摘 要 数控刀架是数控机床的重要组成部分，主要是完成零件加工过程中的换刀过程，它能在一次装夹中完成多工序的加工，有效地减少了刀具多次装夹带来的加工误差。随着制造工业的不断发展，对自动刀架的功能及性能要求也越来越高。数控刀架系统本身及相关结构比较复杂，会对整机的成本造价产生直接的影响。本课题对数控车床的四工位刀架进行了研究设计。分析了刀架的基本组成、对刀架的典型结构以及刀架的机械结构等进行了研究设计，由于刀架的整个机械结构比较精密复杂，为了方便我们对刀架进行设计研究，我们对试验台上的四工位刀架进行了拆装并绘制了草图，对其主要的传动部件进行选择计算。还对刀架的电气控制部分进行分析，熟悉并掌握了四工位刀架的控制电路以及四工位刀架的控制程序。我们还对四工位刀架在工作过程中出现的几种常见故障进行分析排除。 关键字：数控刀架，机械结构，电气控制 Abstract Numbers controling the knife is the importance that counts to control tool machine to constitute part, mainly is complete spare parts to process process in of change the knife process, it can in once pack clip completion many work prefaces process, reducing knife to have many times to pack to clip to bring availably of process an error margin.Develop continuously along with the manufacture industry, request to be more and more high also to the function and function of the automatic knife.The number controls the knife the system and related structure more complicated, will build direct influence of the price creation to the cost of the whole machine.This topic logarithms controled four knifes of the lather to carry on the research design.Analyze the knife of basic constitute,to the typical model structure of the knife and the knife of the machine structure etc. carry on thorough of understanding, because of the whole machine structure comparison nicety complications of the knife, the teacher led us to carry on dismantling to pack to four knifes and draw grass diagram.The electricity part that returns to the knife carries on analysis, acquaint with and control four control electric circuits of the knifes and four control procedures of the knifes. Key word:The number controls the knife, the machine structure, electricity part 目 录 毕业设计说明书（论文） 1 绪 论 1 1.刀架总述 1 2.国内外刀架研究现状 1 第一章 刀架的机械组成 3 1.1刀架的典型结构 3 1.2四工位刀架的机械结构及工作原理 4 1.2.1数控刀架机械结构 4 1.2.2工作原理 5 1.3用途及特点 6 第二章 刀架主要部件的选用 7 2.1刀架电机的选择 7 2.2涡轮-蜗杆的选择及计算 7 2.2.1蜗杆副的设计要求 7 2.2.2蜗杆型号及材料的选择 8 2.2.3涡轮-蜗杆主要参数的计算及校核 8 2.3螺杆的设计及计算 12 2.3.1螺距的确定 13 2.3.2主要参数 13 2.3.3自锁性能校核 13 2.4上刀体锁紧与精定位机构的选用 14 第三章：刀架控制系统的电气组成 15 3.1 四工位刀架控制电路的组成 15 3.2四工位刀架控制程序设计 17 第四章 故障分析及排除 20 致 谢 21 参考文献 22 附录 23 附一：PLC指令代码 23 附二：刀架三维分解图 24 附三：使用系数 25 绪 论 1.刀架总述 电动刀架是数控车床重要的传统结构，由于该类刀架采用全电控制，无需另加液压或气动等其它动力源，故对简化机床控制的复杂程度带来好处。合理的选配电动刀架，可以缩短生产准备时间，消除人为误差，提高加工精度与加工精度的一致性。另外，加工工艺适应性和连续工作的工作能力也明显提高;尤其是在加工几何形状较复杂的零件时，除了控制系统能提供相应的控制算法，对执行机构发出相应的控制指令外，很重要的一点是数控机床须配备易于控制的电动刀架，以便一次装夹所需各种刀具，灵活，方便地完成各种几何形状的加工。 数控车床为了能在工作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，自动回转刀架课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定位型和三齿盘定位型等。其中端齿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。 2.国内外刀架研究现状 从自动换刀系统发展的历史来看，1956年日本富士通研究成功数控转塔式冲床。美国IBM公司同期也研制成功了APT(刀具程序控制装置)。1958年美国KT公司研制出到ATC的加工中心。1967年出现FMS（柔性制造系统）。1978年以后，加工中心迅速发展，带有ATC装置，可实现多种工序加工的机床，步入了机床发展的黄金时代。1983年国际标准化组织制定了数控刀具锥柄的国际标准，自动换刀系统便形成了统一的结构模式。 自动换刀系统式数控机床的重要组成部分。刀具夹持元件的结构特性及它与机床主轴的联结方式，将直接影响机床的加工性能。刀库结构形式及道具交换装置的工作方式，则会影响机床的换刀效率。我们应该是数控机床工作性能有所提高，而且使其总体造价大幅度下降。低造价高性能的数控机床将会被中小厂广泛接收。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。 第一章 刀架的机械组成 1.1刀架的典型结构 （1）排刀式刀架 排刀式刀架一般用于小规格数控车床，以加工棒类为主的机床较为常见，它的结构形式为夹持着各种不同用途刀具的刀夹沿着机床X坐标轴方向排列在横向滑板或一种称为快换台板上。这种刀架的特点之一是刀具布置和机床调整都较方便，可以根据具体工件的车削工艺要求，任意组合各种不同用途的刀具在一把刀完成车削任务后，横向滑板只要按程序沿X轴向移动预先设定的距离后，第二把刀就到达加工位置，这样就完成了机床的换刀动作。这种换刀方式迅速、省时、有利于提高机床的生产效率。 （2）数控车床方刀架 经济型数控车床方刀架是在普通车床四方刀架的基础上发展的一种自动换刀装置，其功能和普通四方刀架一样：有四个刀位，能装夹四把不同的刀具，方刀架回转90`时，刀具变换一个刀位，但方刀架的回转和刀位号的选择是由加工程序指令控制的。换刀时方刀架的动作顺序是：刀架抬起、刀架转位、刀架定位和刀架夹紧。完成上述动作要求，有相应的机构来实现。 （3）转塔回转刀架 转塔回转刀架适用与盘类零件加工。在加工轴类零件时，可以换用四方回转刀架。由于两者底部安装尺寸相同，更换刀架十分方便。回转刀架动作根据数控指令进行，由液压系统通过电磁换向阀进行控制，其动作过程分为如下四个步骤：（1）、刀架抬起，（2）、刀架转位、（3）、刀架压紧，（4）、转位液压缸复位。如果定位、压紧动作正常，刀架会发出信号表示已完成换刀过程，可进行切削加工。 （4）盘形自动回转刀架 盘形自动回转刀架根据刀位又可分为A型、B型和C型，其中A型和B型刀架可配置12把刀具，C型可配置8把刀具。A、B型回转刀盘的外切刀可使用25mm*150mm标准刀具和刀杆截面为25mm*25mm的可调工具，C型可用尺寸为20mm*20mm*125mm的标准刀具。镗刀杆直径最大为32mm。该种刀架更换和对刀十分方便。刀位选择由刷形选择器进行，松开、夹紧位置检测由微动开关控制。整个刀架控制是一个纯电气系统，结构简单。 （5）车削中心的动力刀架 车削中心的动力刀架的刀盘上可以安装各种非动力辅助刀夹（车刀夹、镗刀夹、弹簧刀夹、莫氏刀柄），夹持刀具进行加工，还可安装动力刀夹进行主动切削，配合主机完成车、铣、钻、镗等各种复杂工序，实现加工程序自动化、高效化。该刀架采用端齿盘作为分度定位元件，刀架转位由三相异步电机驱动，电动机内部带有制动机构，刀位由二进制绝对编码起器识别，并可双向转位和任意刀位就近选刀。动力刀具由交流伺服电机驱动，通过同步齿形带、传动轴、传动齿轮、端面齿离合器将动力传递到动力刀夹，再通过刀夹内部的齿轮传动，刀具回转，实现主动切削。 1.2四工位刀架的机械结构及工作原理 1.2.1数控刀架机械结构 图1-1 刀架实体图 图1-2 数控刀架结构图 图1-3 数控车床刀架结构图 1—电动机 2—联轴器 3—蜗杆轴 4—蜗轮丝杠 5—刀架底座 6—粗定位盘 7—刀架体 8—球头销 9—转位套 10—电涮座 11—发迅体 12—螺母 13，14—电涮 15—粗定位销 1.2.2工作原理 该刀架可以安装四把不同的刀具，转位信号由加工程序指定。其结构图可见附图所示。下面介绍以下该刀架的结构及动作过程：当换刀指令发出后，小型电动机1起动正转，通过平键套筒联轴器2使蜗杆轴3转动，从而带动蜗轮4转动。蜗轮的上部外圆柱加工有外螺纹，所以该零件称蜗轮丝杠。刀架体7内孔与刀架中心轴外圆是滑配合，在转位换刀时，中心轴固定不动，蜗轮丝杠环绕中心轴旋转。当蜗轮开始转动时，由于在刀架底座5和刀架体7上的端面齿处在啮合状态，且蜗轮丝杠轴向固定，这时刀架体7抬起。当刀架体抬到一定距离后，端面齿脱开。转位套9用销钉与蜗轮丝杠4连接，随蜗轮丝杠一同转动，当端面齿完全脱开，转位套正好转过160`（如图A—A剖示所示），球头销8在弹簧力的作用下进入转位套9的槽中，带动刀架体转位。刀架体7转动时带动电刷座10转动，当转到程序指定的刀号时，定位销15在弹簧的作用下进入粗定位盘6的槽中进行粗定位，同时电刷13、14接触导通，使电机1反转，由于粗定位槽的限制，刀架体7不能转动，使其在该位置垂直落下，刀架体7和刀架底座5上是端面齿啮合，实现精确定位。电动机继续反转，此时蜗轮停止转动，蜗杆轴3继续转动，随夹紧力增加，转距不断增大时，达到一定值时，在传感器的控制下，电机1停止转动。译码装置由发信体11、电刷13、14组成，电刷13负责发信，电刷14负责位置判断。当刀架定位出现过位或不到位时，可松开螺母12调好发信体11与电刷14的相对位置。 1.3用途及特点 这种四工位刀架可以装卡各种车削刀具，内孔镗刀等，在经济型数控车床及普通车床的数控化改造中得到广泛的应用。 刀架通过三联齿定位精度高，刚性好，内抬起，结构可靠。利用编码器发讯，灵敏可靠，使用寿命长。根据不同需要可分为内冷却和外冷却。 第二章 刀架主要部件的选用 2.1刀架电机的选择 刀架驱动电动机的选择应同时满足刀架运转的负载扭矩和起动时的加速扭矩的要求。 (1) 式中

　　2、成为VIP后，下载本文档将扣除1次下载权益。下载后，不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们。

　　3、成为VIP后，您将拥有八大权益，权益包括：VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。

　　4、VIP文档为合作方或网友上传，每下载1次， 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等，对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档

　　2026年电子竞技行业报告：波特五力分析与行业盈利潜力[001].docx

　　Unit 2 My class Lesson 1（教案）三年级英语下学期（人教精通版2025）.docx

　　原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者