高等教育自學考試畢業(yè)設計（論文）題目數(shù)控車床自動回轉刀架設計專業(yè)班級機電一體化姓名指導教師姓名、職稱所屬助學單位2010年3月20日目錄1概論111數(shù)控車床的組成112數(shù)控車床的工作原理113數(shù)控車床的發(fā)展趨勢114本章小結12數(shù)控車床自動換刀裝置121自動換刀裝置的形式1211更換主軸頭換刀2212帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)2213自動回轉刀架換刀222自動回轉刀架換刀的優(yōu)點223自動回轉刀架的分類224自動回轉刀架換刀的技術要求225自動回轉刀架的四個基本動作326本章小結33自動回轉刀架的PLC系統(tǒng)設計331自動回轉刀架的PLC程序的作用332電動回轉刀架具體工作過程333控制系統(tǒng)設計3331控制系統(tǒng)電路硬件接線圖4332PLC控制流程圖4333PLC軟件設計534本章小結64刀架進給運動伺服系統(tǒng)的設計641刀架進給伺服系統(tǒng)各組成部分的功能6411伺服驅動裝置的作用6412伺服電機的作用6413檢測裝置的作用642刀架運動執(zhí)行裝置743本章小結75自動回轉刀架的機械結構與電氣設計751總體結構設計7511減速傳動機構的設計7512上刀體鎖緊與精定位機構的設計8513刀架抬起機構的設計852自動回轉刀架的機械結構設計8521液壓原理8522機械結構9523刀架主要零件設計95231動齒盤與靜齒盤95232刀架定位精度及重復定位精度95233花鍵軸105234防水、防塵設計105235控制方式105236活塞10524刀架驅動形式1053自動回轉刀架主要傳動部件的設計計算10531蝸桿副的設計計算115311蝸桿的選型115312蝸桿副的材料115313按齒面接觸疲勞強度進行設計115314蝸桿和渦輪的主要計算參數(shù)和幾何尺寸135315校核渦輪齒根彎曲疲勞強度13532蝸桿的設計計算145321渦距的確定145322其它參數(shù)的確定155323自鎖性能校核1554自動回轉刀架電氣控制設計15541硬件收信電路15542硬件發(fā)信電路1755本章小結176總結與展望18致謝18參考文獻19摘要數(shù)控車床的出現(xiàn)對提高生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質量以及改善勞動條件等發(fā)揮了重要的作用,為了進一步壓縮非切削時間，數(shù)控機床正朝著一臺機床在一次裝夾中完成多工序加工的發(fā)展方向。在這類多工序的數(shù)控機床中必須帶有自動換刀裝置，在多工序數(shù)控機床出現(xiàn)之后，又逐步發(fā)展和完善了各類回轉刀具的自動更換裝置，擴大了換刀數(shù)量，快速準確的實現(xiàn)了換刀操作。數(shù)控車床上使用的自動回轉刀架是一種在一定的空間范圍內(nèi)，能執(zhí)行自動松開、轉位、精密定位等一系列動作的一種機構。本設計主要論述一種多工位液壓數(shù)控自動回轉刀架的設計原理、機械結構及自動控制方式。關鍵詞數(shù)控車床、換刀、PLC、伺服系統(tǒng)、刀架ABSTRACTTHEEMERGENCEOFCNCLATHETOINCREASEPRODUCTIVITY,IMPROVEPRODUCTQUALITYANDIMPROVEWORKINGCONDITIONSPLAYANIMPORTANTROLE,INORDERTOFURTHERREDUCENONCUTTINGTIME,NUMERICALCONTROLMACHINETOOLISMOVINGINAMACHINEDURINGASETUPPROCESSTOCOMPLETEMULTIPROCESSINGDEVELOPMENTINSUCHMULTIPROCEDUREMUSTBEOFCNCMACHINETOOLSWITHAUTOMATICTOOLCHANGEDEVICE,THEADVENTOFMULTIPROCESSCNCMACHINETOOLS,BUTALSOTHEPROGRESSIVEDEVELOPMENTANDPERFECTIONOFTHEVARIOUSTYPESOFROTARYAUTOMATICTOOLCHANGER,EXPANDINGTHENUMBEROFTOOLCHANGING,FASTANDACCURATEIMPLEMENTATIONOFTHETOOLCHANGEOPERATIONCNCLATHETURRETUSEDINAUTOROTATIONISACERTAINSPATIALSCALE,CANPERFORMAUTOMATICRELEASE,TRANSLOCATION,PRECISIONPOSITIONINGANDASERIESOFACTIONSOFANINSTITUTIONTHISPAPERDISCUSSESTHEDESIGNOFAMULTISTATIONAUTOMATICROTARYHYDRAULICCNCTURRETDESIGNPRINCIPLE,MECHANICALSTRUCTUREANDAUTOMATICCONTROLMETHODSKEYWORDSCNCLATHE,TOOLCHANGER,PLC,SERVOSYSTEM,TURRET數(shù)控車床的自動回轉刀架設計1概論11數(shù)控車床的組成數(shù)控車床主要由主軸箱、床鞍、尾架、刀架、對刀儀、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)及數(shù)控裝置組成。12數(shù)控車床的工作原理在數(shù)控加工中，編程人員首先按照零件加工的技術要求和工藝要求，編寫零件的加工程序，并將加工程序輸入到數(shù)控裝置，數(shù)控裝置對加工程序進行相應譯碼和運算，并將處理結果送到機床各個坐標的伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)接收來自數(shù)控裝置輸出的指令信息并且經(jīng)過功率放大后，帶動機床移動部件按照規(guī)定的軌跡和速度運動，從而使機床自動加工出符合圖紙要求的零件。13數(shù)控車床的發(fā)展趨勢數(shù)控車床的出現(xiàn)對提高生產(chǎn)率改善產(chǎn)品質量以及改善勞動條件等發(fā)揮了重要的作用，為了進一步壓縮非切削時間，數(shù)控機床正朝著一臺機床在一次裝夾中完成多工序加工的發(fā)展方向。在這類多工序的數(shù)控機床中必須帶有自動換刀裝置，在多工序數(shù)控機床出現(xiàn)之后，逐步發(fā)展和完善了各類回轉刀具的自動更換裝置，擴大了換刀數(shù)量，以便有可能實現(xiàn)更復雜的換刀操作。14本章小結數(shù)控車床是集機械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項技術為一體的機電一體化產(chǎn)品，是提高制造業(yè)的產(chǎn)品質量和勞動生產(chǎn)率必不可少的重要手段，數(shù)控車床為了能在工件的一次裝夾中完成多工序加工，縮短輔助時間，減少多次安裝所引起的加工誤差，必須帶有自動回轉刀架。2數(shù)控車床自動換刀裝置21自動換刀裝置的形式自動換刀裝置是加工中心的重要執(zhí)行機構，它的形式多種多樣，目前常見的有以下三種更換主軸頭換刀、帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)、自動回轉刀架換刀。211更換主軸頭換刀更換主軸頭換刀在帶有旋轉刀具的數(shù)控機床中，更換主軸頭是一種簡單換刀方式。主軸頭通常有臥式和立式兩種，而且常用轉塔的轉位來更換主軸頭，以實現(xiàn)自動換刀。在轉塔的各個主軸頭上，預先安裝有各工序所需的旋轉刀具。當發(fā)出換刀指令時，各主軸頭依次地轉到加工位置，并接通主軸運動，使相應的主軸帶動刀具旋轉，而其他處于不加工位置上的主軸都與主運動脫開。212帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)由刀庫和刀具交換機構組成。首先把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標準刀柄上，在機外進行尺寸預調(diào)整后，按一定的方式放入刀庫中去。換刀時先在刀庫中進行選刀，并由刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀具，在進行交換刀具之后，將新刀具裝入主軸，把舊刀具放回刀庫。存放刀具的刀庫具有較大的容量，它既可以安裝在主軸箱的側面或上方，也可作為單獨部件安裝到機床以外，并由搬運裝置運送刀具。213自動回轉刀架換刀自動回轉刀架換刀數(shù)控車床使用的回轉刀架是最簡單的自動換刀裝置，有四方刀架、六角刀架，即在其上裝有四把、六把或更多的刀具，自動回轉刀架的換刀動作是由液壓系統(tǒng)通過電磁換向閥和順序閥進行控制的。22自動回轉刀架換刀的優(yōu)點傳統(tǒng)的車床例如CA6140的刀架上只能裝一把刀，換刀的速度慢，換刀后還須重新對刀，并且精度不高，生產(chǎn)效率效率低，不能適應現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，因此有必要對機床的換刀裝置進行改進，數(shù)控車床上使用的自動回轉刀架是一種最簡單的換刀裝置，自動回轉刀架是在一定的空間范圍內(nèi)能執(zhí)行自動松開、轉位、精密定位等一系列動作的一種機構，使數(shù)控車床能在工件的一次裝夾中完成多工序加工，縮短輔助時間，減少多次安裝所引起的加工誤差。23自動回轉刀架的分類根據(jù)裝刀數(shù)量的不同，自動回轉刀架分有四工位六工位和八工位等多種形式。根據(jù)安裝方式的不同，自動回轉刀架可分為立式和臥式兩種。根據(jù)機械定位方式的不同，自動回轉刀架又可分為端齒盤定位型和三齒盤定位型等。24自動回轉刀架換刀的技術要求自動回轉刀架在結構上必須具有良好的強度和剛性，以承受粗加工時的切削抗力。為了保證轉位具有高的重復定位精度，自動回轉刀架還要選擇可靠的定位方案和合理的定位結構。自動回轉刀架的自動換刀時由控制系統(tǒng)和驅動電路來實現(xiàn)的。25自動回轉刀架的四個基本動作回轉刀架的全部動作由液壓系統(tǒng)通過電磁換向閥和順序閥進行控制，它的動作分為四個步驟刀架抬起、刀架轉位、刀架壓緊、轉位液壓缸復位。26本章小結刀架是直接完成切削加工的執(zhí)行部件，刀架進給運動采用伺服電動機驅動滾珠絲杠來實現(xiàn)，所以，刀架在結構上必須具有良好的強度和剛度，以承受粗加工時的切削抗力。由于切削加工精度在很大程度上取決于刀尖位置，所以要求數(shù)控車床選擇可靠的定位方案和合理的定位結構，以保證有較高的重復定位精度。此外，刀架的設計還應滿足換刀時間短、結構緊湊和安全可靠等要求。數(shù)控車床是一種高度自動化的機床，它的刀架一般都采用自動（電氣或液壓）的轉位方式。按換刀方式的不同，數(shù)控車床的刀架系統(tǒng)主要有更換主軸頭換刀、帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)、自動回轉刀架換刀等多種形式。由于自動回轉刀架具有剛度大、重復定位精度高、結構簡單等一系列優(yōu)點，所以自動回轉刀架在生產(chǎn)工業(yè)中被廣泛的使用著。3自動回轉刀架的PLC系統(tǒng)設計31自動回轉刀架的PLC程序的作用經(jīng)濟型數(shù)控車床都配有電動回轉刀架，回轉刀架除了必須具有良好的強度和剛度，以承受粗加工的切削力和定位精度外，同時通過數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置PLC或獨立PLC和控制電路完成回轉刀架的自動回轉及找刀定位的全部動作，所以自動回轉刀架的PLC程序設計對刀架的運行效率和穩(wěn)定性具有重要的作用。32電動回轉刀架具體工作過程電動刀架一般有四工位或六工位，由電動機、機械換刀機構、發(fā)訊盤等組成，當系統(tǒng)發(fā)出換刀信號，刀架電機正轉，通過減速機構和升降機構將上刀體上升至一定位置，離合盤起作用，帶動上刀體旋轉到所選擇刀位，發(fā)訊盤發(fā)出刀位到位信號，刀架電機反轉，完成初定位后上刀體下降，齒牙盤嚙合，完成精確定位，并通過升降機構鎖緊刀架。33控制系統(tǒng)設計刀架的換刀過程通過PLC對控制刀架的所有IO信號進行邏輯處理及計算，實現(xiàn)刀架的順序控制，另外為了保證換刀能夠正確進行，系統(tǒng)還要設置一些相應的系統(tǒng)參數(shù)來對換刀過程進行調(diào)整。本設計采用西門子S7200編程軟件進行程序設計。331控制系統(tǒng)電路硬件接線圖刀架電氣控制部分如圖1所示。圖1中的A是刀架控制的主電路，主要是通過控制刀架電機的正轉和反轉來控制刀架的正轉和反轉；圖B是刀架控制的PLC輸入輸出控制回路。每把刀具都有一固定刀號，通過霍爾開關一般為NPN型，因此我們在接入PNP型PLC時要并接一電阻進行到位檢測。AB圖1刀架控制原理圖332PLC控制流程圖數(shù)控刀架換刀有兩種模式，一種是手動換刀，另一種是通過T指令進行自動換刀。手動換刀是指將機床調(diào)至手動狀態(tài)，通過刀位選擇按鍵進行目的刀位選擇，有的系統(tǒng)是利用波段開關的形式進行實現(xiàn)，有的系統(tǒng)是利用記數(shù)的形式來實現(xiàn)，比如說通過檢測刀位選擇信號的狀態(tài)，如果按下刀位選擇按鍵，計數(shù)器的數(shù)值會發(fā)生改變，系統(tǒng)選擇也會發(fā)生相應的改變。也可以采用單鍵換刀，一個短促的按鍵可以換下一個刀位。T指令換刀是直接通過編程刀號作為目的刀位進行換刀。刀架電機順時針旋轉時為選刀過程，逆時針旋轉時為鎖緊過程，選刀監(jiān)控時間和鎖緊監(jiān)控時間由PLC定時器決定。其控制流程如圖2。圖2換刀程序流程圖333PLC軟件設計PLC程序部分包括換刀刀號或編程刀號的讀入、刀位判斷比較、正轉尋刀監(jiān)控及反轉鎖緊延時監(jiān)控等，自動換刀部分梯形圖如圖3。圖3是自動換刀控制的PLC梯形圖，在梯形圖中，用字節(jié)傳送指令將當前刀位開關信號I00一L03轉換成當前刀號存放到TC中，在T選通信號的作用下，將指令刀號TP和當前刀號TC進行比較，如果不相等則置位Q00，復位Q01，KM1吸合，刀架電機正轉架開始旋轉；刀架在正向旋轉的過程中不停的對刀位輸入信號進行檢測，每把刀具各有一個霍爾位置檢測開關，各刀具按順序依次經(jīng)過發(fā)磁體位置產(chǎn)生相應的刀位信號。當產(chǎn)生的刀位信號和指令刀號相一致的時候，PLC認為所選刀具已經(jīng)到位。刀具到位以后，刀架仍繼續(xù)正向旋轉一段時間，這一時間由時間繼電器T7設定，不能過長，過長會造成手動或自動換刀時目的刀位不正確，過短對有些刀架會造成換不到位，特別是手動換刀時會找不到下一個刀位而在原位轉換，這個時間的設定在調(diào)試時具體調(diào)定。自動換刀時延時一段時間以后，Q00復位，Q01置位，電機停止正向旋轉，架開始反轉，反轉過程其實就是刀架鎖緊的過程，此過程延續(xù)一段時間，直到刀架鎖緊到位，但反轉時間不宜過長或過短。過長就有可能燒壞電機或造成電機過熱空開跳閘，時間過短有可能造成刀架不能夠鎖緊。刀架鎖緊以后，整個換刀過程結束。當然，在梯形圖的設計中還要考慮一些保護和安全因素，如刀架電動機長時間旋轉，而檢測不到刀位信號，則認為刀架出現(xiàn)故障，立即停止刀架電動機，以防止將其損壞并報警提示；刀架電動機過熱報警時，停止換刀過程，并禁止自動加工等。圖3自動換刀梯形圖34本章小結自動換刀控制的PLC程序在實際應用中靈活性強可靠性高，在調(diào)試中根據(jù)不同的刀架性能，配合數(shù)控系統(tǒng)，可靈活地修改刀位數(shù)、正轉尋刀監(jiān)控時間、正轉找到刀位后的延遲時間、和反轉鎖緊監(jiān)控時間等，使刀架的運行效率高并穩(wěn)定可靠。4刀架進給運動伺服系統(tǒng)的設計41刀架進給伺服系統(tǒng)各組成部分的功能刀架是直接完成切削加工的執(zhí)行部件，刀架進給運動采用伺服電動機驅動滾珠絲杠來實現(xiàn)。進給伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的四肢，執(zhí)行來自CNC裝置的運動指令。進給伺服系統(tǒng)由伺服驅動裝置、伺服電機和位置檢測裝置組成。411伺服驅動裝置的作用伺服驅動裝置的主要功能是功率放大和速度調(diào)節(jié)，將弱電信號轉化為強電信號，并保證系統(tǒng)的動態(tài)性能。412伺服電機的作用伺服電機將電能轉化為機械能，拖動機械部件移動或轉動。伺服電機包括主軸電機和各方向的進給電機。413檢測裝置的作用檢測裝置是把位移和速度測量信號作為反饋信號，并將反饋信號轉換成數(shù)字信號送回計算機與脈沖指令信號進行比較，以控制驅動元件的正確運轉。42刀架運動執(zhí)行裝置滾珠絲杠螺母副是數(shù)控車床刀架進給運動理想的運動執(zhí)行裝置，它由絲杠、螺母和位于螺紋滾道之間的滾珠構成。43本章小結進給伺服系統(tǒng)的任務是控制機床執(zhí)行部件運動的位移、方向和速度。它由機械傳動機構、執(zhí)行部件以及電氣自動控制兩大部分組成。5自動回轉刀架的機械結構和電氣設計51總體結構設計設計一臺四工位的立式自動回轉刀架，適用于經(jīng)濟型數(shù)控車床，使自動回轉刀架在結構上具有良好的強度和剛性，以承受粗加工時的切削抗力，同時具有換刀時的快速性、穩(wěn)定性和高定位精度的重復性。圖4為自動回轉刀架的傳動結構示意圖。圖4自動回轉刀架的傳動結構示意圖1發(fā)信盤2推力軸承3螺桿螺母副4端面齒盤5反靠圓盤6三相異步電動機7聯(lián)軸器8蝸桿副9反靠銷10圓柱銷11上蓋圓盤12上刀體511減速傳動機構的設計普通的三相異步電動機因轉速太快，不能直接驅動刀架進行換刀，必須經(jīng)過適當?shù)臏p速。根據(jù)立式轉位刀架的結構特點，采用蝸桿副減速是最佳選擇。蝸桿副傳動可以改變運動的方向，獲得較大的傳動比，保證傳動精度和平穩(wěn)性，并且具有自鎖功能，還可以實現(xiàn)整個裝置的小型化。512上刀體鎖緊與精定位機構的設計由于刀具直接安裝在上刀體上，所以上刀體要承受全部的切削力，其鎖緊與定位的精度將直接影響工件的加工精度。本設計上刀體的鎖緊與定位機構選用端面齒盤，將上刀體和下刀體的配合面加工成梯形端面齒。當?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時，上下端面齒相互咬合，這時上刀體不能繞刀架的中心軸轉動；換刀時電動機正傳，抬起機構使上刀體抬起，等上下端面齒脫開后，上刀體才可以繞刀架中心軸轉動，完成轉位動作。513刀架抬起機構的設計要想使上，下刀體的兩個端面齒脫離，就必須設計合適的機構使上刀體抬起。本設計選用螺桿螺母副，在上刀體內(nèi)部加工出內(nèi)螺紋，當電動機通過蝸桿渦輪帶動蝸桿繞中心軸轉動時，作為螺母的上刀體要么轉動，要么上下移動。當?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時，上刀體與下刀體的端面齒相互咬合，因為這時上刀體不能與螺桿一起轉動，所以螺桿的轉動會使上刀體向上移動。當端面齒脫離咬合時，上刀體就與螺桿一同轉動。52自動回轉刀架的機械結構設計多工位液壓數(shù)控轉塔刀架是數(shù)控車床最常用的一種典型換刀刀架，通過刀架的旋轉分度定位來實現(xiàn)機床的自動換刀動作。521液壓原理如圖5所示，當YV3帶電時，液壓缸上行，轉塔松開。此時YV1帶電，電機轉動，轉塔隨之轉動，轉塔轉到預定位置時，YV1和YV3斷電、YV4帶電，電機停止轉動，液壓缸下行，轉塔鎖緊。轉塔鎖緊后YV4斷電，刀架完成一次轉位。伺服閥裝在電機體內(nèi)，通過機械裝置實現(xiàn)電機的機械自鎖，防止轉塔越位。圖5刀架液壓原理圖522機械結構圖6為多工位數(shù)控刀架的結構簡圖工作時，液壓缸后腔來油，壓力油作用在活塞后端面上，推動活塞向左運動，活塞推動轉塔運動，動齒盤與靜齒盤脫開，這時液壓電機通過同步齒形帶帶輪帶動花鍵軸轉動，花鍵軸轉動帶動轉塔轉位，轉塔到位時，電機停止轉動并實現(xiàn)機械自鎖，防止轉塔越位。液壓電機停止轉動后，液壓缸前腔來油，壓力油作用在活塞前端面上，推動活塞向右運動，活塞推動花鍵軸向右運動，動齒盤與靜齒盤嚙合，轉塔鎖緊。要求花鍵軸轉動時，活塞不隨之轉動，兩者之間通過滑動軸承配合，把活塞孔直接設計成滑動軸承。圖6刀架機械結構圖1、刀具固定塊2、圓螺母3、彈簧墊片4、動齒盤轉塔刀架5、A型平鍵6、軸用彈性擋圈7、內(nèi)六角螺栓8、液壓缸體9、調(diào)整墊片10、動齒盤刀架體11、內(nèi)花鍵同步齒形帶輪12、花鍵軸13、軸承端蓋14、深溝球軸承15、液壓缸端蓋16、O型密封圈17、活塞523刀架主要零件設計5231動齒盤與靜齒盤動齒盤與靜齒盤是數(shù)控刀架的兩個主要零件，其精度決定刀架性能的好壞，齒盤的齒形可設計成向心齒（即齒面為梯形齒、齒的截面也為梯形）或設計成矩形齒（即齒面為矩形、齒的截面為梯形）。本刀架采用工藝性能好的矩形齒，齒的嚙合深度通常設計為45MM，可獲得所需的鎖緊力滿足刀架剛度要求。5232活塞對活塞的設計要求當花鍵軸轉動時，活塞是不允許隨之轉動的，所以兩者之間應有軸承來傳動轉動，顯然在這里用滾動軸承是不合適的，必需采用滑動軸承。本設計直接在活塞孔內(nèi)開螺旋形潤滑油槽，把活塞孔設計成滑動軸承。由于省去了花鍵軸與活塞孔之間的滑動軸承，使刀架的結構進一步得到簡化。5233花鍵軸花鍵軸是本刀架的重要零件之一，它既是刀架的傳動軸又是液壓缸的活塞桿；它既有往復運動，又有轉動，所以花鍵軸與活塞配合部分的配合采用G7/H6。配合特點是間隙很小的滑動配合，用于不希望自由轉動，但可自由移動和滑動并精確定位時。5234防水、防塵設計防水、防塵設計是刀架設計的重要環(huán)節(jié)之一，刀架工作過程中鐵屑會進入刀架本設計采用O型密封圈和氈圈進行密封。5235控制方式控制方式也是數(shù)控刀架設計需要考慮的重要環(huán)節(jié)之一，控制元件的選取決定著刀架的自動化程度和編程方法，本文采用控制過程中普遍使用的行程開關和編碼器來實現(xiàn)對刀架的自動控制。行程開關控制轉塔的松開與鎖緊，編碼器控制轉塔的轉位。5236刀架定位精度及重復定位精度定位精度是指轉塔到位后，刀架指定工位把刀孔中心線與設計中心豎直平面內(nèi)的偏差，重復定位精度是指刀架各工位反復鎖緊多次后的偏差平均值。由于該刀架轉塔到位前，控制刀架初定位的行程開關發(fā)出信號使控制電機的電磁閥斷電，此時電機內(nèi)部的機械自鎖部件使電機停在預定位置上，所以刀架具有較高的定位精度和重復定位精度。524刀架驅動形式由于滾珠絲杠具有摩擦系數(shù)小，傳動效率高的優(yōu)點，所以刀架的驅動方式采用AC伺服電機帶動絲杠旋轉，實現(xiàn)刀架的直線運動，刀架軀動系統(tǒng)如圖7所示。圖7刀架驅動系統(tǒng)原理簡圖53自動回轉刀架主要傳動部件的設計計算設計一臺四工位的立式自動回轉刀架，適用于C616或C6132經(jīng)濟型數(shù)控車床。推薦刀架所用電動機的額定功率為90W，額定轉速為1440R/MIN，換刀時要求刀架轉動的速度為30R/MIN。531蝸桿副的設計計算自動回轉刀架的動力源時三相異步電動機，其中蝸桿與電動機直連，刀架轉位時渦輪與上刀體直連。已知電動機額定功率P190W，額定轉速N11440R/MIN，上刀體設計轉速N230R/MIN，則蝸桿副的傳動比IN1/N21440/3048刀架從轉位刀鎖緊時，需要蝸桿反向，工作載荷不均勻，啟動時沖擊較大，今要求蝸桿副的使用壽命LH10000H。5311蝸桿的選型GB/T100851988推薦采用漸開線蝸桿（Z1蝸桿）和錐面包絡蝸桿（ZK蝸桿）。本設計采用結構簡單，制造方便的漸開線型圓柱蝸桿Z1型。5312蝸桿副的材料刀架中的蝸桿副傳遞的功率不大，但蝸桿轉速較高，因此蝸桿的材料選擇45鋼，其螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC，以提高表面耐磨性；渦輪的轉速較低，其材料主要考慮耐磨性，選用鑄錫磷青銅ZCUSN10P1,采用金屬模鑄造。5313按齒面接觸疲勞強度進行設計刀架中的蝸桿副采用閉式傳動，多因齒面膠合或點蝕而失效。因此，在進行承載能力計算時，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，再按齒根彎曲疲勞強度進行校核。按渦輪接觸疲勞強度條件設計計算的公式為322HEZKTA式中A蝸桿副的傳動中心距，單位為MM；K載荷系數(shù)；作用在渦輪上的轉矩T，單位NMM2T彈性影響系數(shù)，單位為MPA；EZ接觸系數(shù)許用接觸應力，單位為MPA；H從式中算出蝸桿副的中心距A之后，根據(jù)已知的傳動比I48，可以選擇合適的中心距A值，以及相應的蝸桿，渦輪參數(shù)。（1）確定作用在渦輪上的轉矩T設蝸桿頭數(shù)Z11,蝸桿副的傳動效率取08。由電動機的額定功率P190W,可以算出渦輪傳遞的功率P2P1,再由渦輪的轉速N230R/MIN,求得作用在渦輪上的轉矩T2955P2/N2955P1/N222920NMM（2）確定載荷系數(shù)K載荷系數(shù)其中為使用系數(shù)，由于工作載荷分布步均勻，啟動時沖VAA擊較大，因此取115K為齒向載荷分布系數(shù)，因工作載荷在啟動和停止時有變化，故取115；為動載系數(shù)，由于轉速不高，沖擊不大，可取105,則載荷系數(shù)KVVK391VAK（3）確定彈性影響系數(shù)EZ鑄錫磷青銅渦輪與鋼蝸桿相配時，從參考文獻中差得彈性影響系數(shù)160MPAEZ（4）確定接觸系數(shù)Z先假設蝸桿分度圓直徑D1和傳動中心距A的比值D1/A035,可得系數(shù)29Z（5）確定許用接觸力H根據(jù)渦輪材料為鑄錫磷青銅ZCUSN10P1,金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度大于45HRC，渦輪的基本許用力268MPA，已知蝸桿為單頭，渦輪每轉一轉時每個輪齒咬H合的次數(shù)J1渦輪轉速N30R/MIN蝸桿副的使用壽命L10000H。則應力循環(huán)次數(shù)N60JN2LH18107壽命系數(shù)KHN0929許用接觸應力AHNHMPK249（6）計算中心距將以上各參數(shù)代入式322HEZKTA，求得中心距3232249160291HEZKTA48MM取中心距A50MM,已知蝸桿頭數(shù)Z11,設模數(shù)M16MM,得直徑D120MM,這時D1/A04,可得接觸系數(shù)Z274。因為Z2MM,即P424MM今取蝸桿的渦距P6MM5322其它參數(shù)的確定采用單頭梯形螺桿，頭數(shù)N1,牙側角B15，外螺紋達徑D150MM,牙頂間隙AC05MM,基本牙形高度H105P3MM,外螺紋牙高H135MM,外螺紋中經(jīng)D247MM,外螺紋校徑D343MM,螺桿螺紋部分長度H50MM。5323自鎖性能校核螺桿螺母材料均用45鋼，取二者的摩擦因數(shù)F011再求得梯形螺旋副的當量摩擦角約為65，而螺紋升角約為233，小于當量摩擦角。因此，所選幾何參數(shù)滿足自鎖條件。54自動回轉刀架電氣控制設計自動回轉刀架的電氣控制部分主要包括收信電路和發(fā)信電路兩大塊。541硬件收信電路自動回轉刀架的電氣控制部分收信電路，如圖8所示圖8自動回轉刀架電氣圖A）發(fā)信盤上的霍爾元件B刀位信號的處理C）刀架電動機正反轉控制D刀架電動機正反轉的實現(xiàn)圖8A中，發(fā)信盤上的4只霍爾開關（型號為UGN3120U），都有3個引腳，第1角接12V電源，第2角接12V地，第3角輸出。轉位時刀臺帶動磁鐵旋轉，當磁鐵對準某一個霍爾開關時，其輸出端第3角輸出低電平；當磁鐵離開時，第3角輸出高電平。4只霍爾開關輸出的4個刀位信號T1T4分別送到圖8B的4只光耦合進行處理，經(jīng)過光電隔離的信號再送給I/O接口芯片8255的PC4PC7。542硬件發(fā)信電路圖8C為刀架電動機正反轉控制電路，I/O接口芯片8255的PA6與PA7分別控制刀架電動機的正轉與反轉。其中KA1為正轉繼電器的線圈，KA2的反轉繼電器的線圈。因刀架電動機的功率只有90W，所以圖8D中刀架電動機與380V市電的接通可以選用大功率直流繼電器，而不必采用繼電器接觸器電路，以節(jié)省成本，降低故障率。圖8C中，正轉繼電器的線圈KA1與反轉繼電器的一組常閉觸點串聯(lián)，而反轉繼電器的線圈KA2又與正轉繼電器的一組常閉觸點串聯(lián)，這樣就構成了正轉與反轉的互鎖電路，以防止系統(tǒng)失控時導致短路現(xiàn)象。當KA1或KA2的觸點接通喔80V電壓時，會產(chǎn)生較強的火花，并通過電網(wǎng)影響控制系統(tǒng)的正常工作，為此，在圖D中布置了3對RC阻容用來滅弧，以抑制火花的產(chǎn)生。55本章小結該種刀架在具有剛度大、重復定位精度高、結構簡單等一系列優(yōu)點的同時，也存在一些不足之處。該刀架的液壓電機由于在結構上需實現(xiàn)機械自鎖，所以其結構復雜且部分零件不易加工，成本高。6總結與展望我國在中高檔數(shù)控機床關鍵技術方面有了較大突破，創(chuàng)造了一批具有自主知識產(chǎn)權的研究成果和核心技術，在五軸聯(lián)動加工機床、高速加工機床、納米級分辨率數(shù)控車床等重大數(shù)控裝備上均有突破。各類功能部件，如轉塔刀架、刀庫、滾珠絲杠等發(fā)展迅速，數(shù)控機床的技術水平、質量水平、工藝水平等取得了長足進步。致謝首先感謝老師對畢業(yè)設計中的指導，使我的設計更加完善。畢業(yè)設計是對學生大學所學和步入實際工作的較為全面的檢閱，通過實際的設計訓練和與設計同時進行的資料查閱，可以深刻的認識到專業(yè)知識方面的不足，拓展了學生的視野，有利于培養(yǎng)獨立思考和解決問題的能力，也會在解決問題的同時積極學習欠缺的知識，鞏固和完善了專業(yè)知識結構。在完成畢業(yè)課題的同時，樹立了學生面對將來實際工作的信心和解決實際問題的勇氣，也為以后的實際工作積累了經(jīng)驗，使學生獲益頗多，所以畢業(yè)設計對于學生的工作和學習有重要意義。由于畢業(yè)設計是我的第一次綜合性設計，無論是設計本人的紕漏還是經(jīng)驗上的缺乏都難免導致設計的一些失誤和不足，在此，懇請老師和同學們給以指正。參考文獻1張新義經(jīng)濟型數(shù)控機床系統(tǒng)設計北京機械工業(yè)出版社，19982張建明機電一體化系統(tǒng)控制北京高等教育出版社，20013王愛玲現(xiàn)代數(shù)控機床結構與設計北京兵器工業(yè)出版社，19994李立強數(shù)控車床自動轉位刀架設計技術北京機械工業(yè)出版社，20005張興國可編程序控制器技術應用北京中國電力出版社，20066王永華現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術北京北京航空航天出版社，20037史敬灼步進電機伺服控制技術北京科學出版社，20068陶曉杰車床伺服電機進給系統(tǒng)北京電子工業(yè)出版社，20009劉躍南機床計算機數(shù)控及應用北京機械工業(yè)出版社,199710金令誠端齒盤分度裝置北京國防工業(yè)出版社，199511劉順安液壓傳動與氣壓傳動吉林吉林科學技術出版社，199912洪家娣機械設計指導江西江西高校出版社，200113顧冠群機電一體化設計手冊江西江西科學技術出版社，1996AGANEMPLOYMENTTRIBUNALCLAIEMLOYMENTTRIBUNALSSORTOUTDISAGREEMENTSBETWEENEMPLOYERSANDEMPLOYEESYOUMAYNEEDTOMAKEACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNALIFYOUDONTAGREEWITHTHEDISCIPLINARYACTIONYOUREMPLOYERHASTAKENAGAINSTYOUYOUREMPLOYERDISMISSESYOUANDYOUTHINKTHATYOUHAVEBEENDISMISSEDUNFAIRLYFORMOREINFORMU,TAKEADVICEFROMONEOFTHEORGANISATIONSLISTEDUNDERFURTHERHELPEMPLOYMENTTRIBUNALSARELESSFORMALTHANSOMEOTHERCOURTS,BUTITISSTILLALEGALPROCESSANDYOUWILLNEEDTOGIVEEVIDENCEUNDERANOATHORAFFIRMATIONMOSTPEOPLEFINDMAKINGACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNALCHALLENGINGIFYOUARETHINKINGABOUTMAKINGACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNAL,YOUSHOULDGETHELPSTRAIGHTAWAYFROMONEOFTHEORGANISATIONSLISTEDUNDERFURTHERHELPATIONABOUTDISMISSALANDUNFAIRDISMISSAL,SEEDISMISSALYOUCANMAKEACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNAL,EVENIFYOUHAVENTAPPEALEDAGAINSTTHEDISCIPLINARYACTIONYOUREMPLOYERHASTAKENAGAINSTYOUHOWEVER,IFYOUWINYOURCASE,THETRIBUNALMAYREDUCEANYCOMPENSATIONAWARDEDTOYOUASARESULTOFYOURFAILURETOAPPEALREMEMBERTHATINMOSTCASESYOUMUSTMAKEANAPPLICATIONTOANEMPLOYMENTTRIBUNALWITHINTHREEMONTHSOFTHEDATEWHENTHEEVENTYOUARECOMPLAININGABOUTHAPPENEDIFYOURAPPLICATIONISRECEIVEDAFTERTHISTIMELIMIT,THETRIBUNALWILLNOTUSUALLYACCEPTIIFYOUAREWORRIEDABOUTHOWTHETIMELIMITSAPPLYTOYOUIFYOUAREBEINGREPRESENTEDBYASOLICITORATTHETRIBUNAL,THEYMAYASKYOUTOSIGNANAGREEMENTWHEREYOUPAYTHEIRFEEOUTOFYOURCOMPENSATIONIFYOUWINTHECASETHISISKNOWNASADAMAGESBASEDAGREEMENTINENGLANDANDWALES,YOURSOLICITORCANTCHARGEYOUMORETHAN35OFYOURCOMPENSATIONIFYOUWINTHECASEYOURECLEARABOUTTHETERMSOFTHEAGREEMENTITMIGHTBEBESTTOGETADVICEFROMANEXPERIENCEDADVISER,FOREXAMPLE,ATACITIZENSADVICEBUREAUTOFINDYOURNEARESTCAB,INCLUDINGTHOSETHATGIVEADVICEBYEMAIL,CLICKONNEARESTCABFORMOREINFORMATIONABOUTMAKINGACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNAL,SEEEMPLOYMENTTRIBUNALSTHELACKOFAIRUPTHEREWATCHMCAYMANISLANDSBASEDWEBB,THEHEADOFFIFASANTIRACISMTASKFORCE,ISINLONDONFORTHEFOOTBALLASSOCIATIONS150THANNIVERSARYCELEBRATIONSANDWILLATTENDCITYSPREMIERLEAGUEMATCHATCHELSEAONSUNDAY“IAMGOINGTOBEATTHEMATCHTOMORROWANDIHAVEASKEDTOMEETYAYATOURE,“HETOLDBBCSPORT“FORMEITSABOUTHOWHEFELTANDIWOULDLIKETOSPEAKTOHIMFIRSTTOFINDOUTWHATHISEXPERIENCEWAS“UEFAHASOPENEDDISCIPLINARYPROCEEDINGSAGAINSTCSKAFORTHE“RACISTBEHAVIOUROFTHEIRFANS“DURINGCITYS21WINMICHELPLATINI,PRESIDENTOFEUROPEANFOOTBALLSGOVERNINGBODY,HASALSOORDEREDANIMMEDIATEINVESTIGATIONINTOTHEREFEREESACTIONSCSKASAIDTHEYWERE“SURPRISEDANDDISAPPOINTED“BYTOURESCOMPLAINTINASTATEMENTTHERUSSIANSIDEADDED“WEFOUNDNORACISTINSULTSFROMFANSOFCSKA“AGEHASREACHEDTHEENDOFTHEBEGINNINGOFAWORDMAYBEGUILTYINHISSEEMSTOPASSINGALOTOFDIFFERENTLIFEBECAMETHEAPPEARANCEOFTHESAMEDAYMAYBEBACKINTHEPAST,TOONESELFTHEPARANOIDWEIRDBELIEFDISILLUSIONMENT,THESEDAYS,MYMINDHASBEENVERYMESSY,INMYMINDCONSTANTLYALWAYSFEELONESELFSHOULDGOTODOSOMETHING,ORWRITESOMETHINGTWENTYYEARSOFLIFETRAJECTORYDEEPLYSHALLOW,SUDDENLYFEELSOMETHING,DOIT一字開頭的年齡已經(jīng)到了尾聲。或許是愧疚于自己似乎把轉瞬即逝的很多個不同的日子過成了同一天的樣子；或許是追溯過去，對自己那些近乎偏執(zhí)的怪異信念的醒悟，這些天以來，思緒一直很凌亂，在腦海中不斷糾纏。總覺得自己似乎應該去做點什么，或者寫點什么。二十年的人生軌跡深深淺淺，突然就感覺到有些事情，非做不可了。THEENDOFOURLIFE,ANDCANMEETMANYTHINGSREALLYDO而窮盡我們的一生，又能遇到多少事情是真正地非做不可DURINGMYCHILDHOOD,THINKLUCKYMONEYANDNEWCLOTHESARENECESSARYFORNEWYEAR,BUTASTHEADVANCEOFTHEAGE,WILLBEMOREANDMOREFOUNDTHATTHOSETHINGSAREOPTIONALJUNIORHIGHSCHOOL,THOUGHTTOHAVEACRUSHONJUSTMEANSTHATTHEREALGROWTH,BUTOVERTHEPASTTHREEYEARSLATER,HISWRITINGOFALUMNIINPEACE,SUDDENLYFOUNDTHATISNTREALLYGROWUP,ITSEEMSISNOTSOIMPORTANTTHENINHIGHSCHOOL,THINKDONTWANTTOGIVEVENTTOOUTYOURINNERVOICECANBEINTHEHIGHSCHOOLCHILDRENOFTHEFEELINGSINAPERIOD,BUTWASEVENTUALLYINFARCTIONWHENGRADUATIONPARTYINTHETHROAT,LATERAGAINSTOODONTHEPITCHHEHASSWEATPROFUSELY,LOOKEDATHISTHROWNABASKETBALLHOOPS,SUDDENLYFOUNDHIMSELFHASALREADYCANTREMEMBERHISAPPEARANCE童年時，覺得壓歲錢和新衣服是過年必備，但是隨著年齡的推進，會越來越發(fā)現(xiàn)，那些東西根本就可有可無；初中時，以為要有一場暗戀才意味著真正的成長，但三年過去后，自己心平氣和的寫同學錄的時候，突然就發(fā)現(xiàn)是不是真正的成長了，好像并沒有那么重要了；然后到了高中，覺得非要吐露出自己的心聲才能為高中生涯里的懵懂情愫劃上一個句點，但畢業(yè)晚會的時候最終還是被梗塞在了咽喉，后來再次站在他曾經(jīng)揮汗如雨的球場，看著他投過籃球的球框時，突然間發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)想不起他的容顏。ORIGINALLY,THISWORLD,CANPRODUCEACHEMICALREACTIONTOANEVENT,INADDITIONTORESOLUTELY,HAVETODO,ANDTIME原來，這個世界上，對某個事件能產(chǎn)生化學反應的，除了非做不可的堅決，還有，時間。APERSONSTIME,YOURIDEASAREALWAYSSPECIALTOCLEARWANT,WANT,LINEISCLEAR,ASIFNOTHINGCOULDSHAKEHISALSOONCESEEMEDTOBEDETERMINEDTODOSOMETHING,BUTMOREOFTENISHEBACKEDOUTATLASTDISLIKEHISCOWARDICE,FINALLYFOUNDTHATTHEREAREALOTOFLOVE,THEREAREALOTOFMISS,LIKESHADOWREALLYHAVEBEENDOOMEDTHOSEWHODO,JUSTGREENYEARSONESELFGIVEONESELFANARMINJECTION,ORISASELFRIGHTEOUSSPIRITUAL一個人的時候，自己的想法總是特別地清晰。想要的，不想要的，界限明確，好像沒有什么可以撼動自己。也曾經(jīng)好像已經(jīng)下定了決心去做某件事，但更多的時候是最后又打起了退堂鼓。嫌惡過自己的怯懦，最終卻發(fā)現(xiàn)有很多緣分，有很多錯過，好像冥冥之中真的已經(jīng)注定。那些曾經(jīng)所謂的非做不可，只是青蔥年華里自己給自己注射的一支強心劑，或者說，是自以為是的精神寄托罷了。ATTHEMOMENT,THESKYISDARK,THEAIRISFRESHFACTORAFTERJUSTRAINEDSUDDENLYTHOUGHTOFBLUEPLAIDSHIRTTHOSEWEREBROKENINTOVARIOUSSHAPESOFSTATIONERYFROMTHECORNERATTHEBEGINNINGOFDEEPFRIENDSHIPHAVEDECLAREDTHEENDOFTHEENCOUNTERTHATHAVENTSTARTPLANNINGTHOSEYEARS,THOSEDAYSOFDO,FINALLY,LIKEYOUTH,WILLENDINOURLIFE此刻，天空是陰暗的，空氣里有著剛下過雨之后的清新因子。突然想到那件藍格子襯衫；那些被折成各種各樣形狀的信紙；那段從街角深巷伊始的友誼；還有那場還沒有開始就宣告了終結的邂逅計劃那些年那些天的非做不可，終于和青春一樣，都將在我們的人生中謝幕。BAUMGARTNERTHEDISAPPOINTINGNEWSMISSIONABORTEDRPLAYSANIMPORTANTROLEINTHISMISSIONSTARTINGATTHEGROUND,CONDITIONSHAVETOBEVERYCALMWINDSLESSTHAN2MPH,WITHNOPRECIPITATIONORHUMIDITYANDLIMITEDCLOUDCOVERTHEBALLOON,WITHCAPSULEATTACHED,WILLMOVETHROUGHTHELOWERLEVELOFTHEATMOSPHERETHETROPOSPHEREWHEREOURDAYTODAYWEATHERLIVESITWILLCLIMBHIGHERTHANTHETIPOFMOUNTEVEREST55MILES/885KILOMETERS,DRIFTINGEVENHIGHERTHANTHECRUISINGALTITUDEOFCOMMERCIALAIRLINERS56MILES/917KILOMETERSANDINTOTHESTRATOSPHEREASHECROSSESTHEBOUNDARYLAYERCALLEDTHETROPOPAUSE,ECANEXPECTALOTOFTURBULENCEWEOFTENCLOSEOURSELVESOFFWHENTRAUMATICEVENTSHAPPENINOURLIVESINSTEADOFLETTINGTHEWORLDSOFTENUS,WELETITDRIVEUSDEEPERINTOOURSELVESWETRYTODEFLECTTHEHURTANDPAINBYPRETENDINGITDOESNTEXIST,BUTALTHOUGHWECANTRYTHISALLWEWANT,INTHEEND,WECANTHIDEFROMOURSELVESWENEEDTOLEARNTOOPENOURHEARTSTOTHEPOTENTIALSOFLIFEANDLETTHEWORLDSOFTENUS生活發(fā)生不幸時，我們常常會關上心門；世界不僅沒能慰藉我們，反倒使我們更加消沉。我們假裝一切仿佛都不曾發(fā)生，以此試圖忘卻傷痛，可就算隱藏得再好，最終也還是騙不了自己。既然如此，何不嘗試打開心門，擁抱生活中的各種可能，讓世界感化我們呢WHENEVERWESTARTTOLETOURFEARSANDSERIOUSNESSGETTHEBESTOFUS,WESHOULDTAKEASTEPBACKANDREEVALUATEOURBEHAVIORTHEITEMSLISTEDBELOWARESIXWAYSYOUCANOPENYOURHEARTMOREFULLYANDCOMPLETELY當恐懼與焦慮來襲時，我們應該退后一步，重新反思自己的言行。下面六個方法有助于你更完滿透徹地敞開心扉。WHENEVERAPAINFULSITUATIONARISESINYOURLIFE,TRYTOEMBRACEITINSTEADOFRUNNINGAWAYORTRYINGTOMASKTHEHURTWHENTHESADNESSSTRIKES,TAKEADEEPBREATHANDLEANINTOITWHENWERUNAWAYFROMSADNESSTHATSUNFOLDINGINOURLIVES,ITGETSSTRONGERANDMOREREALWETAKEANEMOTIONTHATSFLEETINGANDMAKEITASOLIDEVENT,INSTEADOFSOMETHINGTHATPASSESTHROUGHUS當生活中出現(xiàn)痛苦的事情時，別再逃跑或隱藏痛苦，試著擁抱它吧