下载文档原格式
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，缩短了生产预备时刻，消除人工误差提高加工精度和加工精度的一致性等。
然而传统的一般车床换刀的速度慢、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，对一般机床的换刀装置进行改进，使该装置具有自动松开、转位、周密定位等功能。
此次要紧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操纵软件。
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，能够提高数控车床的效率，缩短加工时刻；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，电气操纵Design of automatic turret mechanical and electrical systemof CNC lathesAbstractThe 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, improveproduct 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 changerElectro-Mechanical Systems Electrical control目录1绪论 (1)1.1自动回转刀架的设计背景 (1)1.2自动回转刀架的市场分析 (2)1.3设计自动回转刀架的意义 (2)2自动回转刀架总体设计 (3)2.1总体方案的确定 (3)2.2减速机传动机构的确定 (4)2.3刀体锁紧与精定位机构的确定 (5)2.4抬起机构的确定 (5)3自动回转刀架机械部分设计 (6)3.1自动回转刀架的工作原理 (6)3.2蜗轮及蜗杆的设计及校核 (8)3.2.1蜗杆的选型 (9)3.2.2蜗杆副的材料 (10)3.2.3按齿面接触疲劳强度进行设计 (10)3.3蜗轮及蜗杆的要紧参数与几何尺寸 (12)3.4螺杆的要紧参数与几何尺寸 (14)3.4.1螺杆的设计计算 (14)3.5蜗杆轴的设计 (15)3.5.1蜗杆轴的材料选择，确定许用应力 (15)3.5.2按扭转强度初步估算轴的最小直径 (15)3.5.3确定各轴段的直径和长度 (16)3.5.4蜗杆轴的校核 (17)3.6蜗杆轴的轴承选用 (21)4自动回转刀架电气部分设计 (22)4.1硬件电路设计 (22)4.2操纵软件设计 (25)4.2.180C31单片机及其引脚讲明 (26)4.2.2 静态存储器6264的特性 (28)4.2.3 2764只读存储器的特性 (28)4.2.4 可编程并行I/O接口芯片8255的特性 (29)5结论 (33)6致谢 (34)7 .............................................. 参考文献35附录：转配图A0图纸一张、零件图A1、A2各五张（上刀体图、下刀体图上圆盘图、下圆盘图、刀架电气图、蜗轮、蜗杆图、螺杆图、空心轴图、发信盘图）1绪论1.1自动回转刀架的设计背景经济型数控是我国80年代科技进展的产物。
目录第1章设计任务 (3)1.1 设计总体任务 (3)1.2 设计参数 (3)1.3 设计内容 (3)1.4 设计任务 (3)第2章概述 (4)第3章总体设计方案 (5)3.1 减速传动机构的设计 (5)3.2 上刀锁紧与精定位机构的设计 (5)3.3 刀架抬起机构的设 (5)3.4自动回转刀架的工作原理 (5)第4章数控车床回转刀架机械部分设计 (8)4.1 蜗杆副的设计计算 (8)4.1.1蜗杆的选型 (8)4.1.2蜗杆副的材料 (8)4.1.3按齿面接触疲劳强度进行设计 (8)4.2滚动轴承的选项 (10)4.2.1概述 (10)4.2.2滚动轴承的选型 (11)4.2.3滚动轴承的配合 (11)4.2.4滚动轴承的密封 (11)第5章电气控制部分设计 (12)5.1 中央处理单元MS-89C51 (12)5.1.1 MCS-51单片机的结构和工作原理 (12)5.1.2 MCS-51单片机的工作方式 (15)5.2端口扩展单元8255的介绍 (17)5.3 键盘显示接口8279介绍 (24)5.4 硬件电路设计 (25)5.5 控制软件设计 (27)第6章总结 (29)第7章参考文献 (30)第1章设计任务一．设计任务题目：数控车床自动回转刀架机电系统设计任务：设计一台四工位的卧式自动回转刀架，适用于C616或C6132经济型数控车床。
二．设计参数推荐刀架所用电机的额定功率为90W，额定转速为1440r/min, 换刀时要求刀架转动的速度为30r/min。
三．设计内容1.总体结构设计2.主要传动部件的设计计算3.电气控制部分设计1）硬件电路设计2）控制软件设计4.编写设计说明书四．设计任务1.模拟整体设计方案2.机械结构装配图一张（A0图）3.控制系统设计要求完成一张A1图纸的硬件电路设计工作，设计控制系统的主要软件流程，对RAM 和I/O接口芯片进行详细编程。
4.设计说明书要求清楚地叙述整个设计过程和详细的设计内容，包括总体方案的分析，比较和确定机械系统的结构设计，主要零部件的计算与选型，控制系统的电路原理分析，软件设计的流程图以及相关程序等。
数控车床的六角回转刀架的机构设计结构设计第一章绪论1.1前言数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。
它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。
数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。
1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。
数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。
1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。
数控技术也叫计算机数控技术，它是采用计算机实现数字程序控制的技术。
这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。
由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入操作指令的存储、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。
传统的机械加工都是用手工操作普通机床作业的，加工时用手摇动机械刀具切削金属，靠眼睛用卡尺等工具测量产品的精度的。
现代工业早已使用电脑数字化控制的机床进行作业了，数控机床可以按照技术人员事先编好的程序自动对任何产品和零部件直接进行加工了。
这就是我们说的数控加工。
数控加工广泛应用在所有机械加工的任何领域，更是模具加工的发展趋势和重要和必要的技术手段。
由于数控机床要按照程序来加工零件，编程人员编制好程序以后，输入到数控装置中来指挥机床工作。
程序的输入是通过控制介质来的。
目前，制造业已经进入了数控化时代。
数控技术诞生于上世纪的后期，但是，数控技术的智能化、自动化发展的开端正是现在。
提高数控技术和生产力成为了各个各家、地区、企业使自己处于竞争中的有利地位的重要手段。
![毕业设计(论文)-fanuc数控车床的刀架控制系统设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s1/m/381bb21b6294dd88d1d26bbd.png)
毕业设计说明书课题名称：FANUC数控车床的刀架控制系统设计学生姓名学号二级学院（系）电气电子工程学院专业机电一体化技术班级指导教师起讫时间：2012年2月13日～2012 年4月 6 日课题名称:FANUC数控车床摘要六工位简易刀架是经济型车床上最常用的一种自动换刀机构。
刀架采用三相异步电动机驱动，刀位检测采用霍尔元件。
这种刀架只能单方向换刀，电动机正转换刀，反转锁紧。
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，其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。
因此数控车床的刀架设计的好与坏、效率高与低将直接影响到产品的加工时间和质量，进而影响到制造业的飞速发展。
本设计主要对总体结构设计、主要传动部件的设计和电气控制部分设计。
包括电气电路和控制软件的设计。
本设计的自动回转刀架控制系统电路简单，可靠性高，有效地解决了传统机床换刀主要依靠手工换刀，辅助时间长，精度不高，累积误差大，加工出的产品既费时且质量不如数控加工的问题，也为车床数控改造中的自动换刀问题提供一种有效的解决途径。
关键词：机械设计；刀架控制原理；刀架电气控制系统；自动换刀；自动回转刀架。
目录摘要 (I)第1章机械结构 (2)刀架总述 (2)数控车床刀架的分类 (2)数控车床刀架传动装置的原理与应用 (3)数控车床六工位刀架换刀工作原理 (8)第2章数控车刀架电气控制系统设计 (12)霍尔原理在刀架中运用的简单概述 (12) (13)六工位刀架梯形图 (14)第3章数控车刀架常见故障分析....... (15)数控车刀架机械与电气故障分析排除 (15)数控车床刀架常见故障的实例分析 (16)刀架使用注意事项 (17)第4章结论 (19)参考文献 (20)致谢 (21)附录 (22)第1章机械结构刀架总述数控刀架安装在数控车床的滑板上。
它上面可以装夹多把刀具，在加工中实现自动换刀刀架的作用是装夹车刀，孔加工刀具及螺纹刀具并能准确迅速的选择刀具进行对工件的切削。
8.4.1 自动换刀装置的形式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，目前常见的有以下几种。
1．回转刀架换刀数控机床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置，有四方刀架、六角刀架，即在其上装有四把、六把或更多的刀具。
回转刀架必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工的切削力：同时要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度。
图8-17为数控车床六角回转刀架，它适用于盘类零件的加工。
在加工轴类零件时，可以用四方回转刀架。
由于两者底部安装尺寸相同，更换刀架十分方便。
图8-17 数控车床六角回转刀架1－活塞2－刀架体3、7－齿轮4－齿圈5－空套齿轮6－活塞8－齿条9－固定插销10、11－推杆12－触头回转刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制，它的动作分为4个步骤：(1)刀架抬起当数控装置发出换刀指令后，压力油由a孔进入压紧液压缸的下腔，活塞1上升，刀架体2抬起，使定位用的活动插销10与固定插销9脱开。
同时，活塞杆下端的端齿离合器与空套齿轮5结合。
(2)刀架转位当刀架抬起后，压力油从c孔进入转位液压缸左腔，活塞6向右移动，通过联接板带动齿条8移动，使空套齿轮5作逆时针方向转动。
通过端齿离合器使刀架转过60º。
活塞的行程应等于齿轮5分度圆周长的1/6，并由限位开关控制。
(3)刀架压紧刀架转位之后，压力油从b孔进入压紧液压缸上腔，活塞1带动刀架体2下降。
齿轮3的底盘上精确地安装有6个带斜楔的圆柱固定插销9，利用活动插销10消除定位销与孔之间的间隙，实现反靠定位。
刀架体2下降时，定位活动插销10与另一个固定插销9卡紧，同时齿轮3与齿圈4的锥面接触，刀架在新的位置定位并夹紧。
这时，端齿离合器与空套齿轮5脱开。
(4)转位液压缸复位刀架压紧之后，压力油从d孔进入转位液压缸的右腔，活塞6带动齿条复位，由于此时端齿离合器已脱开，齿条带动齿轮3在轴上空转。
如果定位和夹紧动作正常，推杆11与相应的触头12接触，发出信号表示换刀过程已经结束，可以继续进行切削加工。
数控车床自动回转刀架随着数控技术的不断发展，数控车床的自动化程度也不断提高，其中数控车床自动回转刀架就是其中的一个重要组成部分。
数控车床自动回转刀架是一种高效、精确、快速的自动换刀系统，它可以自动地完成不同形状、不同尺寸的工件的加工，大大提高了数控车床的自动化程度和生产效率。
数控车床自动回转刀架是由几个主要部件组成的，包括刀棒、刀架、电机、编码器、控制系统等液压、气动元器件。
其中最核心的部件是刀架和电机，刀架可以实现刀具自动安装及换刀，而电机则为刀架提供动力，同时由编码器控制刀架的位置和角度。
在数控车床自动回转刀架的运行过程中，刀架会根据车床的运行状态和加工要求，自动地选择合适的刀具进行加工。
当需要换刀时，刀架会自动地将原有的刀具卸下并安装上新的刀具，完成刀具的快速准确换刀。
数控车床自动回转刀架具有诸多优点，其中最重要的就是其高效性。
相比于传统的手动换刀方式，数控车床自动回转刀架可以在瞬间完成刀具的换装，从而大大降低了换刀时的时间和人力成本。
此外，由于其自动化程度高，而且操作简便，所以可以有效地提高加工的精度和质量，使加工效率更高。
此外，数控车床自动回转刀架还具有较高的智能化水平，它可以通过控制系统实现自动化的刀具选择、安装、换刀和检测等功能。
其中，检测功能包括刀具磨损的监测和刀具状态的实时反馈，从而可以及时进行维护和更换。
除了高效、智能的特点外，数控车床自动回转刀架还具有良好的适应性和灵活性，可以适应多种加工要求和不同类型的工件加工。
同时，可以通过不同的编码器调整刀架的角度，从而使不同的刀具进行不同方向的加工，大大提高了加工的效率和精度。
总的来说，数控车床自动回转刀架是一种高效、精确、快速的自动化加工系统，它可以提高数控车床的自动化程度和生产效率，大大降低了加工成本和提高了加工质量。
在未来的发展中，数控车床自动回转刀架将会继续发挥其重要的作用，为工业生产的自动化和智能化奠定更加坚实的基础。
目录第一章引言 (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刀架的设计准则 (2)第二章数控车床自动回转刀架的设计 (3)2.1数控车床刀架应满足的要求 (3)2.2刀架的工作原理 (6)2.3步进电机的选用 (7)2.4蜗杆及蜗轮的选用与校核 (8)2.5蜗杆轴的设计 (10)2.6蜗轮轴的设计 (17)2.7中心轴的设计 (18)2.8齿盘的设计 (20)2.9轴承的选择 (23)第三章PLC控制单元设计 (26)3.1PLC与工业控制计算机（IPC）和集散控制系统（DSC）的比较 (26)3.2控制电路硬件接线图 (27)3.3PLC控制流程图 (31)总结 (32)参考文献 (33)第一章引言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。
其中，带刀库的数控加工中心自动换刀装置自1958年研制成功以来，其机械结构和控制方式不断得到改进和完善。
自动换刀装置时加工中心的重要执行机构，它的形式多种多样，目前常见的有更换主轴头换刀以及带刀库的自动换刀系统。
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（如图1-1）和卧式（如图1-2）两种。
立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。
毕业设计（论文）任务书指导教师签字：院长（系主任）签字：毕业论文（设计）开题报告毕业论文（设计）开题报告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 ofCNC lathesAbstractThe 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 automatic turret’sthe 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目录1绪论 (1)1.1自动回转刀架的设计背景 (1)1.2自动回转刀架的市场分析 (2)1.3设计自动回转刀架的意义 (2)2自动回转刀架总体设计 (3)2.1总体方案的确定 (3)2.2减速机传动机构的确定 (6)2.3刀体锁紧与精定位机构的确定 (7)2.4抬起机构的确定 (7)3自动回转刀架机械部分设计 (8)3.1自动回转刀架的工作原理 (8)3.2蜗轮及蜗杆的设计及校核 (11)3.2.1蜗杆的选型 (11)3.2.2蜗杆副的材料 (13)3.2.3按齿面接触疲劳强度进行设计 (14)3.3蜗轮及蜗杆的主要参数与几何尺寸 (16)3.4螺杆的主要参数与几何尺寸 (18)3.4.1螺杆的设计计算 (18)3.5蜗杆轴的设计 (18)3.5.1蜗杆轴的材料选择，确定许用应力 (18)3.5.2按扭转强度初步估算轴的最小直径 (19)3.5.3确定各轴段的直径和长度 (20)3.5.4蜗杆轴的校核 (21)3.6蜗杆轴的轴承选用 (25)4自动回转刀架电气部分设计 (26)4.1硬件电路设计 (26)4.2控制软件设计 (30)4.2.180C31单片机及其引脚说明 (32)4.2.2 静态存储器6264的特性 (34)4.2.3 2764只读存储器的特性 (36)4.2.4 可编程并行I/O接口芯片8255的特性 (37)5结论 (42)6致谢 (43)7参考文献 (45)附录：转配图A0图纸一张、零件图A1、A2各五张（上刀体图、下刀体图上圆盘图、下圆盘图、刀架电气图、蜗轮、蜗杆图、螺杆图、空心轴图、发信盘图）1绪论1.1自动回转刀架的设计背景经济型数控是我国80年代科技发展的产物。
摘要全面阐述了数控车床的结构原理，设计特点，论述了数控车床的设计计算过程，具体阐述如下：1、数控机床发展概述：数控机床及其特点，数控机床的工艺范围及加工精度，数控机床的经济分析，数控机床的发展趋向。
2、数控机床总体方案的制订及比较3、确定切削用量及选择刀具4、本文主要进行的是Φ320mm的数控车床总体设计及六角回转刀架设计关键词：车床，数控，伺服电机AbstractComprehensively elaborated numerical control lathe structure principle, design features, discusses the CNC lathes horizontal feed system design and calculation process, described specifically as follows:1, the development of CNC Machine Tools Overview: CNC machine tool and its characteristics, the process of NC machine tool and machining accuracy of NC machine tools, CNC machine tools of economic analysis, development trend.2, NC machine overall plan formulation and comparison3, determine the cutting parameters and selection of cutting tool4, this paper mainly carries on is Φ320mm CNC lathe design and transverse feeding design,Key Words: lathe, numerical control, servo motor, ball screw, a transverse feed目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第1章绪论 (1)1.1数控机床及其特点 (1)1.2数控机床的工艺范围及加工精度 (2)1.3 数控机床的经济分析 (3)1.4 数控机床的发展趋向 (4)第2章数控机床总体方案的制订及比较 (8)2.1 总体方案比较 (8)2.2 数控车床方案确定 (15)第3章确定切削用量及选择刀具 ........................................................ 错误！未定义书签。
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）。
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。
由于蜗杆副具有自锁功能，所以刀架可以稳定地工作。
蜗杆-涡轮减速销连接图：自动回转刀架的换刀流程上盖圆盘转动方向b)b)b)b)1-上盖圆盘 2-圆柱销 3-弹簧 4-上刀体 5-圆柱销 6-反靠销 7-反靠圆盘上盖圆盘转动方向上盖圆盘转动方向上盖圆盘转动方向主要传动部件的设计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=90W 。
,额定转速=1480r/min ，上刀体设计转速=40r/min ，蜗杆副的传动比i=/=37。
刀架从转位到锁紧时，需要蜗杆反向，工作载荷不均匀，启动时冲击较大，今要求蜗杆副的使用寿命=10000h 。
（1） 蜗杆的选型 GB/T10085-1988推荐采用渐开线蜗杆和锥面包络蜗杆。
本设计采用结构简单，制造方便的渐开线型圆柱蜗杆。
（2） 蜗杆副的材料 刀架中的蜗杆副传动的功率不大，但蜗杆转速干，一次，蜗杆的材料选用45钢，其螺旋齿面要淬火，硬度为45～55HRC,以提高其表面耐磨行；蜗轮的转速较低，其材料主要考虑耐磨性，选用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，采用金属模制造。
（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，进行载荷计算时，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 a(4-1)式中 a ——蜗杆副的传动中心距，单位mm ；K ——载荷系数；——作用在涡轮上的转矩，单位N.mm ；——弹性影响系数ZE ；[]——许用接触应力，单位为MPa。
从式4-1算出蜗杆副的中心距a之后，根据已知的传动比i=35，查表选择一个合适的中心距a值，以及相应的蜗杆，蜗轮参数。
1）确定作用在蜗轮上的转矩,设蜗杆头数=1，蜗杆副的传动效率η=0.8，由电动机的额定功率=90W，可以算出蜗轮传动的功率=η，再由蜗轮的转速=40r/min求得作用在蜗轮上的转矩=9.55=9.55=25.47N·m=22923N·mm2）确定载荷系数K 载荷系数K= KA KB K。
其中KA为使用系数，有表6-3查得，由于工作载荷不均匀，启动时冲击较大，因此取KA= 1.15；为齿向分布系数，因工作载荷在启动和停止时有变化，故取KB=1.15；为动载系数，由于转数不高。
冲击不大，可取K=1.05。
则载荷系数K=KA KB K ≈1.39使用系数3）确定弹性影响系数ZE，铸锡磷青铜蜗轮与钢蜗杆相配时，从有关手册查的弹性影响系数 ZE=160Mpa 1/2；4）确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径d1 和传动中心距a的比值d1/a=0.35。
查表的Zp=2.95）确定许用接触应力[] 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1金属模制造蜗杆螺旋齿面硬度大于45HRC可查表的蜗轮的基本许用应力=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；蜗轮转数=40r/min；蜗杆副的使用寿命=10000h。
则应力循环次数：N=60j n2 =2.4 ×10 7寿命系数：KHN =0.693许用接触应力：[σ ]=KHN×=186MPa6）计算中心距将以上各参数带入4-1，求得中心距：a = 47.1 mm查表取a=63，已知蜗杆头数=1，设模数m=1.6mm，得蜗杆分度圆直径d1=28mm。
这时d1/a=0.59，查表得接触系数=2.35。
因为较大，所以上述计算结果可用。
（4）蜗杆和涡轮的主要参数与几何尺寸由蜗杆和涡轮的基本尺寸和主要参数，算的蜗杆和涡轮的主要几何尺寸后，即可绘制蜗杆副的工作图。
1）蜗杆的参数与尺寸头数=1，模数m=1.6mm，轴向齿距=m=5.027mm 轴向齿厚=0.5m=2.514mm，分度圆直径=28，直径系数q==17.5，分度圆导程角==。
取齿顶高系数=1，径向间隙系数=0.2，则齿顶圆直径=+2m=31.2mm，齿根圆直径=-2m（+）=24.314mm。
2）涡轮参数与尺寸齿数=60，模数m=1.6mm，分度圆直径为=m=96mm，变位系数=[a-()/2]/m=0.6，涡轮喉圆直径为=+2m（）=101.12mm，涡轮齿根圆直径=-2m（-+）=94.08mm，涡轮咽喉母圆半径=a-/2=12.44mm。
（5）校核涡轮齿根弯曲疲劳强度即检验下式是否成立：=[]由蜗杆头数=1，传动比i=35，可以计算出涡轮齿数=i=35则涡轮的当量齿数：==35.17根据涡轮变位系数=0.6和当量齿数=35.17，查表的齿形系数=2.08螺旋角影响系数=1-=0.977根据涡轮的材料和制造方法，查表得涡轮基本许用弯曲应力：=56MPa涡轮的寿命系数：==0.702涡轮的许用弯曲应力：= =39.3MPa将数据带入得：可见，，涡轮齿根的弯曲强度满足要求。
2.螺杆的设计计算（1）螺距的确定刀架转位时，要求螺杆在转动约的情况下，上刀体的端面齿与下刀体的端面齿完全脱离;在锁紧的时候，要求上下端面的啮合深度达2mm。
因此，螺杆的螺距P应满足P>2.4mm，今取螺杆的螺距P=6mm。
（2）确定其他参数采用单头梯形螺杆，头数n=1，牙侧角= 150，外螺纹大径=50mm，牙顶间隙=0.5mm，基本牙型高度=0.5P=3mm，外螺纹牙高=3.5mm，外螺纹中径=47mm，外螺纹小径=43mm，螺杆螺纹部分长度H=50mm。
（3）自锁性能校核螺杆-螺母材料均用45钢，查表取摩擦系数f=0.11；再求得梯形螺旋副的当量摩擦角：= 6.50而螺纹升角：= 2.33小于当量摩擦角。
因此满足自锁条件。
