数控车床自动回转刀架的发展趋势

数控刀架的发展趋势是：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。

目前国内数

1 绪论

1.1. 国内发展情况

我国的刀架生产还处在发展阶段，品种、规格、可靠性等方面还需要有一个完善的过程，远远没有达到成熟。基本上采用传统材料和传统，加上部分外购配套件的可靠性较差造成产品整体的可靠性与外国的差距。

1.2. 国外发展情况

国外数控机床附件产品的开发应用比较早，经验丰富，再由于技术进步，新材料，新结构的不断出现与应用，使得其产品的可靠性比较高。

国外主要分为日本和欧美两大流派。其产品的特点是夹紧力大，采用专用电机，体积小，转矩大，可靠性高，耐磨，可靠性较高。比如，日本日研公司部分回转刀架的核心部件蜗杆副，蜗轮采用氮化钢，齿部表面采用氮化处理，硬度高；蜗杆为硬质合金蜗杆；整个蜗杆副为硬齿面接触，耐磨。既实现了高速又保证了高可靠性。还有德国的肖特（SAUTER）、意大利的杜普洛马蒂克（DUPLOMATIC）和巴鲁法迪（BARUFFALDI）等，他们都有自己的系列、规格和专利。像肖特（SAUTER）的刀架，采用行星传动机构，其结构紧凑，传动方向均为同一方向，没有像蜗杆副的降速机构的交叉轴设计，易于一体化布置。采用牙嵌式齿行离合器的升起和加紧，空行程转角、小效率高，且自锁功能可靠。其控制部分大都与机床一起采用CNC控制，目

加工中心刀库自动换刀装置

摘要

切削加工正在进入以高速切削为特征的发展阶段,因高速切削而切削效率飞速提高， 进一步减少机床加工辅助时间的技术也伴随高速切削的发展而不断发展。快速换刀技术是减少加工辅助时间重要手段。刀库和交换主轴换刀装置是转塔头换刀装置和刀库式换刀装置的结合。首先把加工过程中需要使用的全部刀具分别安装在标准刀柄上，在刀库中进行选刀，并由刀具交换装置从刀库中取出刀具，把刀具安装在非工作主轴上。换刀时间通过转塔头交换装置旋转180°，交换主轴。这样就可以使切削加工和主轴换刀同时进行，由此可知换刀时间实际就是已经装好刀具的两个主轴的换位时间，使辅助时间减少到最少，即机床切屑对切屑时间达到最短。同时，刀库可以存放数量很大的刀具，因而能够进行复杂的多工序加工，这样就明显提高了机床的适应性和加工效率。

关键词 高速切削；刀库；交换主轴；换刀装置；换刀时间 - I -

Design Of Automatic Tool Change On Tool

Magazine Abstract

Cutting is developing which has the characteristic of high-

摘要

传统的普通车床换刀的速度慢、精度不高，生产效率低，不能适应现代化生产的需要。因此，本文对数控车床回转刀架的机电系统的相关内容进行研究，探索数控车床刀架的组成和工作原理，对普通机床的换刀装置进行改进，使一台四工位的立式自动回转刀架数控化，使该装置具有自动松开、转位、精密定位等功能。

本文主要完成数控车床回转刀架的机械部分和电气部分的设计。机械部分为其组成的各个机械部件进行计算与选用，电气部分为编制刀架自动转位控制软件。设计的数控換刀装置功能更强，换刀装置通过刀具快速自动定位，可以提高数控车床的效率，缩短加工时间；同时其可靠性更稳定，结抅简单。

关键词 自动回转刀架；换刀装置；机电系统；电气控制

1

Abstract

Conventional lathe tool change is slow, the accuracy is not high, low productivity, can not meet the needs of modern production. Therefore, this rotary tool holder for CNC lathe electrical and mechanical systems r

毕业论文（设计）

数控车床自动换刀PLC 控制及常见故障分析

系 航空机械制造工程学院 院 专 业 数控设备应用与维护 班 级 数设1101 号 201100121032 学 姓 名 郭毅 指导老师 王建平

二Ο一四年 月 日

空军航空维修技术学院

毕业设计（论文）任务书

11级数控设备应用与维修专业1101 班 姓名 郭毅 学号 32 指导老师: 王建平

设计题目：数控车床自动换刀PLC控制及常见故障分析 设计题号: wxw08 设计内容及要求：

1. 绘制并打印FANUC系统数控车床电动刀塔自动换刀控制相关输入输出信号地址分配(连接)图一张（2号图纸）；

2.绘制并打印某数控车床自动换刀装置（12把刀以上）PLC

单位代码 学 号 分 类 号 密 级

毕业论文

斗笠式刀库换刀装置设计中心

院（系）名称 专业名称 学生姓名 指导教师

工学院机械系 数控技术

2011 年 4月 8日

黄河科技学院毕业论文开题报告表

课题名称 课题来源 学生姓名 一、调研资料的准备 本课题是理论研究类的题型，在做本课题时，已查阅了数控车床说明书等资料。 二、论文要求 大学毕业设计，是提高学生综合应用所学的理论知识来处理实际问题的能力，是培养学生理论与实践相结合的一个重要的实践性环节，是对大学三年所学知识总结与运用。因此，本环节在教学过程中有着特别重要的意义。本课题在此基础上拟定而成的。 本课题要求写出斗笠式换刀装置设计中心进行了详细阐述。 三、论文的思路与预期成果 1、论文的思路 根据任务书中的要求写篇关于斗笠式换刀装置设计中心的论文。 （1）斗笠式换刀装置设计中心的封面 （2）斗笠式换刀装置设计中心的摘要及目录 （3）斗笠式换刀装置设计中心的正文 2、预期的成果论文应满足以下几点： （1）封面一份。

第1节 自动回转刀架总体设计

1.1 概述

数控车床的刀架是机床的重要组成部分。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。在一定程度上，刀架的结构和性能体现了机床的设计和制造技术水平。随着数控车床的不断发展，刀架结构形式也在不断翻新。其中按换刀方式的不同，数控车床的刀架系统主要有回转刀架、排式刀架和带刀库的自动换刀装置等多种形式。自1958年首次研制成功数控加工中心自动换刀装置以来，自动换刀装置的机械结构和控制方式不断得到改进和完善。自动换刀装置是加工中心的重要执行机构，它的形式多种多样，目前常见的有：回转刀架换刀，更换主轴头换刀以及带刀库的自动换刀系统。

初步了解了设计题目（电动刀架）及发展概况，设计背景，对刀架有了一些印象，对整理设计思路 安排设计时间有很好的辅助作用。对一些参数的进行了解同时按准则要求来完成设计。

1.2 数控车床自动回转刀架的发展趋势

数控刀架的发展趋势是：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。

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

1 绪论

1.1. 国内发展情况

我国的刀架生产还处在发展阶段，品种、规格、可靠性等方面还需要有一个完善的过程，远远没有达到成熟。基本上采用传统材料和传统，加上部分外购配套件的可靠性较差造成产品整体的可靠性与外国的差距。

国内部分刀架回转原理为电机经弹簧理合器带动蜗杆，再由蜗轮带动蜗杆旋转，当刀架转体时，由霍尔元件不断检测刀架转体是否到位，到位后霍尔元件发出信号，然后反转锁紧。主要采用有销盘、内齿盘，外齿盘组成的三端齿定位机构实现准确定位。其控制部分主要选用MCS-51系列单片机以及ATMEL公司的AT89等同类产品进行控制。

烟台机床附件厂是目前我国生产刀架水平最高的厂家，特别是可以生产带刀头的刀架。该厂家全套引进意大利的生产线，产品属于高档型。

1.2. 国外发展情况

国外数控机床附件产品的开发应用比较早，经验丰富，再由于技术进步，新材料，新结构的不断出现与应用，使得其产品的可靠性比较高。

国外主要分为日本和欧美两大流派。其产品的特点是夹紧力大，采用专用电机，体积小，转矩大，可靠性高，耐磨，可靠性较高。比如，日本日研公司部分回转刀架的核心部件蜗杆副，蜗轮采用氮化钢，齿部表面采用氮化处理，硬度高；蜗杆为硬质合金蜗杆；整个蜗杆副为硬齿面

广州市轨道交通四号线大学城专线

[大~小盾构区间]盾构工程

刀具检查与换刀方案

编制：__________ 审核：__________ 审定：__________

广州市盾建地下工程有限公司 [大~小盾构区间]盾构工程项目经理部

2004年10月2日

刀具检查与换刀方案

1. 刀具检查理由：

目前右线掘进已达到七十多环，掘进速度时高时低，推力要求比较高（2000T），凭经验无法正确判断刀具的磨损情况，再加上初次使用日本的机器，对机械的性能，尤其是对刀具了解不多，征求材设部、日本专家、及现场工作人员的意见，决定近期检查刀具。 2. 环境确认：

目前右线掘进到七十多环，地质情况为全断面<7Z>，地质情况相对比较稳定，但是遇水易软化崩溃，检查刀具可能问题不大。要是长时间水浸会出现坍塌，近期观察发现地下水还是比较丰富，对换刀不利。极有可能会用到压气作业。地面为内环西路（沥青路），需引起注意。

从9月26日晚班的掘进情况来看，地下水还是比较丰富，停机以后的土压统计表如下：

日期 时间 土压(下) 日期 时间 土压(下) 日期 时间 土压 9.26 23:00 23:10 23:20 199 38 5 0 06:00 12:00 56 88 102 106