动力刀架设计毕业论文.docx

动力刀架是现今精密数控机床中的核心部件随着科技的进步发展，动力刀架的技术也 趋于成熟和完善国外很多在动力刀架方面知名的公司和生产商都研发和推出了系列化的产 品虽然国内也有较为完善的生产机制，但是大多还是模仿国外的产品，缺乏自主创新能力， 与国外相比仍有较大差距现在导师的指导下，设计一种单伺服电机驱动的动力刀架该刀架是依靠伺服电机和液 压系统来实现离合，刀盘转位，以及动力切换，利用高精度的端齿盘来实现刀盘转位的精定 位，通过拨叉拨动滑移齿轮来实现刀盘转位和动力刀具之间的动力切换它能搭载12把刀 具，可以实现车、铳等各种加工方式特点是刀具转位速度快，分位精度高，重复精度高, 可靠性强在进行文献查阅和调查国内外研允现状的基础上，分析了设计单伺服电机驱动的动力刀 架设计的重点难点，提出了相应的解决方法完成了装配图和部分零件图运用Pro/Engineer 软件建立三维模型，并且对建立出的三维模型进行运动仿真关键词：动力刀架；单伺服驱动；动力切换AbstractDynamic tool rest is now the key department of precision CNC Turning and milling machining center.Along with the development of the scienee and technology,the manufacturing technology of dynamic tool rest is well developed.Many foreign company and manufacturer which is famous for dynamic tool rest has produce a series of production.there is also a completed productive system,but there are a lot of production which is imitative.The producers inland lack of the innovative ability.Comparing with the foreign producer ,we still have a long way to go ・Under the guide of the teacherj design a type of dynamic tool rest which is driven by one -servo-motor.This tool rest uses servo motors and hydraulic system to go on clutching ,shifting the tool position and switching power, uses high-precision tooth couplings for accurate positioning,and uses shifting forks to dislodge the gears tor realize the power switching.the tool rest can carry 12 different kinds of power tools.it can achieve milling, turning and other processing. It features fast tool change position, sub-bit high precision, high repeatability and reliabilit y.The study of dynamic tool rest is based on literature research and study of the advanced technology inland and abroad,then analyses the key point and difficulty of the design of the dynamic tool rest driven by single servo motor,and figure out the precept to solve the problem.And finish the assembly drawing and some part drawings.Finally I use the software named Pro/Engineer to finish the 3D model and the motion simulation・Keywords： dynamic tool restidriven by single servo motor;power switching摘要 Abstract 第一章绪论 1」 研究现状 11.2 设计内容 3第二章总体方案设计 42」 双伺服动力刀架 42.2 单伺服动力刀架 42.3 直驱刀架外加电主轴模块 52.4 力矩电机外置加电主轴 62.5 本章小结 6第三章 动力刀架的设计计算 73.1伺服电机的选择计算 73.1.1旋转件的转动惯量计算 73.1.2电机转矩的估算 103.2动力刀具传动链的转动惯量计算 113.3传动齿轮的设计计算 123.4传动轴的设计计算 193.5 轴承的选择 213.6端齿盘的设计计算 233.7强度校核 243.8关键部分设计 253.&1液压系统设计 253.8.2动力刀具接口设计 27结束语 30参考文献 注：1摘要、章、结束语、参考文献：（宋体、小四、加粗、居左）；2节：（宋体、五号）；3中文摘要、英文摘要、目录的页码依次编排用“ I、II、III…”罗马数字（宋体、 小五号、居中、底部）。

第一章 概述目前，在世界机床制造和机械加工领域，复合加工技术是处于领先地位的技术实现车 铳复合加工，有许多可行方案，而卧式车床床身搭载转塔动力刀架就是其多种方案中应用最 广泛的一个其中，数控转塔刀架是实现复合加工的核心功能部件，不仅可以像普通刀架装 配多把普通车刀，并且能够同时提供动力驱动动力刀具，完成铳、钻、攻丝、饺孔等加工在当今市场单件小批量和快速生产的需求的刺激下，催生出了复合加工在众多领域中, 车铳复合加工发展目前來说已经具有一定规模在一般的机械加工领域中，加工主要分为以 下两种方式：第一，工件转动，这种加工方式是车削加工；第二，刀具转动，这种加工方式 是加工中心加工这两种加工方式的结合就是车铳复合加工，它既能够完成车削功能，同时又 能够完成铳、镇、钻、饺、扩等功能车铳攵合加工不仅是机械加工的发展方向之一，同样 也是当今世界机床技术发展的大潮流铳刀旋转、工件旋转、铳刀轴向进给和径向进给，在 这四个车铳复合加工机床的基本运动中，要完成这铳刀旋转的动作就需要使用到动力刀架 在引入动力数控刀架后，车铳复合加工中心基本实现了如下儿个目标：⑴缩短制造工艺链和物流长度;⑵减少装夹次数以及工装夹具数量;⑶减小使用占地面积，降 低了成本。

实现了在确保质量的前提下，提高生产率和白动化的程度步入新世纪以来，我国的数控机床行业发展势态愈发迅猛，主机技术向着高速、智能、 复合、环保方向不断发展动力刀架作为数控机床及加工中心重要部件之一，它的性能优劣 关系到整台机床的性能，甚至深刻影响着我国制造业整体水平的高低当前市场中，动力刀 架技术己经趋近成熟完善，国外很多著名刀架生产商都已设计研发并推广出自己的系列化产 品，国内也已有较为完善的生产机制但是绝大部分仍然是模仿国外的产品，缺乏自主创新 能力，它与国外的先进水平相比较，在精度等方面还存在着一定的差距，在一定程度上这会 制约机床发展所以，在动力数控刀架的设计上，提高反复多次定位的精度和降低刀架出现 故障的概率意义重大1.1研究的现状动力刀架最早出现于1980年经过30多年的发展，随着伺服刀架的出现，动力刀 架由最初的外加动力刀具驱动模块的形式发展为现今伺服动力刀架伺服刀架又分为双伺服 动力刀架以及单伺服动力刀架随着车削中心和车铳复合机床模块化设计的发展以及对功能部件性能参数和可靠性要 求的逐渐提高，在单伺服动力刀架的基础上衍生出下列动力刀架产品：(1) 内置电主轴的直驱动力刀具刀架结构这种动力刀架采用内置的电主轴直接驱动动力刀具代替伺服电机通过传动系统驱动刀 具，是动力刀具的最大转速得到了提升，可达到lOOOOr/mino同时刀盘和动力刀座采用了 B\1T接口，提高了重复定位精度。

此项技术最先由德国Sauter公司申请专利2) 力矩电机直驱式动力刀架这种动力刀架大幅度减少传动系统的复杂性，省去大量零件，使刀架体积变小，性能与 功能与原来的伺服电机驱动刀盘的动力刀架但是因为简化了传动系统，因此可靠性大幅度 提升3) 带Y轴、B轴的动力刀架目前国外动力刀架的研究均已成熟，德国，日本，意大利，英国等发达国家均有成熟的 产品运用于生产国外的生产商如徳国肖特公司(sauter),意大利巴拉法蒂(baruffaldi 杜普玛迪克(duplomatic)等著名的生产商世界上最著名数控转塔刀架生产企业是德国的Sauter公司和意大利Baruffaldi公司这两家企业刀架的性能指标如表1. 1所示：表1. 1国外厂家生产的刀架的技术参数厂家中心高(mm)「•位(个)45转位时间(s)45转位并加紧时间(s)Sauter公司16080. 380. 78Baruffaldi 公司16080. 440. 84国内的动力刀架技术仍处于发展阶段，H前国内动力刀架竺产较为著名的生产商有：常 州市宏达机床数控设备有限公司、常州市新墅数控设备有限公司、烟台环球机床附件集团有 限公司、沈阳精诚数控机床附件厂。

这些厂家中技术规格参数指标较高的是沈阳机床数控刀 架分厂和烟台环球机床附件厂表1.2是国内两个厂家生产的两种型号的转塔刀架的技术参 数表1.2国内厂家的刀架技术参数厂家中心高(mm)工位(个)45转位时 间(s)45转位并 夹紧时间(s)引进技术烟台环球机 床附件厂AK3116080. 661.54意大利Baruffaldi沈阳机床厂TSMA16016080. 44意大利Baruffaldi图1. 1国内产品 图1.2国外产品从上而两表的数据就可以看出国外生产的刀架转位速度快，在实际加工时有较高的效率 45转位并加紧时间这项种烟台环球机床附件厂生产的刀架的用时是德国肖特公司的一倍 而且两家国内生产厂家的技术还是从意大利Baruffaldi公司引进的由此可见，国内的刀 架生产技术与国外的先进水平仍有很大差距目前烟台环球机床附件厂生产的动力刀架均有不错的性能具体参数见表1. 3表1. 3烟台环球机床附件厂的动力刀架参数No项目AK3380X12AAK33100X12AAK33125X12A1中心高801001252工位数1212123刀孔定位精度6〃6〃6〃4重攵定位精度2〃2〃2〃530转位吋I可0. 190. 150. 326180转位并夹紧时间1.541.02.57最大不。