2020年数控车床自动回转刀架机电系统设计参照模板

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。

数控车床自动回转刀架机电系统设计数控车床自动回转刀架是一种经常用于车削加工中的设备，其主要作用是在切削过程中快速更换刀具。

为了实现自动化操作，我们可以设计一个机电系统来控制刀架的回转动作。

下面是一个关于数控车床自动回转刀架机电系统设计的概述，其中包括系统的组成、工作原理以及关键技术。

一、机电系统组成1.电机：用于驱动刀架的转动，一般采用步进电机或伺服电机；2.传动装置：将电机的旋转运动转化为刀架的回转运动；3.可编程控制器（PLC）：控制刀架的回转运动以及实现自动化操作；4.感应装置：用于检测刀架的位置，一般采用光电开关或接近开关；5.人机界面：用于人机交互的显示屏和按键。

二、工作原理1.工件加工：数控车床自动回转刀架机电系统安装在数控车床上，工作时根据加工工艺确定刀具的种类和数量，并将刀具安装在刀架上。

2.刀具选择：根据加工过程中所需的刀具类型，PLC通过人机界面接收到相关指令后，控制电机将刀架旋转至相应的刀具位置，光电开关或接近开关检测刀架是否到位。

3.切削过程：数控系统控制数控车床进行切削加工，当需要更换刀具时，PLC发送指令，电机带动刀架旋转至指定刀具位置，完成刀具的更换。

然后PLC再次发送指令，使数控车床继续进行切削加工。

4.刀具回收：加工结束后，刀架需要回到回收位置，等待下一次的切削操作。

三、关键技术1.传动装置设计：根据转速和转动力矩的要求，选择合适的传动方式（如齿轮传动、皮带传动等）来实现电机和刀架之间的动力传递及转动控制。

2.位置检测技术：光电开关或接近开关能够实现对刀架位置的准确检测，确保刀架到位后才能进行切削加工，提高工件加工的精度。

3.控制系统设计：PLC控制系统需要根据刀具种类和数量，编写相应的控制程序，实现自动化操作。

同时，可以根据需要增加串口或网络通信功能，方便与上位系统进行数据交互。

4.人机界面设计：人机界面需要简洁、直观、易用，使操作人员能够方便地进行刀具的选择和刀架的控制等操作。

数控车床自动回转刀架机电系统设计
数控车床自动回转刀架机电系统设计主要包括以下几个方面：
1. 自动回转刀架电机控制
自动回转刀架电机控制是数控车床中比较关键的部分，它直接影响到数控车床的加工精度和效率。

在设计自动回转刀架电机控制时，需要确定电机型号、绕组参数、电路连接方式、控制方式等，以实现自动回转刀架的精准控制。

2. 自动回转刀架位置检测
自动回转刀架位置检测是数控车床中另一个关键的部分，它用于检测自动回转刀架的具体位置，以便控制电机的启停和速度等。

在设计自动回转刀架位置检测时，可以采用光电开关、码盘、磁编码器等方式，根据具体应用场景进行选择。

3. 自动回转刀架驱动方式选择
在数控车床中，自动回转刀架的驱动方式主要有两种：机械驱动和电气驱动。

机械驱动的优点是结构简单，可靠性高，但是精度较低；电气驱动的优点是精度高，速度快，但是成本较高。

在设计自动回转刀架时，需要根据具体的加工要求和成本控制等因素进行选择。

4. 自动回转刀架控制程序设计
自动回转刀架控制程序设计是数控车床中最重要的部分，它决定了自动回转刀架的运行方式和加工效果。

在设计自动回转刀架控制程序时，需要根据具体的数控系统和加工件要求，编写相应的程序，控制自动回转刀架的速度、位置、刀具选择等。

同时，需要考虑程序的可扩展性和维护性，使之具有较高的稳定性和可靠性。

综上所述，数控车床自动回转刀架机电系统的设计需要综合考虑多方面因素，精细化设计和优化改进，以满足不同加工要求和应用场景。

图书分类号：密级：毕业设计(论文)数控车床回转刀架系统的设计THE DESIGN OF CNC LATHE ROTARYCUTTER学生姓名学院名称专业名称指导教师2011年05月27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AbstractConventional 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 related content study, CNC lathe turret to explore the composition and working principle of the general improvement of the machine tool change device, so that the device has an automatic release, transfer, precision positioning and other functions.In this paper, rotating turret lathe to complete the mechanical design of parts and electrical parts. Mechanical part is composed of various mechanical calculation and selection of parts, electrical parts for the preparation 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, Results Ju simple.Keywords Automatic rotary tool holder Tool changer Electro-Mechanical Systems Electrical control目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 数控车床的背景意义 (1)1.2 数控车床自动回转刀架的概述 (1)1.3 研究实际社会意义及应用效果 (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)4.1.1 蜗杆的选型 (8)4.1.2蜗杆的材料 (8)4.1.3 按齿面接触疲劳强度进行设计 (8)4.1.4 蜗杆和蜗轮的主要参数与几何尺寸 (10)4.2 蜗杆轴的设计 (11)4.2.1 蜗杆轴的材料选择，确定许用应力 (11)4.2.2 按扭转强度初步估算轴的最小直径 (11)4.2.3 确定各轴段的直径和长度 (12)4.2.4 蜗杆轴的校核 (12)4.2.5 键的选取与校核 (16)4.3 蜗轮轴的设计 (16)4.3.1 蜗轮轴材料的选择，确定需用应力 (16)4.3.2 按扭转强度，初步估计轴的最小直径 (16)4.3.3 确定各轴段的直径和长度 (17)4.4 中心轴的设计 (17)4.4.1 中心轴的材料选择,确定许用应力 (17)4.4.2 确定各轴段的直径和长度 (17)4.4.3 轴的校核 (18)4.5 齿盘的设计 (18)4.5.1 齿盘的材料选择和精度等级 (18)4.5.2 确定齿盘参数 (18)4.6 轴承的选用 (20)4.6.1 轴承的类型 (20)4.6.2 轴承的游隙及轴上零件的调配 (20)4.6.3 滚动轴承的配合 (21)4.6.4 滚动轴承的润滑 (21)4.6.5 滚动轴承的密封装置 (21)5 电气控制部分设计 (22)5.1 硬件电路设计 (22)5.1.1 收信电路 (23)5.1.2 发信号电路 (24)5.2控制软件的设计 (24)结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录 (30)附录1 (30)附录2 (30)附录3 (31)附录4 (31)附录5 (31)附录6 (32)1 绪论1.1 数控车床的背景意义经济型数控是我国80年代科技发展的产物。

郑州雨辰学院本科生毕业设计说明书题目：C6136数控车床回转刀架的设计指导教师：职称：学生姓名：学号：1334095854专业：机械设计制造及其自动化院（系）：机电工程学院答辩日期：20 年6月4日20 年5月31日摘要数控机床是按照含有机床(刀具)运动信息程序所指定的顺序自动执行操作的过程。

而计算机数控机床就是数控机床在计算机监控下进行工作。

它有很多优点，例如：可以在同一机床上通过一次装夹来完成多个操作，提高了生产效率等。

总体方案的设计：本设计主要是对C6136数控车床回转刀架进行设计，即以回转刀架为研究对象，对其机械部分和控制部分进行设计，选用的是六工位的刀盘和端面齿盘定位。

在机械部分设计中，首先对原有数控机床进行测绘，确定数控车床回转刀架的尺寸参数。

根据轴上所承受的需要请咨询学号数字企鹅力与强度设计出合理的蜗轮蜗杆和砖塔轴。

传动部分由液压驱动，在减速装置传动后带动蜗杆，再由蜗轮带动转塔轴旋转，端面齿盘和转塔轴链接，其上边有鼠牙盘，作用是脱齿分离、换刀、合齿定位。

而在控制系统设计过程中，根据数控机床的应用及PLC的编程方法对回转刀架进行编程设计从而对梯形图进行调试。

在整体的设计过程中要依据所学的理论知识和实践技能设计出合理的并满足加工要求的六工位回转刀架，能够有效提高原有机床的加工精度和生产效率，降低工人的劳动强度。

关键词：数控车床回转刀架自动换刀PLC编程AbstractCNC machine tools is according to contain machine tool (cutter) movement information program automatically perform specified order operation process. And the computer numerical control machine tool is the numerical control machine tool in computer work under surveillance. It has many advantages, such as: can be on the same machine done through a clamping multiple operations, improve the production efficiency, etc.Overall scheme design: This design is mainly the design of C6136 rotating turret lathe, namely to rotary tool holder as the research object, the mechanical part and control part of the design, selection of six position of cutter head and face gear disk location. In the design of mechanical parts, first of all, the original CNC machine tools to determine the size of the NC lathe. According to the axial force on the strength and design of worm gear and shaft reasonable pagoda.Transmission part is composed of a hydraulic drive and gear reducer to drive the worm and tower axis of rotation, face rat tooth disc and turn turret axis links further driven by the turbine to, at the top with mouse tooth disc, the role is separated tooth, tool change, tooth positioning. In the control system design process, according to the application of CNC machine tools and PLC programming method of rotary tool for programming the ladder diagram for debugging. In the overall design process to be reasonable and meet the processing requirements of the six station rotary tool based on what they have learned the theoretical knowledge and practical skills design, can effectively improve the processing precision and the production efficiency of the original machine, reduce the labor intensity of the workers.Key word: CNC lathe turret automatic tool change PLC programming目录1 绪论 (1)1.1 数控机床的发展 (1)1.2 数控刀架的发展趋势及方向 (1)2 设计的任务及要求 (3)2.1 C6136刀架数控改造设计的任务 (3)3 刀架改造的方案确定 (4)3.1 设计参数的确定 (4)3.2 改造方案的确定 (4)4 六工位刀架的改造设计 ................................................................. 错误！未定义书签。

目录目录----------------------------------------------------------------1第1节自动回转刀架总体设计--------------------------------------------------------------2概述-----------------------------------------------------------2数控车床自动回转刀架的发展趋势--------------------------------------------------2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蜗杆副的设计计算------------------------------------------------5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单片机的工作原理------------------------------------------------9刀架控制流程图--------------------------------------------------10第5节结论---------------------------------------------------------12参考文献------------------------------------------------------------14第3章刀架体的设计------------------------------------------------24第4章结论--------------------------------------------------------25致谢-----------------------------------------------------------------26参考文献-------------------------------------------------------------27附件清单-------------------------------------------------------------28摘要数控车床今后将向中高当发展，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，预计近年来对数控刀架需求量将大大增加。

题目：数控车床四工位回转刀架机电设计学号：姓名：谭海乐学历层次：专业：班级：指导老师：完成日期： 2010-01-01摘要数控车床为了能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，必须带有自动回转刀架。

根据装刀数量的不同，自动回转刀架分有四工位六工位和八工位等多种形式。

根据安装方式的不同，自动回转刀架可分为立式和卧式两种。

根据机械定位方式的不同，自动回转刀架又可分为端齿盘定位型和三齿盘定位型等。

其中断齿盘定位型换刀时刀架需抬起，换刀速度较慢且密封性较差，但其结构较简单。

三齿盘定位型又叫免抬型，其特点是换刀时刀架不抬起，因此换刀时速度快且密封性好，但其结构较复杂。

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。

为了保证转位具有高的重复定位精度，自动回转刀架还要选择可靠的定位方案和合理的定位结构。

自动回转刀架自动换刀时由控制系统和驱动电路来实现。

关键词：自动回转刀架，蜗轮蜗杆副，机电系统AbstractCNC lathe work order to be able to complete a fixture in many processes processing aids to reduce time, reduce installation time and again caused by processing errors, we must turn with automatic tool. Installed in accordance with the number of different knives, automatic revolving turret at position four of six and eight-station work spaces and other forms. According to the different installation methods, automatic rotary tool can be divided into two types of vertical and horizontal. Positioning means according to the different mechanical, automatic rotary tool set can be divided into client positioning tooth and three teeth, such as disk-based positioning. The interruption of tooth plate-type tool change position to be lifted when the tool carrier, tool change a slow and poor sealing, but its relatively simple structure. Tridentate known disk-based location-free lift-type, characterized by ATC when the tool is not lifted, so when the toolchange is fast and good seal, but its more complicatestructure.Automatic rotary tool in the structure must have good strength and rigidity to bear the rough at the time of cutting resistance. In order to ensure a high transposition of the repeat positioning accuracy, automatic rotary tool holder of the position would also like to choose a reliable and reasonable positioning program structure. Rotary Tool Automatic Tool Changer automaticallyby the control system and the drive circuit to achieve. Keywords: automatic rotary tool, vice worm,Electromechanical system目录第1章绪论 (2)1.1 课题综述 (2)1.1.1 科学意义和应用前景 (2)1.1. 2 设计思路 (3)第2章总体结构设计 (4)1.1减速传动机构的设计 (4)1.2 上刀体锁紧与精定位机构的设计 (4)1.3 刀架抬起机构的设计 (4)第3章自动回转刀架的工作原理 (5)第4章主要传动部件的设计计算 (8)1.1 蜗杆副的设计计算 (8)1.2 螺杆的设计计算 (12)第5章电气控制部分设计 (13)1.1 硬件电路设计 (13)1.2 控制软件设计 (15)致谢 (17)参考文献 (18)数控车床四工位回转刀架机电系统设计第一章第1节绪论1.1 综述1.1.1 科学意义和应用前景自动换刀系统是数控机床的重要组成部分。

毕业设计（论文）任务书1. 毕业设计（论文）的目的：运用制图软件对数控车床数控回转刀架进行测绘熟悉数控车床数控回转刀架内部结构掌握数控车床数控回转刀架的设计2．毕业设计（论文）任务的内容和要求（包括原始数据、技术指标、工作要求等）：1、对数控车床数控回转刀架进行测绘（需要进行解体测绘）3、将造型完成部件进行装配，完成刀架装配拓展功能：（发挥部分）使用ＵＧ运动仿真进行运动仿真运用4、上交光盘PＲＴ文件，任务书，进度表主要参数：（单位：mm）刀架底座：170*166*50旋转托盘：146*126*32（其他参数另附图纸）3．参考文献：《机械设计教程》机械工业出版社《数控机床使用说明书》数控机床实验室资料以及网上相关资料查询4．毕业设计（论文）进度计划教研室审核意见：主任年月日一、对虚拟制造的认识：际上有代表性的文献，对虚拟制造给出如下定义：虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质实现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上群组协同工作，实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验，以及企业各级过程的管理与控制等产品制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。

可以看到，“虚拟制造”虽然不是实际的制造，但却实现实际制造的本质过程，是一种通过计算机虚拟模型来模拟和预估产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题，提高人们的预测和决策水平，使得制造技术走出主要依赖于经验的狭小天地，发展到了全方位预报的新阶段。

虚拟现实（Virtual Reality）技术是使用感官组织仿真设备和真实或虚幻环境的动态模型生成或创造出人能够感知的环境或现实，使人能够凭借直觉作用于计算机产生的三维仿真模型的虚拟环境。

基于虚拟现实技术的虚拟制造（Virtual Manufacturing）技术是在一个统一模型之下对设计和制造等过程进行集成，它将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上。

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。

郑州工业安全职业学院毕业论文（设计）题目数控车床自动回转刀架设计姓名________ 源成坤_______________ 系别________机电工程系___________ 专业_________数控技术_____________ 年级____________08 级______________ 指导教师__________________________年月日毕业论文（设计）成绩评定表目录摘要 (4)ABSTACT (5)第一章引言 (6)第一节概述 (6)第二节数控车床自动回转刀架的发展趋势 (6)第三节本设计的主要内容 (7)第二章回转刀架方案选择 (8)第一节数控车床回转刀架的基本要求 (8)第二节数控车床立式回转刀架的结构特点 (8)第三节刀架参数的确定 (9)第四节动力源的选择及方案选择结果 (9)第三章回转刀架的工作原理及过程 (11)第一节回转刀架的构成 (11)第二节回转刀架的工作过程 (11)第四章传动机构的设计和标准件的选取 (13)第一节初拟传动方案 (13)第二节选择步进电动机 (13)第三节蜗杆蜗轮的设计 (14)第四节蜗杆轴的设计 (17)第五节中心轴的设计 (22)第六节齿盘的设计 (23)第七节联轴器的选择 (26)第五章安装调试和精度检验 (27)第一节安装调试 (27)第二节精度检验 (27)第三节维护与保养 (29)第四节故障及排除 (29)第六章总结 (31)致谢 (32)参考文献 (33)摘要数控车床的刀架是机床的重要组成部分。

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。

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。

本设计主要是对立式四工位电动刀架机械传动部分的设计，对关键零部件进行了设计校核，并运用AutoCAD软件，做出了回转刀架装配图，对电动刀架有了更直观的了解。

摘要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，预计近年来对数控刀架需求量将大大增加。

数控刀架的发展趋势是：随着数控机床的发展，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。

根据加工对象不同，有四方刀架、六角刀架和八（或更多）工位的圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。

回转刀架上分别安装四把、六把或更多刀具，并按数控装置的指令换刀。

本部分主要对四工位立式自动回转刀架的机械设计和软件控制系统控制部分的设计，并对以上机械部分运用CAD做图，对刀架有更直观的了解。

最后的提出了对刀架提出了意见和措施。

关键词：数控刀架，自动回转刀架，四工位ABSTRACTCNC lathe in the future will be high when the development of mid-range universal CNC tool used complementary, high-grade tool used dynamic, coupled by a hydraulic tool, servo tool carrier, tool carrier, such as vertical species, which is expected to number in recent years. The demand of control tool will significantly increase. The trend of development of CNC tool is: With the development of CNC Lathe, CNC turret tool change to the rapid, electro-hydraulic servo drive combination of drive and direction. According to the processing of different objects, there are four-party tool, tool holder and eight hexagonal (or more) position of the disc blade of axial loading and other forms tool. Were installed on the rotary tool holder 4, 6 or more tools, and NC ATC instructions. The main part of the four-stage vertical electric tool design and application of mechanical relay - access control system to control part of the design. Do plan to use CAD for electrical tool，through which I got more intuitive understanding. Finally I put forward my views on the electric tool .Keywords: CNC tool, Automatic Rotary Tool, Four -目录第1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)1.4 刀架的主要技术参数 (2)第2章数控车床自动回转刀架设计 (3)2.1刀架的工作原理 (4)2.2 步进电机的选用 (5)2.3 蜗杆及蜗轮的选用与校核 (6)2.4 蜗杆轴的设计 (8)2.5 蜗轮轴的设计 (14)2.6 中心轴的设计 (13)2.7 齿盘的设计 (16)2.8 轴承的选用 (17)3.0 刀架体的设计 (18)第3章控制系统的设计 (19)3.1、控制系统硬件电路接口设计 (19)3.2、控制系统软件设计 (23)第4章结论与展望 (25)参考文献 (26)致谢 (27)第1章绪论1.1概述数控机床的刀架是机床的重要组成部分。

1.4 小结对数控车床自动回转刀架的机电系统进行研究和设计，并通过对四工位刀架的设计，分别加强对其组成部分即机械总体结构、工作原理的认识。

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。

对于自动回转刀架，根据装刀数量的不同，自动回转刀架分有四工位、六工位和八工位等形式。

根据安装的不同方式，自动回转刀架可分为立式和卧式，而根据机械定位方式不同，自动回转刀架又可分为端齿盘定位型和三齿盘定位型等，其中端齿盘定位型换刀时需要将刀架抬起，换刀速度较慢且密封性差，但其结构简单。

三齿盘定位叫免抬型.其特点时换刀时刀架不用抬起，因此换刀速度快且密封性好，但其结构复杂。

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。

自动回转刀架的自动换刀由控制系统和驱动电路来实现的。

2 总体结构设计2.1 电动机的选择[2][3][4]电动机选择三相异步电动机，额定功率为80W，额定转速为1440r/min。

2.2 减速传动机构的设计[1]由于三相异步电动机的转速太快，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，采用蜗杆副减速是最佳选择。

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。

2.3 上刀体锁紧与精定位机构的设计[5]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，其锁紧与定位珠精度将直接影响到工件的加工精度。

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转动；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，完成转位工作。

数控车床自动回转刀架机电系统的设计涉及机械结构、电气控制和编程等多个方面。

以下是设计该系统时需要考虑的关键要点：
1. 机械结构设计
-设计回转刀架的结构，包括支撑轴承、回转机构等，确保其稳定可靠地进行自动回转；
-确定回转角度范围和精度要求，根据加工需求设计相应的回转机构。

2. 电气控制系统设计
-选择合适的电机作为驱动源，考虑其扭矩、速度和精度等参数；
-设计控制电路，包括限位开关、传感器等，用于检测刀架位置和控制回转动作；
-配备必要的安全装置，例如急停按钮、防护罩等，确保操作安全。

3. PLC/数控系统编程
-编写程序实现自动回转功能，包括控制电机驱动、位置检测、回转角度设定等；
-考虑编程中的异常情况处理，例如限位保护、电机故障等。

4. 人机界面设计
-如果需要，设计操作界面用于设定回转角度、启动自动回转等操作；-界面设计应直观友好，便于操作员使用。

5. 性能测试与调试
-进行机械部件的装配和调试，确保回转刀架运动平稳、精度满足要求；
-对电气控制系统进行联调和功能测试，验证自动回转功能的准确性和稳定性。

6. 安全考虑
-确保机械结构和电气系统符合相关安全标准和规定；
-检查系统运行过程中可能存在的安全隐患，并采取相应的安全措施。

设计数控车床自动回转刀架机电系统需要综合考虑机械、电气、控制等多个方面，确保系统能够稳定可靠地实现自动回转功能，并且满足加工工艺的要求。

在设计过程中，需要充分考虑系统的易用性、安全性和可靠性。

目录设计任务 (1)总体结构设计 (2)自动回转刀架的工作原理 (2)主要传动部件的设计 (3)电器控制部分的设计 (13)参考文献 (20)一、设计任务题目：数控车床自动刀架PLC控制系统设计任务：设计一台四工位立式回转刀架，适用于CA6132数控车床。

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120W，额定转速1440r/min，换刀时要求刀架转动的速度为40r/min。

二、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。

自动回转刀架的传动机构示意图，详细的装配图在图纸上。

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第3章刀架体的设计------------------------------------------------24第4章结论--------------------------------------------------------25致谢-----------------------------------------------------------------26参考文献-------------------------------------------------------------27附件清单-------------------------------------------------------------28摘要数控车床今后将向中高当发展，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，预计近年来对数控刀架需求量将大大增加。

摘要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，预计近年来对数控刀架需求量将大大增加。

数控刀架的发展趋势是：随着数控机床的发展，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。

根据加工对象不同，有四方刀架、六角刀架和八（或更多）工位的圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。

回转刀架上分别安装四把、六把或更多刀具，并按数控装置的指令换刀。

本部分主要对四工位立式自动回转刀架的机械设计和软件控制系统控制部分的设计，并对以上机械部分运用CAD做图，对刀架有更直观的了解。

最后的提出了对刀架提出了意见和措施。

关键词：数控刀架，自动回转刀架，四工位ABSTRACTCNC lathe in the future will be high when the development of mid-range universal CNC tool used complementary, high-grade tool used dynamic, coupled by a hydraulic tool, servo tool carrier, tool carrier, such as vertical species, which is expected to number in recent years. The demand of control tool will significantly increase. The trend of development of CNC tool is: With the development of CNC Lathe, CNC turret tool change to the rapid, electro-hydraulic servo drive combination of drive and direction. According to the processing of different objects, there are four-party tool, tool holder and eight hexagonal (or more) position of the disc blade of axial loading and other forms tool. Were installed on the rotary tool holder 4, 6 or more tools, and NC ATC instructions. The main part of the four-stage vertical electric tool design and application of mechanical relay - access control system to control part of the design. Do plan to use CAD for electrical tool，through which I got more intuitive understanding. Finally I put forward my views on the electric tool .Keywords: CNC tool, Automatic Rotary Tool, Four -目录第1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)1.4 刀架的主要技术参数 (2)第2章数控车床自动回转刀架设计 (3)2.1刀架的工作原理 (4)2.2 步进电机的选用 (5)2.3 蜗杆及蜗轮的选用与校核 (6)2.4 蜗杆轴的设计 (8)2.5 蜗轮轴的设计 (14)2.6 中心轴的设计 (13)2.7 齿盘的设计 (16)2.8 轴承的选用 (17)3.0 刀架体的设计 (18)第3章控制系统的设计 (19)3.1、控制系统硬件电路接口设计 (19)3.2、控制系统软件设计 (23)第4章结论与展望 (25)参考文献 (26)致谢 (27)第1章绪论1.1概述数控机床的刀架是机床的重要组成部分。