机电一体化
课程设计计算说明书题目：自动回转刀架设计
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20**年 6 月21日
目录
第1节自动回转刀架总体设计 (1)
1.1概述 (1)
1.2数控车床自动回转刀架的发展趋势 (1)
1.3自动回转刀架的工作原理 (2)
第2节主要传动部件的设计计算 (4)
2.1 蜗杆副的设计计算 (4)
2.2 蜗杆轴的设计 (6)
2.3 蜗轮轴的设计 (12)
2.4 中心轴的设计 (13)
2.5 齿盘的设计 (14)
2.6 轴承的选用 (16)
第3节刀架体的设计 (17)
第4节结论 (18)
致谢 (19)
参考文献 (20)
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。另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。电动刀
架是数控车床重要的传统结构，合理地选配电动刀架，并正确实施控制，能
够有效的提高劳动生产率，缩短生产准备时间，消除人为误差，提高加工精
度与加工精度的一致性等等。另外，加工工艺适应性和连续稳定的工作能力
也明显提高：尤其是在加工几何形状较复杂的零件时，除了控制系统能提供
相应的控制指令外，很重要的一点是数控车床需配备易于控制的电动刀架，
以便一次装夹所需的各种刀具，灵活方便地完成各种几何形状的加工。
数控刀架的市场分析：国产数控车床将向中高档发展，中档采用普及型数
控刀架配套，高档采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种。
数控刀架的高、中、低档产品市场数控刀架作为数控机床必需的功能部件，直接影响机床的性能和可靠性，是机床的故障高发点。这就要求设计的刀架具有具有转位快，定位精度高，切向扭矩大的特点。它的原理采用蜗杆传动，上下齿盘啮合，螺杆夹紧的工作原理。
1.3 自动回转刀架的工作原理
回转刀架的工作原理为机械螺母升降转位式。工作过程可分为刀架抬起、刀架转位、刀架定位并压紧等几个步骤。图1.1为螺旋升降式四方刀架，其工作过程如下：
①刀架抬起当数控系统发出换刀指令后, 通过接口电路使电机正转, 经传动
装置、驱动蜗杆蜗轮机构。蜗轮带动丝杆螺母机构逆时针旋转,此时由于齿盘处于啮合状态，在丝杆螺母机构转动时，使上刀架体产生向上的轴向力将齿盘松开并抬起,直至两定位齿盘脱离啮合状态,从而带动上刀架和齿盘产生“上抬”动作。
②刀架转位当圆套逆时针转过150°时，齿盘完全脱开，此时销钉准确进入圆
套中的凹槽中，带动刀架体转位。
③刀架定位当上刀架转到需要到位后（旋转90°、180°或270°），数控装置
发出的换刀指令使霍尔开关中的某一个选通,当磁性板与被选通的霍尔开关对齐后,霍尔开关反馈信号使电机反转,插销在弹簧力作用下进入反靠盘地槽中进行粗定位，上刀架体停止转动，电机继续反转，使其在该位置落下，通过螺母丝杆机构使上刀架移到齿盘重新啮合, 实现精确定位。
刀架压紧刀架精确定位后，电机及许反转，夹紧刀架，当两齿盘增加到一定夹紧力时，电机由数控装置停止反转，防止电机不停反转而过载毁坏，从而完成一次换刀过程。
图1.1 螺旋升降式四方刀架
第2节 主要传动部件的设计计算
2.1 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 1=90W ，额定转速n 1=1440r ／min ，
上刀体设计转速n 2=30r ／min ，则蜗杆副的传动比i= 2
1n n =301440=48。刀架从转位到锁紧时，需要蜗杆反向，工作载荷不均匀，起动时冲击较大，今要求蜗杆副的使用寿命L h =10000h 。
(1)蜗杆的选型 GB ／T10085--1988推荐采用渐开线蜗杆(ZI 蜗杆)和锥面包络蜗杆(ZK 蜗杆)。本设计采用结构简单、制造方便的渐开线型圆柱蜗杆(ZI 型)。
(2)蜗杆副的材料 刀架中的蜗杆副传递的功率不大，但蜗杆转速较高，因此，蜗杆的材料选用45钢，其螺旋齿面要求淬火，硬度为45～55HRC ，以提高表面耐磨性；蜗轮的转速较低，其材料主要考虑耐磨性，选用铸锡磷青铜ZCuSnl0P1，采用金属模铸造。
(3)按齿面接触疲劳强度进行设计 刀架中的蜗杆副采用闭式传动，多因齿面胶合或点蚀而失效。因此，在进行承载能力计算时，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再按齿根弯曲疲劳强度进行校核。
按蜗轮接触疲劳强度条件设计计算的公式为：
322???? ??≥H
P E Z Z KT a σ 1) 确定作用在蜗轮上的转矩T 2 设蜗杆头数Z 1=1，蜗杆副的传动效率
取η=0.8。由电动机的额定功率P 1=90W ，可以算得蜗轮传递的功率P 2=P 1η，再由蜗轮的转速n 2=30r ／ min 求得作用在蜗轮上的转矩：
222900.89.559.5522.92()22920()30
P T N m N m n ?===?=? 2)确定载荷系数K 载荷系数K=K A K B K V ，。其中K A 为使用系数，由表6-3查得，
由于工作载荷不均匀，起动时冲击较大，因此取K A =1.15；K B 为齿向载荷分布系
数，因工作载荷在起动和停止时有变化，故取K B =1.15；K v 为动载系数，由于转
速不高、冲击不大，可取K v =1.05。则载荷系数：
K=K A K B K V =1.15×1.15×1.05≈1.39
3)确定弹性影响系数Z E 。 铸锡磷青铜蜗轮与钢蜗杆相配时，从有关手册查得弹性影响系数2
1160Mpa Z E =。
4)确定接触系数p Z 先假设蜗杆分度圆直径d 1和传动中心距a 的比值35.01=a d ，从而可查出p Z =2.9 5)确定许用接触应力[σH ] 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSnl0P1、金属模
铸造、蜗杆螺旋齿面硬度大于45HRC ，查表可得蜗轮的基本许用应力[σH ]′
=268MPa 。已知蜗杆为单头，蜗轮每转一转时每个轮齿啮合的次数j=1；蜗轮转速n 1=30r ／min ；蜗杆副的使用寿命L h =10000h 。
则应力循环次数： N=6Qjn 2L h =60×1×30 x 10000=1.8×107 寿命系数： 78100.929HN
K N == 许用接触应力：
[σH ]=K HN [σH ]′=0.929×268Mpa≈ 249Mpa
6) 计算中心距 23160 2.91.3922920()48()249
a mm ?≥??≈ 查表得，取中心距mm a 50=，已知蜗杆头数1Z =1，m=1.25mm ，蜗杆分度圆直径d 1=22.4mm 。这时=a
d 10.448，从而可查得接触系数72.2='P Z ，因为P P Z Z <'，因此以上计算结果可用。
蜗杆和蜗轮主要几何尺寸计算
（1）蜗杆
分度圆直径：d 1=28mm
直径系数：q=17.92，
蜗杆头数：Z 1=1
分度圆导程角：γ=3°11′38″
蜗杆轴向齿距：P A =m π=3.94mm ；
蜗杆齿顶圆直径：mm m h d d a a 2.322*
11=?+=
蜗杆齿根圆直径：112(**)24.16df d ha c m mm =-+=
蜗杆轴向齿厚： m S a π21==2.512mm 蜗杆轴向齿距：1 1.6 5.04pa m mm mm ππ===
（2）蜗轮
蜗轮齿数：Z 2 =45
变位系数Χ=0
验算传动比：i=2z /1z =45/1=45
蜗轮分度圆直径：d 2=mz 2=72mm
蜗轮喉圆直径：d a2=d 2+2h a2=93.5mm
蜗轮喉母圆直径：r g2=a-1/2 d a2 =50-1/2?93.5=3.25mm
蜗轮齿顶圆直径：222*75.2da d ha m mm =+=
蜗轮齿根圆直径：222(*_*)68.16df d ha c m mm =-=
蜗轮外圆直径：当在z=1时，22278.4de da m mm ≤+=
2.2 蜗杆轴的设计
（1） 蜗杆轴的材料选择，确定许用应力
考虑轴主要传递蜗轮的转矩，为普通用途中小功率减速传动装置。 选用45号钢，正火处理，[]600b MPa ?=
（2） 按扭转强度初步估算轴的最小直径
22
1()[]ca M aT W δδ-+=≤ （2-21）
扭转切应力为脉动循环变应力，取α=0.6
抗弯截面系数W=0.1d3
取dmin=15.14mm
（3） 确定各轴段的直径和长度
根据各个零件在轴上的定位和装拆方案确定轴的形状及直径和长度。
图2.1 蜗杆轴
d1=d5 同一轴上的轴承选用同一型号，以便于轴承座孔镗制和减少轴承类型。
d5轴上有一个键槽，故槽径增大5%
d1=d5=d1′×(1+5%)=15.89mm ,圆整d1=d5=17mm
所选轴承类型为深沟球轴承，型号为6203，B=12mm ，D=40mm ， d2起固定作用，定位载荷高度可在（0.07～0.1）d1范围内，
d2=d1+2a=19.38～20.04mm ，故d2取20mm
d3为蜗杆与蜗轮啮合部分，故d3=24mm
d4=d2=20mm,便于加工和安装
L1为与轴承配合的轴段，查轴承宽度为12mm ，端盖宽度为10mm ， 则L1=22mm
L2尺寸长度与刀架体的设计有关，蜗杆端面到刀架端面距离为65mm ， 故L2=43mm
L3为蜗杆部分长度L3≥（11+0. 6z2）m=38mm
圆整L3取40mm
L4取55mm ，L5在刀架体部分长度为（12+8）mm ，伸出刀架部分通过联轴器与电动机相连长度为50mm ，故L5=70mm
两轴承的中心跨度为128mm ，轴的总长为230mm
（4）蜗杆轴的校核
作用在蜗杆轴上的圆周力
112d T F t =
(2-22) mm N mm N n P T .1016.2.467
56.109550000955000051?=?==（2-23） 其中d1=28mm
则
N N d T F t 46
331029.1320
1007.222?=??==（2-24） 径向力N F F t r 341069.420tan 1029.1tan ?=??==α (2-25)
切向力N F F t n 44
1037.120cos 1029.1cos /?=?
?==α (2-26)
图2.2 轴向受力分析
N F F F r n BH 4341042.160cos 1069.430cos 1037.160cos 30cos ?=??+??=?+?=
1.3. 结构组成与动作循环 典型的数控转塔刀架一般有动力源（电极或油缸，液压马达）、机械传动机构、预分度机构、定位机构、锁紧机构、检测装置、接口电路、刀具安装台（刀盘）、动力刀座等组成。 数控转塔刀架的动作循环为： T指令（换刀指令）→刀盘放松（抬起）→转位→刀位检测→预分度→精确定位→刀具锁紧→结束，答复信号。 1.4. 技术性能与发展趋势 数控转塔刀架的技术发展很快，现正逐步形成标准定型产品。我国数控转塔刀架标准草案中所规定的主要技术性能如下： 1.4.1. 精度 定位精度要求高，一般要求工位目标位置重复定位精度在4"10" —，刀槽的工作位置定位精度在0.03-0.05mm。各种形位公差为0.020.03mm -。因此定位机构均采用精密多齿盘。先进工艺用浮硬齿面对研,重复定位精度可高达"1另外,刀盘加工趋向用淬火硬磨削,以获得刀槽精度的长期保持性及高的刚度。 1.4. 2. 运转性能 主要是转位时间和转位频率。先进水平一次转位周期0.3—ls,最快己达0.lS。分度频率为600—1000次/h 。 双向转位就近换刀(最短路程换刀)的结构正在开发应用,如双向滚子端面凸轮机构 , 可显著缩短换到周期。为了克服刀盘高速转位引起的惯性冲击,使用恰当的缓冲元件是其发展趋势。 1.4.3. 润滑与密封 目前趋向于开发能终生润滑的产品,即在使用全过程中,不需要用户再采取任何润滑措施。 因工作环境恶劣,对密封性能要求很高,通常规定在刀架体内棋道压力105pa气路 ,浸入装有防锈液的试验箱内,在规定时间内,不得有漏气现象。 1.4.4. 负载能力与刚度
数控转塔刀架的负载能力与刚度,除了与有关零件的尺寸、形状、结构等有关外 , 受刀盘锁紧力影响也很大。一般小型产品锁紧力为3 610N ? 10N左右,高性能产品可达4 以上。 对数控转塔刀架的静刚度目前尚无规范要求,有的企业标准已经提出测详见定, 但缺乏数据指示。对动刚度,动态性能,在生产实践中反映出其影响明显,但也无可靠数据指示提出,这些方面是今后研究开发中的重要方向。 1.4.5 可靠性方面 可靠性是产品性能的综合反映。对转塔刀架目前一般要求平均无故障时间(MTBF)为4 ?次以上,国内产品在设方面亟待提高。 210N 510N ?次,高级的已经达到4 1.5 现代典型数控转塔刀架的结构分析 1.5.1. 液压式 这类刀架用液压缸实现刀盘锁紧,低速大扭矩液压马达驱动刀盘转位。液压缸可获得很大的锁紧力,故刀架刚性很好。该机构适用于重负荷切削,且易双向转位就近换刀,大型数控车床应用较多。 近年已开发出将液压马达和滚珠式预分度机构合为一体的液压分度马达(Index Motor) 。可使刀架简化,重复定位精度可达" ±。刀盘加速时间仅为0.1S,有较好的应 0.1 用前景。 1.5. 2. 液压机械式 这类刀架用液压缸锁紧刀盘,转位和预分度则用点电机通过机械传动装置实现, 如槽轮机构。目前趋向采用动态性能较好的间歇凸轮转位机构。 1.5.3. 电动势 这类刀架以电机为动力源,使用方便,应用最多。主要形式有以下几种：（1）单面凸爪锁紧式 是我国自行开发的小型产品刀盘主轴上固联有单向凸爪离合器的右半。电机经蜗轮传动使主动凸爪(离合器左半)正向旋转,两个半离合器结合,两定位多齿盘觉分开啮合,刀盘转位。到位后反向旋转,刀盘转动被预分度机构的定位销阻止,由于凸爪斜面作用使离合器左右两半分离,使刀盘右移实现定位锁紧。 此形式结构紧凑,但锁紧力靠机构的弹性变形产生,调整较难,主轴刚度不宜大,适用于低速低载,如仪表及床上使用。 （2）双插销反靠式
目录 一、设计任务 (2) 二、总体结构设计 (2) 2.1 减速传动机构的设计 (2) 2.2上刀体锁紧与精定位机构的设计 (2) 2.3刀架抬起机构的设计 (3) 三、自动回转刀架的工作原理 (3) 四、主要传动部件的设计 (5) 4.1 蜗杆副的设计计算 (5) 4.1.1 蜗杆的选型 (6) 4.1.2 蜗杆副的材料 (6) 4.1.3 按齿面接触疲劳强度进行设计 (6) 4.1.4 蜗杆和涡轮的主要参数与几何尺寸 (9) 4.1.5 校核涡轮齿根弯曲疲劳强度 (9) 4.1.6 验算效率η (11) 4.2 螺杆的设计计算 (11) 五、电器控制部分的设计 (12) 5.1 硬件电路设计 (12) 5.1.1 收信电路 (12) 5.1.2 发信电路 (14) 5.2 控制软件设计 (17) 参考文献 (16)
一、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1440r/min，换刀时要求刀架转动的速度为30r/min。 二、总体结构设计 2.1 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。 2.2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
毕业设计（论文）任务书 题目：C6132卧式车床数控化改造设计——自动回转刀架及其控制电路设计 系名 专业 学号 学生姓名 指导教师 职称 2011年12月5日
一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。） 工作基础：目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，截止到2007年我国机床数控化率不到3％。用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。本课题是对于普通的CA6132车床进行数控改造，对于提高我国工业产品的国有化、降低产品造价以及提高产品的国际市场竞争力，都有着十分重要的战略意义。 数控车床为了能够在工件的一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，故须带有自动回转刀架。 研究条件：一台CPU为Intel P4 3.0E,内存为1G的PC机，参考资料可从图书馆及图书馆数据库中获得。 应用环境：应用于回转类零件的数控加工。 工作目的：熟悉车床的组成结构，以及数控改造的实施方法。 二、参考文献 [1] 张建民.机电一体化系统设计（修订版）[M].北京：北京理工大学出版社，2007. [2] 成大先.机械设计手册（第四版）[M].北京：化学工业出版社,2002,25-28. [3] 尹志强等.机电一体化系统设计课程设计指导书[M].北京：机械工业出版社，2008. [4] 赵松年，李恩光，裴仁清. 机电一体化系统设计[M].北京：机械工业出版社，2004. [5] 王燕群，赵志岗，叶金铎，等主编.材料力学[M].天津：天津学出版社，2001. [6] 廖念钊主编.互换性测量技术基础.第三版[M].中国计量出版社，2002. [7] 邱宣怀主编.机械设计.第四版[M].北京：高等教育出版社，2004. 三、设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求。） 设计内容： 设计一台四工位的立式自动回转刀架，适用于C6132经济型数控车床。 包括： （1）减速传动机构的设计；上刀体锁紧与精定位机构的设计；刀架抬起机构的设计。 （2）设计控制刀架自动转位的控制电路。 技术参数： 推荐刀架所用电动机的额定功率为90W，额定转速为1440r/min； 换刀时要求刀架转动的速度为30r/min。 具体要求：
摘要 自动回转刀架是数控机床的重要组成部分，它有效地提高了劳动生产率，缩短了生产准备时间，消除人工误差提高加工精度和加工精度的一致性等。但是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。所以为了提高生产率、改善产品质量以及改善劳动条件必须对自动回转刀架进行改进。 本文对数控车床自动回转刀架的机电系统的相关内容进行分析，研究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，使该装置具有自动松开、转位、精密定位等功能。此次主要完成自动回转刀架的机械部分和电气部分的设计。机械部分为对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
Design of automatic turret mechanical and electrical system of CNC lathes Abstract The automatic turret is an important part of CNC lathe. It improved labor productivity and shorten the production time, eliminate human error, the improvement of the machining accuracy and consistency of precision. Though conventional ordinary lathe tool change slowly, low accuracy, low productivity. It cannot adapt to the needs of modern production. Therefore, we must be improved the automatic turret in order to increase productivity, improve product quality and improve working. This rotary tool holder for CNC lathe electrical and mechanical systems related content study, study the composition and working principle of CNC lathes turret and improve the tool changerthe of general machine tools, so that the device has an automatic release, transfer, precision positioning and other functions. This time we should completion of the design of a utomatic turret’s the mechanical parts and electrical parts. Mechanical part is composed of various mechanical calculation and selection of parts, electrical parts is preparation of the turret automatically transfer of the control software, automatic indexing turret. Design of more powerful CNC tool changer, tool changer quickly through the automatic positioning tool can improve the efficiency of CNC lathes and shorten the processing time; while its reliability is more stable, the structure is simpler. Keywords: Automatic turret Tool changer Electro-Mechanical Systems Electrical control I
《机械制造技术》课程设计 设计题目：方刀架课程设计 说明书 专业： 班级： 设计者： 指导教师： 年月日
《 课程设计说明书 刀具架机械加工工艺规程及工艺装备设计: 序 言 大二第一学期我们进行了《机械制造技术》课程的学习，并且在大一第一学期进行过金工实习。为了巩固所学知识，在我们进行之后其他各专业课程的进行一次深入的综合性的总复习,也是作为一次理论联系实际的训练，我们进行了本次课程设计。 通过这次课程设计，对自己未来将从事的工作进行了一次适应性训练，从中锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，同时，在课程设计过程中，我们通过认真查阅资料，切实地锻炼了我们自我学习的能力。另外，在设计过程中，经过老师的悉心指导和同学们的热心帮助，我顺利完成了本次设计任务。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。 一、零件的分析 (一)零件的作用 方刀架是作用是通过用螺钉的紧固作用在机床上快速的实现车刀固定，夹紧、转换，为车工提供方便，同时也节省了大量的辅助时间，大大提高了生产效率.方刀架的主要功用就是通过装在刀架上的其它零件夹紧刀具，换刀时，在手柄转动下，带动方刀架回转，以达到换刀的目的。 (二)零件的工艺分析 本零件从零件图可知： 1）该零件为车床用方刀架，中间周圈槽用于装夹车刀，其C 面直接与车刀接触，所以要求有一定的硬度，因此表面淬火40~45HRC 。 2）该零件左端面与车床拖板面结合，并可以转动，φ15019 .00+mm 孔用于刀架定位时使 用，以保证刀架与主轴的位置，其精度直接影响机床的精度。 3）该零件为锻件，在设选定毛胚时锻件尺寸为135mm ×135mm ×82mm ，根据基准重合 和多次加工的原则选择右端面和φ3603 .00+mm 孔定位，保证加工基准的统一，从而保证了工 件的加工精度。
目录 目录----------------------------------------------------------------1第1节自动回转刀架总体设计--------------------------------------------------------------2 1.1概述-----------------------------------------------------------2 1.2数控车床自动回转刀架的发展趋势--------------------------------------------------2 1.3自动回转刀架的工作原理-----------------------------------------3第2节主动传动部件的设计计算-----------------------------------------------------------5 2.1蜗杆副的设计计算------------------------------------------------5 2.2轴承的选用------------------------------------------------------7第3节刀架体的设计-------------------------------------------------8 第4节控制系统的选择-----------------------------------------------8 4.1单片机的工作原理------------------------------------------------9 4.2刀架控制流程图--------------------------------------------------10 第5节结论---------------------------------------------------------12 参考文献------------------------------------------------------------14
2013届机械设计制造及其自动化（数控）毕业设计（论文） 毕业设计（论文） 题目数控车床自动回转刀架的设计 1
目录 绪论 (1) 第一章数控车床回转刀架概述................................................................... 1矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 1.1数控车床刀架的介绍 (1) 1.2数控车床刀架的分类 (1) 第二章回转刀架方案选择 (1) 2.1数控车床回转刀架的基本要求 (1) 2.2 立式数控回转刀架的结构特点 (2) 2.3刀架参数的确定 (3) 2.4动力源的选择及方案选择结果 (4) 第三章回转刀架的工作原理及过程 (5) 3.1电动刀架工作原理 (5) 3.2四方刀架的主要构成部分 (5) 第四章回转刀架的设计及计算 (6) 4.1夹紧力的计算 (6) 4.2最大切削扭矩 (7) 4.3单工位换刀时间 (7) 4.4定位精度 (9) 第五章主传动机构的设计和标准件的选取 (10) 5.1初拟传动方案 (10) 5.2选择步进电动机 (10) 5.3蜗轮蜗杆的设计 (10) 5.4中心轴强度校核 (11) 第六章刀架的电气设计 (16) 6.1刀架的电气控制 (16) 6.2回转刀架PLC控制 (17) 第七章总结 (20) 致谢 (20) 参考文献 (21)
2013届机械设计制造及其自动化（数控）毕业设计（论文） 数控车床自动回转刀架的设计 摘要数控机床为了能在工件一次装夹中完成多道甚至所有加工工序，以缩短辅助时间和减小多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。数控车床上的回转刀架就是一种最简单的自动换刀装置，这次设计的自动回转刀架具有转位快，定位精度高，切向扭矩大等特点，原理采用蜗杆传动，上下齿盘啮合，螺杆夹紧的工作原理。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 关键词: 数控车床回转刀架特点原理 绪论 毕业设计是培养学生实践的重要环节之一,它是在大学教学课程，机械课程设计，金工实习 3
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）。
图书分类号： 密级： 毕业设计(论文) 数控车床回转刀架的设计 THE DESIGN OF CNC LATHE ROTARY CUTTER 学生姓名王成 学院名称机电工程 专业名称机械设计制造与其自动化 指导教师毛瑞卿 2011年05月27日
徐州工程学院学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名：日期：年月日 徐州工程学院学位论文版权协议书 本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 论文作者签名：导师签名： 日期：年月日日期：年月日
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
**** 《数控加工工艺》课程设计说明书设计题目：方刀架数控加工工艺课程设计 专业：* * * * 班级：* * * * 学生姓名：* * * * 学号：* * * * 指导教师：* * * * 机电工程系 年月
《数控加工工艺》课程设计任务书
目录 绪论 (1) 第1章零件的分析 (2) 1.1 零件的作用 (2) 1.2零件图分析 (2) 1.3零件分析 (3) 1.4 工艺分析 (3) 第2章毛坯的确定 (4) 2.1确定毛坯余量公差 (4) 第3章工艺规程的拟定 (6) 3.1确定毛坯的制造形式 (6) 3.2 定位基准的选择 (6) 3.3粗基准的选择 (6) 3.4精基准的选择 (6) 第4章切削用量的选择 (7) 4.1确定切削用量 (7) 4.2加工余量与公差 (8) 第5章机械加工过程 (9) 结论 (10) 参考文献 (11) 数控加工工艺过程卡片 (12) 数控加工工序卡片 (14) 程序 (18)
绪论 数控加工工艺课程设计综合了机械制造工艺学和其它专业课知识，充分展现了学生在生产实习中的实践能力。本说明书是关于方刀架的一个简单工艺设计过程，在这次为期两个星期的设计，不仅让我们对所学课程进行了一次全面深入的总复习，而且为毕业设计提供了一次热身的机会，真正实现了理论联系实际。 就我个人而言，在这次设计中，我最大的收获是我懂得了要当一名合格的设计师是多么的不容易，在此谢谢老师和同学们在设计过程中给我的帮助。本课程设计通过方刀架零件图的分析，确定了该零件的毛坯材料及尺寸规格。通过对零件的加工工艺分析，确定了该零件的加工工艺路线，确定了该零件的加工工具，编写了详细的数控加工工艺文件：工艺过程卡片和工序卡片。 由于本人能力和经验有限，难免出现一些错误和不足。望老师指正批评！
机电一体化 课程设计计算说明书题目：自动回转刀架设计 系： 专业： 学生姓名： 指导教师： 20**年 6 月21日
目录 第1节自动回转刀架总体设计 (1) 1.1概述 (1) 1.2数控车床自动回转刀架的发展趋势 (1) 1.3自动回转刀架的工作原理 (2) 第2节主要传动部件的设计计算 (4) 2.1 蜗杆副的设计计算 (4) 2.2 蜗杆轴的设计 (6) 2.3 蜗轮轴的设计 (12) 2.4 中心轴的设计 (13) 2.5 齿盘的设计 (14) 2.6 轴承的选用 (16) 第3节刀架体的设计 (17) 第4节结论 (18) 致谢 (19) 参考文献 (20)
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。另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。电动刀 架是数控车床重要的传统结构，合理地选配电动刀架，并正确实施控制，能 够有效的提高劳动生产率，缩短生产准备时间，消除人为误差，提高加工精 度与加工精度的一致性等等。另外，加工工艺适应性和连续稳定的工作能力 也明显提高：尤其是在加工几何形状较复杂的零件时，除了控制系统能提供 相应的控制指令外，很重要的一点是数控车床需配备易于控制的电动刀架， 以便一次装夹所需的各种刀具，灵活方便地完成各种几何形状的加工。 数控刀架的市场分析：国产数控车床将向中高档发展，中档采用普及型数
数控车床自动回转刀架结构设计
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。本设计上刀体的锁紧与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
山东科技大学 专科毕业设计（论文）开题报告 题目数控车床自动回转刀架机电系统设计 学院名称电气信息系 专业班级机电一体化技术09-2 学生姓名 学号 200903216316 指导教师张山 填表时间：年月日 设计（论文） 题目 数控车床自动回转刀架机电系统设计 设计（论文）类型（划“√”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它√
一、本课题的研究目的和意义 数控车床的旋转刀架装置是机床本体的一个重要的组成部分。一个零件往往需要进行多工序的加工，目前，在制造一个零件的过程中，大量的时间用于更换刀具、装卸零件、测量和搬运零件等辅助时间上。我国现有的自动旋转刀架大部分是四工位电动刀架，它采用有端齿盘定位方式，由于刀位少，只能适用于工序较少，精度要求不太高的数控机床。 数控机床以其高效率在工业发展上发挥了重要的作用，数控车床为了能在工作的一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工作误差，刀架是数控车床的重要部件，它安装各种切削加工刀具，其结构直接影响机床的切削性能和工作效率 二、本课题的主要研究内容 (1).总体方案设计； (2).自动回转刀架机械系统设计； (3).自动回转刀架结构装配及原理分析； (4).自动回转刀架电气控制系统设计； （5）作系统方框图、单元图、原理总图； （6）写毕业设计报告（包括说明书和相应图纸）、准备毕业答辩；
三、文献综述（国内外研究情况及其发展） 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发展。目前国内数控刀架以电动为主，分为立式和卧式两种。立式刀架有四、六工位两种形式，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，就近换刀，用于全功能数控车床。另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。电动刀架是数控车床重要的传统结构，合理的选配电动刀架，并正确实施控制，能够有效地提高劳动生产率，缩短生产准备时间，消除人为误差，提高加工精度与加工精度的一致性等等。另外，加工工艺适应性和连续稳定的工作能力也明显提高:尤其是加工几何形状较复杂的零件时，除了控制系统能提供相应的控制指令外，很重要的一点是数控车床需配备易于控制的电动刀架，以便一次装夹所需的各种刀具，灵活方便的完成各种几何形状的加工。数控刀架的市场分析：国产数控车床今后将向中高档发展，中档采用普及型数控刀架配套，高档采用动力型刀架，兼有液压刀架，伺服刀架、立式刀架等品种，近年来需要量可达1000~1500台。数控刀架的高、中、低档产品市场数控刀架作为数控机床必须的功能部件，直接影响机床的性能和可靠性，是机床的故障的高发点。这就是要求设计的刀架具有转位快，定位精度高，专项扭矩大的特点。他的原理采用蜗杆传动，上下齿盘齿和，螺杆加紧的工作原理。 四、拟解决的关键问题 基于solidworks的刀架机械部分设计
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
目录 1设计任务 (2) 2设计要求 (2) 2.1总体方案设计要求 (2) 2.2其它要求 (3) 3进给伺服系统机械部分设计与计算 (3) 3.1进给系统机械结构改造设计 (3) 3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (3) 3.2.1确定系统的脉冲当量 (3) 3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (4) 3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (4) 4步进电动机的计算与选型 (11) 4.1步进电动机选用的基本原则 (11) 4.1.1步距角α (11) 4.1.2精度 (11) 4.1.3转矩 (11) 4.1.4启动频率 (12) 4.2步进电动机的选择 (12) 4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (12)
4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 ................................................................... 12 5电动刀架的选择 .................................................................................................................... 12 6控制系统硬件电路设计 ...................................................................................................... 19 6.1控制系统的功能要求 ................................................................................................... 19 6.2硬件电路的组成： ........................................................................................................ 19 6.3电路原理图 ..................................................................................................................... 20 7总结 ........................................................................................................................................... 21 8参考文献 . (22) 1设计任务 设计任务:将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床。 主要技术指标如下： 1) 床身最大加工直径400mm 2) 最大加工长度1000mm 3) X 方向（横向）的脉冲当量 mm/脉冲，Z 方向（纵向）脉冲 当量 mm/脉冲 4) X 方向最快移动速度v xmax =3000mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min 5) X 方向最快工进速度v xmaxf =400mm/min ，Z 方向为v zmaxf =800mm/min 6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm 01 .0=x δ02 .0=z δ
目录 1绪论 (2) 2自动回转刀架的工作原理 (3) 3 总体结构设计 (6) 3.1 减速机构的设计 (6) 3.2 上刀体锁紧与精定位机构的设计 (6) 3.3 刀架抬起机构的设计 (6) 4主要传动部件的设计计算 (8) 4.1 蜗杆副的设计计算 (8) 4.2 蜗杆轴的设计 (11) 4.3 蜗轮轴的设计 (17) 4.4 中心轴的设计 (18) 5 结论 (19) 参考文献 (23)
1 绪论 数控车床上使用的自动回转刀架是一种最简单的换刀装置，自动回转刀架是在一 定的空间范围内，能执行自动松开、转位、精密定位等一系列动作的一种机构。 本次课程设计中，主要进行了减速机构的设计，上刀体锁紧与精定位机构的设计，刀架抬起机构的设计，蜗杆副的设计计算，蜗杆轴的设计等部分。对数控机床回转刀架有了更深层次的了解。 自动回转刀架是在一定的空间范围内能执行自动松开、转位以及精密定位等一系列动作的一种机构。使用这种新的经济型数控系统功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。为了能在工件的一次装夹中完成多个工序加工，缩短加工辅助时间，减少多次安装所引起的加工误差，充分发挥数控机床的效率，采用“工序集中”的原则，采用自动回转刀架。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，为了保证转位之后具有髙的重复定位精度，自动回转刀架还需要选择可靠的定位方案和合理的定位结构。
2 自动回转刀架的工作原理 图2.1自动回转刀架的换刀流程 自动回转刀架的换刀流程如下：首先，刀架电动机正转，通过涡轮蜗杆减速，蜗杆正转，通过销连接，上盖圆盘旋转，继而端面齿错开。同时，上刀架抬起，然后上刀体旋转。霍尔元件触发后，刀架电动机反转。通过涡轮蜗杆减速，使螺杆反转，上刀体下降，粗定位。然后精定位。延时锁紧后电动机反转。
Boolean operations for 3D simulation of CNC machining of drilling tools Dani Tost*, Anna Puig, Llu?′s Pe′rez-Vidal Software Department, Polytechnical University of Catalonia, Spain Accepted 25 April 2003 Abstract This paper addresses the simulation of drilling tools CNC machining. It describes a novel approach for the computation of the boundary representation of the machined tools. Machining consists of a sequence of Boolean operations of difference between the tool and the grinding wheels through time. The proposed method performs the dynamic Boolean operations on cross sections of the tool and it reconstructs the 3Dmodel by tiling between the cross sections. The method is based on classical computational geometry algorithms such as intersection tests,hull computations, 2D Boolean operations and surface tiling. This approach is efficient and it provides user control on the resolution of the operations.Abstract This paper addresses the simulation of drilling tools CNC machining. It describes a novel approach for the computation of the boundary representation of the machined tools. Machining consists of a sequence of Boolean operations of difference between the tool and the grinding wheels through time. The proposed method performs the dynamic Boolean operations on cross sections of the tool and it reconstructs the 3Dmodel by tiling between the cross sections. The method is based on classical computational geometry algorithms such as intersection tests,hull computations, 2D Boolean operations and surface tiling. This approach is efficient and it provides user control on the resolution of the operations. q 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved. Keywords: CNC simulations; Bores machining; Computational