卧式数控车床刀架结构与驱动系统设计

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。

数控车床系统结构改造设计书数控车床系统结构改造设计书1. 设计目标本次数控车床系统结构改造的设计目标为：提高数控车床加工精度和稳定性，增加数控系统的功能和扩展性，提升生产效率和生产质量。

2. 现有车床结构分析数控车床的结构包括机身、进给系统、主轴系统、控制系统和刀具系统。

其中，机身的刚性决定着数控车床的加工精度和稳定性，而进给系统和主轴系统的精度和稳定性则是数控车床能否实现全自动加工的关键。

控制系统则决定了数控车床的加工精度和工作范围，刀具系统则决定了数控车床的工作效率和加工质量。

现有数控车床的结构不够合理，机身的刚性不够强，容易发生振动和位移，影响加工精度和稳定性。

进给系统和主轴系统的精度和稳定性也不够理想，容易产生误差和变形，导致加工品质下降。

控制系统的功能不能满足当前的加工需求，需要扩展出更多的加工功能。

刀具系统的切割效率不理想，加工速度不够快，切割质量不如人意。

3. 改造方案3.1 机身结构改造考虑到机身的刚性对加工精度的影响，本次改造将对现有机身结构进行增强和加固，利用更高强度的材料重新设计机身结构，并采用加强支撑和支撑背板的方式，使数控车床的结构更加稳定和牢固。

3.2 进给系统和主轴系统改造进给系统和主轴系统的精度和稳定性对数控车床的全自动加工有着至关重要的影响，因此，本次改造将针对进给系统和主轴系统的问题进行改进。

首先，更新进给系统的控制部分和传动设备，采用更加精密的减速器和伺服电机实现进给速度更加稳定和精确。

其次，针对主轴系统的问题，采用更加精密的轴承和主轴，实现主轴的转速稳定和运转平稳。

3.3 控制系统扩展控制系统的扩展将是本次改造的关键所在。

针对现有控制系统的不足，本次改造将引入更加先进的数控系统和相应的控制软件，实现更加灵活和多样化的加工需求，并提供更加人性化的操作界面，方便操作和管理。

3.4 刀具系统改进刀具系统的改进将提升数控车床的工作效率和加工质量。

本次改造将增加多条刀架，增强切割效率，并更新切割软件，实现更加高效和精准的切割操作。

数控车床的结构及简单操作一、实习目的1．了解数控车床的基本特点和机床坐标系。

2．熟悉FANUC 0i-TD 数控系统应用。

3．掌握数控车床常规操作方法，重点学习数控车床回零操作、手动对刀操作、工件坐标系设定、程序输入与编辑、自动加工等操作。

二、实习设备1．CK6120数控车床2．FANUC 0i-TD数控系统三、基础知识1．数控车床的特点与组成CK6120卧式数控车床由浙江大学辰光数控公司生产，是我校数控实训专用机床。

该机床采用机电一体化设计，外形美观，结构合理、用途广泛、操作方便，尤其是采用PC控制系统，可以更方便的进行系统升级及更换不同的数控系统。

该机床可实现自动控制，能够自动完成车削多种零件内外圆、端面、切槽、任意锥面、球面及各种公英制圆柱、圆锥螺纹等工序。

并配有完备的S、T、M功能，可以发生和接受多种信号，控制自动加工过程。

CK6120数控车床结构上是由床身、主轴箱、刀架、进给传动系统、液压系统、冷却系统及润滑系统等部分组成。

2．CK6120数控车床主要技术参数床身上最大工件回转直径¢310mm床身上最大加工直径¢200mm刀架上最大加工直径¢130mm最大工件长度 350mm棒料直径¢40mm加工公制螺纹范围 0.25-12mm主轴中心高（床身平轨至主轴中心） 166mm刀架纵向（Z坐标）最大行程 380mm刀架横向（X坐标）最大行程 150mmZ向进给速度（无级） 10-2000mm/minX向进给速度（无级） 5-1000 mm/minZ向快速移动速度 10-6000mm/minX向快速移动速度 5-3000 mm/min刀杆载面尺寸 20×20mm顶尖套筒内孔锥度莫氏3号顶尖套筒最大位移量 90mm主电机型号 YD112M-8/6/4功率 1.2/1.5/2.1 KW转速 710/950/1440 r/min 主轴转速510/680/810/1030/1080/1640r/min机床外形尺寸（长×宽×高） 1470×1120×1550 mm 3．机床坐标系CK6120数控车床可联动X、Z两个坐标轴，符合国际通用标准的笛卡尔右手直角坐标系。

目录1 数控车床的加工特点分析 (1)1.1 数控车床的优点 (2)1.2 数控车床加工特点 (2)1.3 适合数控车床加工的零件 (3)2 总体方案设计 (4)2.1 主传动的组成部分 (5)2.2 机床主要部件及其运动方式的选定 (6)2.3 机床参数的拟定 (6)2.4 各组成部件的特性与所应达到的要求 (9)3 机床主传动设计 (11)3.1 主要技术参数的确定 (11)3.2 电动机的选择 (19)3.3 齿轮传动的设计计算 (20)3.4 轴的设计计算 (22)4 横向进给系统的设计计算 (34)4.1 滚珠丝杠螺母副的选择计算 (34)4.2 步进电机的选择 (38)5.1 绘制控制系统结构框图 (41)5.2 选择中央处理单元（CPU）的类型 (42)5.3 存储器扩展电路设计 (42)5.４I/O接口电路及辅助电路设计 (43)参考文献 (48)致谢 (49)附录 (50)1 数控车床的加工特点分析1.1 数控车床的优点数控车床已越来越多的应用于现代制造业，并发挥出普通车床无法比拟的优势，数控车床主要有以下几优点：（1）传动链短，与普通车床相比主轴驱动不再是电机皮带齿轮副机构变速，而是采用横向和纵向进给分别由两台伺服电机驱动运动完成，不再使用挂轮、离合器等传统部件，传动链大大缩短。

（2）刚性高，为了与数控系统的高精度相匹配，数控车床的刚性高，以便适应高精度的加工要求。

（3）轻拖动，刀架（工作台）移动采用滚珠丝杠副，摩擦小，移动轻便。

丝杠两端的支承式专用轴承，其压力角比普通轴承大，在出厂时便选配好；数控车床的润滑部分采用油雾自动润滑，这些措施都使得数控车床移动轻便。

1.2 数控车床加工特点（1）自动化程度高，可以减轻操作者的体力劳动强度。

数控加工过程是按输入的程序自动完成的，操作者只需起始对刀、装卸工件、更换刀具，在加工过程中，主要是观察和监督车床运行。

但是，由于数控车床的技术含量高，操作者的脑力劳动相应提高。

简述数控车床结构数控车床是一种高精度、高效率的机床，它的结构设计和工作原理都非常复杂。

本文主要介绍数控车床的结构和组成部分，以及每个部分的功能和作用。

一、数控车床的结构数控车床的整体结构可以分为床身、主轴箱、进给箱、刀架、工作台等几个部分。

下面分别介绍每个部分的结构和作用。

1.床身床身是数控车床最基本的部分，它承载整个机床的重量和力量。

床身通常由铸铁或钢板制成，具有高强度和稳定性。

床身上安装了主轴箱、进给箱、刀架和工作台等组件。

2.主轴箱主轴箱是数控车床的核心部分，它包括主轴、主轴马达、主轴箱壳体、主轴前轴承和后轴承等组件。

主轴箱的主要作用是驱动工件旋转，完成车削加工。

3.进给箱进给箱是数控车床的另一个重要部分，它包括进给马达、进给螺杆、进给箱壳体、进给前轴承和后轴承等组件。

进给箱的主要作用是控制工件的进给速度和方向，完成车削加工。

4.刀架刀架是数控车床的切削部分，它包括主轴箱和进给箱中的伺服电机、刀架壳体、刀架座、刀杆、刀片等组件。

刀架的主要作用是控制刀具的位置和方向，完成车削加工。

5.工作台工作台是数控车床的工件支撑部分，它包括工作台床身、工件卡盘、工件支撑、工作台传动等组件。

工作台的主要作用是固定工件，并控制工件的旋转和进给。

二、数控车床的组成部分数控车床的组成部分主要包括数控系统、伺服系统、机械传动系统和液压系统等。

1.数控系统数控系统是数控车床的核心部分，它控制着整个机床的运动和加工过程。

数控系统包括硬件和软件两部分，硬件包括主板、数控器、显示屏等组件，软件包括编程软件、操作软件等组件。

数控系统可以实现自动化加工，提高生产效率和产品质量。

2.伺服系统伺服系统是数控车床的关键部分，它控制着刀架和进给箱的运动和位置。

伺服系统包括伺服电机、伺服驱动器、编码器等组件，它们通过信号传递和反馈控制实现精确的位置控制。

3.机械传动系统机械传动系统是数控车床的重要部分，它负责将电能转换成机械能，驱动主轴和进给箱的运动。

数控车床刀架原理
数控车床刀架原理是指数控车床上安装刀具的一种装置。

刀架是由刀体和刀杆组成的，通过刀体和刀杆之间的连接，将刀具固定在数控车床上，实现对工件的切削加工。

在数控车床刀架中，刀体起到承载刀具、进行定位和切削的作用。

刀体通常由刀座和刀片组成。

刀座是刀具的支撑部分，通过螺栓或夹紧装置与刀架的刀杆连接，使刀具能够保持稳定的位置。

刀片则是用于工件切削的部分，常见的有切削刀片、钻孔刀片、车削刀片等，根据不同的切削需求选择相应的刀片。

刀杆是将刀体连接到数控车床主轴上的部件。

刀杆通常由杆体和连接部分组成。

杆体一般是圆柱形，用于承载刀具及传递切削力。

连接部分则是与刀座相匹配的结构，可以是锥形插座、棱形插座或其他形式的连接接口。

通过刀杆的连接部分与刀座进行配合，使刀具能够稳定地固定在刀架上，与工件进行切削。

数控车床刀架的原理是在数控车床控制系统的指令下，通过调整刀架的位置和角度，实现对工件的精确切削。

数控车床通过发送指令，控制刀架沿着各个坐标轴进行线性或旋转运动，使切削刀具得以按指定的路径和深度切削工件。

通过改变刀架的位置和运动轨迹，可以实现不同形状和尺寸的切削加工。

总之，数控车床刀架的原理是通过刀体和刀杆的连接，将刀具固定在数控车床上，并通过控制系统的指令使刀架进行精确的运动，实现对工件的切削加工。

数控车床四⼯位电动⼑架设计数控车床四⼯位电动⼑架设计摘要：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。

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。

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电动⼑架的机械设计和应⽤继电-接触控制系统控制部分的设计。

并对以上部分运⽤CAD做图，对电动⼑架有更直观的了解。

最后的提出了对电动⼑架提出了意见和措施。

关键词：数控⼑架，电动⼑架，四⼯位Abstract:numerical control lathe, will in future development, the middle-grade high when to by supporting, high-grade nc cutter revised by both cutting, dynamic type hydraulic cutter, servo cutter, vertical cutter etc varieties, expected in recent years on the nc cutter demand will increase greatly. Nc cutter is the development trend of the development of numerical control lathe, along with, nc cutter began to change cutters quickly and electrohydraulic servo driver combined driving and direction. According to different targets, have four processing cutting, hexagonal cutter and eight (or more) can dise-type axial outfit knife knife, and other forms. Turn the tool carrier separately installs four, six or more tools, and press CNC equipment instructions change knife. This part of 4 Labour vertical electric mainly the mechanical design and application of cutting the relay - contact control system of control part of the design. And the above part of CAD do diagram, a more intuitive electric knife understanding. The final proposed to the electric cutter puts forward opinions and measures.Keywords: nc cutter, electric cutter, four locations引⾔数控机床是集机械、电⽓、液压、⽓动、微电⼦和信息等多项技术为⼀体的机电⼀体化产品。

数控车床驱动系统的安装与调试指导书一、引言数控车床是一种装备有数控装置的机床，能够通过数字编程来控制刀具在工件上的运动，实现自动加工工序的机床。

而数控车床驱动系统是数控车床的核心部件之一，负责控制刀架和刀具的运动。

本指导书旨在向用户提供数控车床驱动系统的安装与调试指导，以确保系统的正确安装和可靠运行。

二、安装前的准备工作1. 确保车床和驱动系统都处于关机状态，并断开电源。

2. 提前准备好所需的安装工具和设备，如扳手、螺丝刀、电缆等。

3. 仔细阅读驱动系统的产品说明书和安装手册，了解系统的组成和安装要求。

三、安装步骤1. 解包并检查设备：将驱动系统从包装箱中取出，检查是否有任何损坏或缺陷。

请务必保存所有包装材料和配件，以备之后的维修和保养。

2. 安装电源线：将驱动系统的电源线插入电源插座，并确保插头牢固连接。

3. 连接信号线：使用所提供的信号线将驱动系统与数控控制器连接。

依据系统的连接图和说明书，逐一连接各个信号线。

4. 安装驱动模块：根据系统的结构和布局，将驱动模块安装到指定位置。

使用所提供的螺丝和螺母将驱动模块牢固固定。

5. 连接电机：根据车床与驱动系统的配合，将电机与驱动系统连接。

确保连接正确无误，且电机固定可靠。

6. 接通电源：检查所有连接点是否牢固，并确保电源线与插座连接稳定。

接通电源，启动驱动系统，并观察指示灯是否亮起，以确认系统是否正常启动。

四、调试步骤1. 检查连接：仔细检查所有连接点，确保电机和控制器之间的连接正确稳定。

2. 参数设置：根据车床的具体参数和加工要求，在数控控制器上进行参数设置。

确保速度、行程、加速度等参数设置符合实际需求。

3. 轴向校准：采用数控控制器的校准功能，对车床的各个坐标轴进行校准。

校准时需注意安全，避免车床在校准过程中受到损坏。

4. 运行测试：在调试模式下，通过数控控制器发送指令，观察刀架和刀具的运动是否符合预期。

根据测试结果，对系统进行必要的调整和校准。

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。

摘要数控机床的出现对提高生产常理、改进产品质量以及改善劳动条件等已经发挥了重要的作用。

为了进一步压缩非切削时间，多数数控机床往往在一次装夹中完成多工序加工。

数控机床的刀架是机床的重要组成部分，数控刀架是数控车床最普遍的一种辅助装置，它可使数控车床在工件一次装夹中完成多种甚至所有的加工工序，以缩短加工的辅助时间，减少加工过程中由于多次安装工件而引起的误差，从而提高机床的加工效率和加工精度。

随着现代科学技术的发展，数控刀架向高智能化、高精度等方向发展。

刀架已不再是单纯的电动的，已是电液组合驱动和伺服驱动，能实现精确的控制，有效的提高劳动生产率，缩短生产时间。

数控刀架应具有良好的强度和刚度，这样才能提高加工精度，同时能承受加工的阻力，这就需要刀架有可靠的定位机构，同时刀架应具有很好的互换性，做好接口单元，这样提高刀架的可使用性，这样才能提高的刀架的生存能力，在这样一个知识的时代。

刀架的驱动通常是靠电机驱动，伺服在控制系统的的指挥下，其通过控制系统和驱动电路来实现。

由于反馈系统在刀架中的运用，相比较以前的开环系统，闭环系统具有很高的调节功能，大大的提高了刀架的换刀精度。

关键词：数控刀架、强度、刚度AbstactCNC machine tools have played an important role to improve the common sense of production 、the product quality and the working conditions. In order to compress the non-cutting time, the majority process of CNC tools are often completed in a single setup machining processes. CNC machine tool turret is an important part of the machine, CNC turret CNC lathes are the most common kind of assistive devices, it will enable the CNC lathe in the workpiece in a single setup, multiple or even all of the processing operation to shorten the processing auxiliary time, reduce errors caused by multiple installations of the workpiece during processing, thereby improving the machining efficiency and machining accuracy. With the development of modern science and technology, CNC turret to the development of high intelligence, high-precision direction. Is no longer pure electric turret is a combination of electro-hydraulic drive and servo-driven to achieve precise control, and improve labor productivity, shorten the production time.CNC turret should have good strength and stiffness, so as to improve the precision, can withstand the resistance of the processing, which needs turret reliable positioning mechanism, turret should have good interchangeability, good interfaceunit, so to improve the tool holder can be used, so in order to improve the tool carrier viability in an era of knowledge. The turret drive usually rely on motor drives, servo control system of command, control systems and driver circuit to achieve. Feedback system in the turret, compared to the previous open-loop system, closed-loop system has a high degree of regulatory function, greatly improve the turret tool change accuracy.Keywords:CNC turret、strength 、stiffness第一章绪论1.1数控刀架发展数控刀架最先起源于国外，作为数控机床的一部分，数控刀架于1959年诞生于美国卡耐•特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）。

目录第1节自动回转刀架总体设计 (1)1.1概述 (1)1.2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。

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。

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。