硕士论文查重网站-数控转塔刀架是数控车床上的核心功能部件之一。数控转塔刀架是以回转分度实现刀具自动交换及回转动力刀具的传动。因此技术含量高，已趋向专业化开发生产。所以对数控转塔刀架的研究开发及应用已引起数控机床行业重视。

液压刀架是集机、电、液于一体的主要机床附件，已广泛应用于各类中高档数控车床。动力驱动是由液压旋转马达和液压伸缩缸来完成，而位置控制是由光电编码器系统和机械定位副齿牙盘来控制。

典型数控转塔刀架一般由动力源（电机或油缸、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）刀盘放松转位刀位检测预分度精确定位刀盘锁紧结束信号。

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1  绪论

制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国或地区经济的实力，科技水平，生活水准和国防实力。国际市场的竞争归根到底是各国制造生产能力及机械制造装备的竞争。

自从20世纪60年代世界上第一台数控机床问世以来，随着计算机技术、微电子技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术和机械制造技术等各相关领域的发展，数控技术已成为现代先进制造系统(FMS，CIMS等)中不可缺少的基础技术。由于机床数控系统技术复杂，种类繁多。现在数控机床的“使用难、维修难”问题，已经是影响数控机床有效利用的首要问题。

工业发达国家都非常注重机械制造业的发展，为了用先进技术和工艺装备制造业，机械制造装备工业得到先发展。对比之下，我国目前机械制造业的装备水平还比较落后，表现在大部分工厂的机械制造装备基本上是通用机床加专用工艺装备，数控机床在机械制造装备中的比重还非常低，导致“刚性”强,更新产品速度慢，生产批量不宜太小，生产品种不宜过多；自动化程度基本上还是“一个工人，一把刀，一台机床”，导致劳动生产率低下，产品质量不稳定。 因此，要缩小我国同工业发达国家的差距,我们必须在机械制造装备方面大下功夫，其中最重要的一个方面就是增加数控机床在机械制造装备中的比重。

本课题为车铣加工中心用自动换到装置设计，该刀架能够在一次装夹中完成多道工序，使加工范围扩大，大大提高了加工精度和生产效率。本次设计的主要内容为：1．车铣中心动力转塔刀架总体布局设计；2．动力刀架传动部分设计；3．动力刀架分度机构设计；4．动力刀架刀具设计；

分度机构和动力刀具部分设计是这次设计中的重要的内容，同时也是有难度的点。通过查阅相关文献资料，参观数控车床实物样机以及与指导老师相互讨论等途径，拟定了如下的研究手段：

回转刀架的换刀分为刀盘抬起、刀架锁紧和刀盘转位三个动作。其中刀盘抬起和刀架锁紧由液压来实现，而刀盘转位则由伺服电机来驱动。刀盘抬起动作的实现须经以下步骤：数控系统发出刀盘抬起命令液压系统启动压力油进入液压缸右腔活塞向左运动刀架主轴向左移动端齿盘脱离啮合刀盘抬起。刀盘转位动作的实现顺经以下步骤：数控系统发出刀盘转位的命令伺服电机启动圆柱凸轮转动刀架主轴转动实现刀盘转位。刀盘锁紧动作的实现顺经以下的步骤： 数控系统发出刀盘锁紧顺序动作：碟形弹簧复位活塞向右运动刀架主轴向右移动端齿盘啮合实现刀盘锁紧。

1.1  课题的目的与意义

1.1.1 加工中心的特点及发展

在机械加工制造的过程中，大部分的复杂零件都是经过多道工序加工而成的，而运用普通数控机床进行的加工过程中，真正用于切削的时间只占整个工作时间的 30%左右，其余的大部分时间都花在装夹、调整刀具、装卸、搬运零件和检查加工精度等辅助工作上，明显降低了工作效率。为改善这些情况、节省辅助工序的时间、提高机床的工作效率，进而充分发挥机床的作用，一种高自动化的机械加工设备——加工中心应运而生了。加工中心（Machining Center）简称 MC，由机械设备与数控系统组成，具有自动换刀功能，是一种适用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床[11]。

加工中心是由机械设备与数控系统组成的，适用于复杂零件加工的高效自动化机床。它与一般数控机床的显著区别是对零件进行多序加工的能力，即在一次装夹中自动完成铣、镗、钻、扩、铰、攻螺纹等加工。之所以加工中心能够广泛运用，是因为其能够利用刀库实现自动换刀。[10]省去了工件装夹、测量和机床调整等辅助工序的时间，同时也减少了工序之间的工件周转、搬运和存放时间，缩短了生产周期，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件，能够降低其加工成本，具有良好的经济效果。

加工中心的使用无论在加工质量、经济效率的提高，还是在成本的降低等各方面的效果都是很显著的。世界上一些发达国家的机械制造企业，不论规模大小，很多都早已采用加工中心作为生产设备以适应日益剧烈的市场竞争。在加工中心制造技术不断成熟的推动下，近年来，加工中心更是朝着高速化、高精度化和智能化的方向不断发展，已经得到了广泛地推广和使用，其优越的性能也得到了越来越多的体显。[10]

1.1.2 自动换刀装置的特点及应用

自动换刀装置（Automatic Tool Changer），简称 ATC[12][13][14]，是指能够自动实现主轴与刀具存储位置之间刀具交换的装置。加工中心之所以具有较高的工作效率，就是因为具有自动换刀装置。自动换刀装置的主要组成部分是刀库、机械手和驱动装置。刀库的功能是存储刀具，同时也要将下一把即将要用到的刀具根据预先设定好的程序准确地送到换刀位置，供机械手换刀时使用。当刀库容量大时，常常远离主轴配置，而且不方便进行整体移动，这时就需要在主轴和刀库之间配置机械手来辅助完成换刀动作。机械手包括送刀臂、摆刀站和换刀臂，又称为换刀机构。机械手的具体功能就是完成刀具的装卸并在主轴与刀库之间完成刀具的传递。为了实现刀库和机械手的这些功能，需要加入驱动装置，其在数控系统的控制下，驱动刀库和机械手完成刀具的选择与交换，驱动装置一般由步进电机、液压（或气液）机构或凸轮机构组成。

1.1.3进一步提高劳动生产率，降低生产成本

随着数控技术的飞速发展，工业生产逐步向智能化和自动化方向转变。相比较之下传统的手工换刀方式存在着效率和精度比较低的缺陷。单个零件的加工一般要经过多道工序才可以完成，而单功能的数控机床只能进行单工序加工。因此，在加工零件的时候，更换刀具就需要消耗大量的时间。如果想要缩短非加工时间，就必须对自动换刀装置进行革新。随着科技的飞速发展，各个企业都在提高生产效率，降低生产成本，以提升产品的竞争力。在此背景下，需要设计制造更多的经济型自动换刀装置，这样才可以进一步提高劳动生产率，降低生产成本。[1]