刀架設(shè)計(jì)說明書

目錄1.緒論 11.1國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床狀況分析 11.2自動(dòng)刀架狀況分析 11.3刀架設(shè)計(jì)總體方案 22.刀架機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32.1刀架機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體方案 32.1.1減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 32.1.2上刀體鎖緊與精定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 32.1.3刀架抬起機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 32.2刀架機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作原理 42.3重要傳動(dòng)部件功能及設(shè)計(jì) 52.3.1三相異步電機(jī)的選用 52.3.2蝸桿和蝸輪的設(shè)計(jì) 52.3.3蝸桿軸的設(shè)計(jì) 72.3.4中心軸的設(shè)計(jì) 92.3.5軸承的選用 102.3.6齒盤的設(shè)計(jì) 113.刀架電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 133.1刀架電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 133.2刀架電氣系統(tǒng)工作原理 133.3刀架電氣系統(tǒng)硬件組成 153.3.1控制系統(tǒng)的選取 153.3.2交流接觸器的選取 153.3.3電磁繼電器的選取 154.設(shè)計(jì)總結(jié) 175.謝辭 186.參考文獻(xiàn) 19摘要本設(shè)計(jì)是根據(jù)通過電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，來實(shí)現(xiàn)換刀和鎖緊的；運(yùn)用渦輪蝸桿傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)單級(jí)傳動(dòng)能得到很大的傳動(dòng)比，傳動(dòng)平穩(wěn)，無噪聲，沖擊載荷小，并且能優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)，做到外型輪廓小，結(jié)構(gòu)緊湊。上、下刀體的兩個(gè)端面齒脫離，就必須設(shè)計(jì)合適的機(jī)構(gòu)使上刀體抬起，采用的螺桿-螺母副。[關(guān)鍵詞]電動(dòng)刀架工作原理電氣控制前言電動(dòng)刀架是數(shù)控車床進(jìn)行自動(dòng)換刀的實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)刀架上刀盤的轉(zhuǎn)動(dòng)和刀盤的開定位、定位與夾緊的運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)刀具的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，具有傳動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣正反轉(zhuǎn)控制、PLC編程控制等數(shù)控機(jī)床的核心內(nèi)容，是每一個(gè)學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)的學(xué)生必須掌握的，具有機(jī)械、電氣的綜合特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)分為三部份，第一部分為緒論，涉及國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床狀況分析、自動(dòng)刀架狀況分析、刀架設(shè)計(jì)總體方案等。第二部分為刀架機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，涉及刀架機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體方案、刀架機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作原理和重要傳動(dòng)部件功能和設(shè)計(jì)等。第三部分為刀架電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。涉及刀架電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案、刀架電氣系統(tǒng)工作原理和刀架電氣系統(tǒng)硬件組成等。由于本人的實(shí)際水平有限，本設(shè)計(jì)仍然會(huì)有很多局限性之處，錯(cuò)誤與不妥之處在所難免，故懇請老師批評指正。1.緒論1.1國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床狀況分析數(shù)控技術(shù)自20世紀(jì)中葉出現(xiàn)以來，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工的加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，能減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，有助于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機(jī)床是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，合用于加工多品種小批量、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度規(guī)定較高、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件。進(jìn)入21世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)與國際全面接軌，進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。機(jī)床制造業(yè)即面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提高而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭碰到加入世界貿(mào)易組織后劇烈的國際市場競爭的壓力，加速推動(dòng)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)連續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。我國的數(shù)控技術(shù)通過“六五”，“七五”，“八五”，到“九五”的近2023的發(fā)展，基本上掌握了關(guān)鍵技術(shù)，建立了數(shù)控開發(fā)，生產(chǎn)基地，培養(yǎng)了一批數(shù)控人才，初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)?！笆濉惫リP(guān)開發(fā)的成果：華中號(hào)、中華號(hào)、航天號(hào)和藍(lán)天號(hào)4種基本系統(tǒng)建立了具有中國自主版機(jī)的數(shù)控技術(shù)平臺(tái)。具有中國特色經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)通過這些年來的發(fā)展，有了較大的提高。它們逐漸被用戶認(rèn)可，在市場上站住了腳。目前我國數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠有100多家，生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床配套產(chǎn)品的公司有300余家，產(chǎn)品品種涉及八大類2023種以上。目前已新開發(fā)出數(shù)控系統(tǒng)80余種，分為3種型級(jí)，即經(jīng)濟(jì)型，普及型和高級(jí)型?！熬盼濉逼陂g數(shù)控機(jī)床發(fā)展已進(jìn)入實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化階段，數(shù)控機(jī)床新開發(fā)品種300余種，已有一定的覆蓋面。新開發(fā)的國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品大部分達(dá)成期際上20世紀(jì)80年代中期水平，部分達(dá)成90年代水平，為國家重點(diǎn)建設(shè)提供了一批高水平數(shù)控機(jī)床。1.2自動(dòng)刀架狀況分析從自動(dòng)換刀系統(tǒng)發(fā)展的歷史來看，1956年日本富士通研究成功數(shù)控轉(zhuǎn)塔式?jīng)_床，美國IBM公司同期也研制成功了“APT”（刀具程序控制裝置）。1958年美國K&T公司研制出帶ATC（自動(dòng)刀具互換裝置）的加工中心。1967年出現(xiàn)FMS(柔性制造系統(tǒng))。1978年以后，加工中心迅速發(fā)展，帶有ATC裝置，可實(shí)現(xiàn)多種工序加工的機(jī)床，步入了機(jī)床發(fā)展的黃金時(shí)代。1983年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了數(shù)控刀具錐柄的國際標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)換刀系統(tǒng)便形成了統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)模式。自動(dòng)換刀系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。刀具夾持元件的結(jié)構(gòu)特性及它與機(jī)床主軸的聯(lián)結(jié)方式，將直接影響機(jī)床的加工性能。刀庫結(jié)構(gòu)形式及刀具互換裝置的工作方式，則會(huì)影響機(jī)床的換刀效率。自動(dòng)換刀裝置是數(shù)控機(jī)床上最普遍的一種輔助裝置，它可以使數(shù)控機(jī)床在工件一次裝夾中完畢多種甚至所有的加工工序，以縮短加工的輔助時(shí)間，減少加工過程中由于多次安裝工件而引起的誤差，從而提高機(jī)床的加工效率和加工精度。1.3刀架設(shè)計(jì)總體方案刀架是機(jī)床上的重要附件，重要是完畢零件加工過程中的換刀過程。根據(jù)刀架所用的對象，即機(jī)床，以及其要完畢的功能。刀架的設(shè)計(jì)應(yīng)涉及以下內(nèi)容：一、刀具安裝方案設(shè)計(jì)，即刀具在刀座上的布置形式，必須考慮刀架結(jié)構(gòu)的簡樸，又要兼顧其安裝拆卸的方便。二、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)，即是采用何種方式實(shí)現(xiàn)刀架的轉(zhuǎn)位，精確可靠的刀架轉(zhuǎn)位的實(shí)現(xiàn)才干使整個(gè)設(shè)計(jì)故意義。三、檢測定位方案設(shè)計(jì)，刀具能否準(zhǔn)擬定位是整個(gè)設(shè)計(jì)中非常重要的一步。四、控制方案設(shè)計(jì)，重要考慮控制元件的選擇。2.刀架機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1刀架機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體方案2.1.1減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)普通的三相異步電動(dòng)機(jī)因轉(zhuǎn)速太快，不能直接驅(qū)動(dòng)刀架進(jìn)行換刀，必須通過減速?？紤]到本設(shè)計(jì)減速比較大，選用蝸桿副減速。蝸桿傳動(dòng)單級(jí)傳動(dòng)能得到很大的傳動(dòng)比，傳動(dòng)平穩(wěn)，無噪聲，沖擊載荷小，并且能優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)，做到外型輪廓小，結(jié)構(gòu)緊湊，固選蝸桿傳動(dòng)。2.1.2上刀體鎖緊與精定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)刀體的鎖緊與定位機(jī)構(gòu)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(dāng)?shù)都芴幵阪i緊狀態(tài)時(shí)，上下端面齒互相嚙合，這時(shí)上刀體不能繞刀架的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)；換刀時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，抬起機(jī)構(gòu)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(zhuǎn)動(dòng)，完畢轉(zhuǎn)位動(dòng)作。2.1.3刀架抬起機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要想上、下刀體的兩個(gè)端面齒脫離，就必須設(shè)計(jì)合適的機(jī)構(gòu)使上刀體抬起。從經(jīng)濟(jì)型方面考慮，應(yīng)采用經(jīng)濟(jì)的螺桿-螺母副，在上刀體內(nèi)部加工出內(nèi)螺紋，當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺桿繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作為螺母的上刀體要么轉(zhuǎn)動(dòng)，要么上下移動(dòng)。當(dāng)?shù)都芴幵阪i緊狀態(tài)時(shí)，上刀體與下刀體的端面齒互相嚙合，由于這時(shí)上刀體不能與螺桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所以螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使上刀體向上移動(dòng)。當(dāng)端面齒脫離嚙合時(shí)，上刀體就與螺桿一同轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)計(jì)螺桿時(shí)規(guī)定選擇適當(dāng)?shù)穆菥?，以便?dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)，使得上刀體與下刀體的端面齒可以完全脫離嚙合狀態(tài)。2.2刀架機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作原理圖2-1回轉(zhuǎn)刀架的工作原理為機(jī)械螺紋升降轉(zhuǎn)位式。工作過程可分為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位并壓緊等幾個(gè)環(huán)節(jié)。圖2.1為自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，其工作過程如下：1)刀架抬起當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后,通過接口電路使電機(jī)正轉(zhuǎn),經(jīng)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)3、蝸輪螺紋即螺母機(jī)構(gòu)延逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),此時(shí)由于上下齒盤處在嚙合狀態(tài)，在絲桿螺母機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使上刀架體產(chǎn)生向上的軸向力將上齒盤松開并抬起,直至兩定位齒盤脫離嚙合狀態(tài),從而帶動(dòng)上刀架和齒盤產(chǎn)生“上臺(tái)”動(dòng)作。2)刀架轉(zhuǎn)位當(dāng)齒盤完全脫開，此時(shí)銷釘準(zhǔn)確進(jìn)入凹槽中，帶動(dòng)刀架體轉(zhuǎn)位。3)刀架定位當(dāng)上刀架轉(zhuǎn)到需要到位后（旋轉(zhuǎn)90°、180°或270°），數(shù)控裝置發(fā)出的換刀指令使霍爾開關(guān)中的某一個(gè)選通,當(dāng)磁性板與被選通的霍爾開關(guān)對齊后,霍爾開關(guān)反饋信號(hào)使電機(jī)反轉(zhuǎn),插銷在彈簧力作用下進(jìn)入反靠盤地槽中進(jìn)行粗定位，上刀架體停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)繼續(xù)反轉(zhuǎn)，使其在該位置落下，通過螺母絲桿機(jī)構(gòu)使上刀架移到齒盤重新嚙合,實(shí)現(xiàn)精擬定位。4)刀架壓緊刀架精擬定位后，電機(jī)及許反轉(zhuǎn)，夾緊刀架，當(dāng)兩齒盤增長到一定夾緊力時(shí)，電機(jī)由數(shù)控裝置停止反轉(zhuǎn)，防止電機(jī)不斷反轉(zhuǎn)而過載毀壞，從而完畢一次換刀過程。2.3重要傳動(dòng)部件功能及設(shè)計(jì)2.3.1三相異步電機(jī)的選用考慮刀架只需小功率驅(qū)動(dòng)，為減少生產(chǎn)成本，選用JD90電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速為1400r/min,額定功率為90W。2.3.2蝸桿和蝸輪的設(shè)計(jì)考慮到傳遞的功率不大，轉(zhuǎn)速較低，選用2A蝸桿，精度8級(jí)，GB10089-1988。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》得蝸桿選用45鋼，表面淬火，硬度為45～55HRC，蝸輪齒圈用ZCuSn10P1砂模鑄造，為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT150制造。刀架天天工作16個(gè)小時(shí)，工作壽命7年，每年工作300天。查表5-7得到，1）擬定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距T2假設(shè)i=45，按Z1=1，取效率η=0.7，則T2=T*η*i=19338.3N.mm2）擬定載荷系數(shù)K因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)Kβ=1；由使用系數(shù)KA表從而選取KA=1.15,由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)KV=1.1；則K=KA*Kβ*KV=1*1.15*1.1=1.265≈1.273）擬定彈性影響系數(shù)ZE因選用的鑄錫磷青銅蝸輪和蝸桿相配，由表5-6得4）按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算查圖5-10，得則將以上數(shù)據(jù)代入公式由參考文獻(xiàn)「4」查表5-1，取m=1.6mm,d1=28mm,此時(shí)，m2d1=71.68mm3>70.09mm5）校核彎曲強(qiáng)度查表5-10，YF=2.35查表5-10，〔δ〕OF=64MPa由NL=3.136×107查圖5-10，得YN=0.9則代入公式：<[δ]F=57.6MPa強(qiáng)度足夠6）蝸桿和蝸輪重要幾何尺寸計(jì)算=1\*GB3①蝸桿分度圓直徑：d1=28mm直徑系數(shù)：q=d1/m=17.5，蝸桿頭數(shù)：Z1=1分度圓導(dǎo)程角：γ=3°16′12″蝸桿軸向齒距：PA==5.024mm；蝸桿齒頂圓直徑：蝸桿齒根圓直徑：蝸桿軸向齒厚：Sa=1/2=2.512mm蝸桿軸向齒距：螺紋部分長度：b1≥(11+0.06Z2)m=(11+0.06×45)×1.6mm=21.92mm考慮磨削，取b1=30mm=2\*GB3②蝸輪蝸輪齒數(shù)：Z2=41變位系數(shù)Χ=0驗(yàn)算傳動(dòng)比：i=/=41/1=41蝸輪分度圓直徑：d2=mz2=65.6mm蝸輪齒頂圓直徑：蝸輪齒根圓直徑：蝸輪外圓直徑：當(dāng)在Z=1時(shí)，取de2=70mm渦輪齒寬：b2≤0.75da1=0.75×31.2=23.4mm取b2=21mm2.3.3蝸桿軸的設(shè)計(jì)1)蝸桿軸的材料選擇，擬定許用應(yīng)力考慮蝸桿軸重要傳遞蝸輪的轉(zhuǎn)矩，為普通用途中小功率減速傳動(dòng)裝置。選用45號(hào)鋼，正火解決，查表11-1，得2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸的最小直徑查表11-2得A0=110，所以3）擬定各軸段的直徑和長度根據(jù)各個(gè)零件在軸上的定位和裝拆方案擬定軸的形狀及直徑和長度。圖2-2蝸桿軸結(jié)構(gòu)d1=d5同一軸上的軸承選用同一型號(hào)，d5軸上有一個(gè)鍵槽，故槽徑增大5%d1=d5=d1′×(1+5%)=4.6mm,圓整d1=d5=17d4=d2=20mm,便于加工和安裝d3為蝸桿與蝸輪嚙合部分，故d3=28L1為與軸承配合的軸段，查軸承寬度為12mm，端蓋寬度為10mm，則L1=22mmL2尺寸長度與刀架體的設(shè)計(jì)有關(guān)，蝸桿端面到刀架端面距離為65mm，故L2=43mmL3為蝸桿部分長度L3=30mmL4取55mm，L5在刀架體部分長度為（12+8）mm，伸出刀架部分通過聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)相連長度為50mm，故L5=70mm兩軸承的中心跨度為128mm，軸的總長為220mm4）蝸桿軸的校核轉(zhuǎn)矩圓周力徑向力軸向力水平面支反力水平面彎矩垂直面彎矩合成彎矩危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩校核危險(xiǎn)截面的直徑。查表7-24得，則增大3%，則d≥6.8mm，因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軸徑為12mm,故滿足強(qiáng)度條件。2.3.4中心軸的設(shè)計(jì)1）材料選擇，擬定許用應(yīng)力選用45號(hào)鋼，正火解決，查表11-1，得2）擬定各軸段的直徑和長度如圖（2-2）圖2-3中心軸結(jié)構(gòu)3）軸橫截面的慣性矩車床切削力F=2KN,G=210GPa4）強(qiáng)度校核滿足強(qiáng)度條件5）剛度校核滿足剛度條件2.3.5軸承的選用軸承一般都為標(biāo)準(zhǔn)件，要根據(jù)所設(shè)計(jì)軸的特點(diǎn)合理選擇軸承考慮到軸各個(gè)方面的誤差會(huì)直接傳遞給加工工件時(shí)的加工誤差，因此選用調(diào)心性能比較好的深溝球軸承。根據(jù)載荷的大小，以及軸承的特點(diǎn)，所選軸承類型為深溝球軸承，由參考文獻(xiàn)「3」附表7-4得，型號(hào)為6203，D=40mm,B=12mm。2.3.6齒盤的設(shè)計(jì)1）齒盤的材料選擇和精度等級(jí)上、下齒盤均選用45號(hào)鋼，淬火，180HBS初選7級(jí)精度等級(jí)2）擬定齒盤參數(shù)當(dāng)換刀時(shí)，上刀架上升5mm，齒盤的齒高取4mm由得算式4=（2×1+0.25）m標(biāo)準(zhǔn)值ha*=1.0,c*=0.25求出m=1.78mm,取標(biāo)準(zhǔn)值模數(shù)m=2mm故齒盤齒全高h(yuǎn)=（2ha*+c*）m=(2×1+0.25)×2=4.5mm取齒盤內(nèi)圓直徑d為64mm，外圓直徑為90mm齒頂高h(yuǎn)a=ha*m=1×2=2mm齒根高h(yuǎn)f=(ha*+c*)m=2.5mm齒數(shù)z=38齒寬b=13mm齒厚齒盤高為5mm3）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度查表6-4，取許用接觸應(yīng)力，許用彎曲應(yīng)力轉(zhuǎn)矩查表6-6，取載荷系數(shù)K=1.4，查表6-7，取ZE=189.8齒數(shù)比分度圓直徑校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度所以齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足4）校核齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度查表6-8，取YF=2.37，YS=1.69校核齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度所以齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度滿足3.刀架電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1刀架電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的電氣控制部分重要涉及收信電路和發(fā)信電路兩大塊。1）收信電路：發(fā)信盤上的4只霍爾開關(guān)，轉(zhuǎn)位時(shí)刀臺(tái)帶動(dòng)磁鐵旋轉(zhuǎn)，當(dāng)磁鐵對準(zhǔn)某一個(gè)霍爾開關(guān)時(shí)，其輸出端輸出低電平；當(dāng)磁鐵離開時(shí)，輸出高電平。2）發(fā)信電路：是控制刀架電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)電路，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，刀架換刀；電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，刀架鎖緊。電動(dòng)刀架的電氣控制分強(qiáng)電和弱電兩部分，強(qiáng)電部分由三相電源驅(qū)動(dòng)三相交流異步電動(dòng)機(jī)正、反向旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)刀架的松開、轉(zhuǎn)位、鎖緊等動(dòng)作；弱電部分重要由位置傳感器-發(fā)訊盤構(gòu)成，發(fā)訊盤采用霍爾傳感器發(fā)訊。3.2刀架電氣系統(tǒng)工作原理四工位電動(dòng)刀架的工作原理是系統(tǒng)發(fā)出換刀信號(hào)，控制繼電器動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，通過渦輪、蝸桿、螺桿將銷盤上升至一定高度時(shí)，離合銷進(jìn)入離合槽，離合盤帶動(dòng)離合銷，離合銷帶動(dòng)銷盤，銷盤帶動(dòng)上刀體轉(zhuǎn)位；當(dāng)上刀體轉(zhuǎn)到所需刀位時(shí)，霍爾元件電路發(fā)出到位信號(hào)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，反靠銷進(jìn)入反靠盤槽，離合銷從離合盤槽中爬出，刀架完畢粗定位；同時(shí)銷盤下降端齒嚙合，完畢精定位，刀架鎖緊。需要換刀時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出刀架轉(zhuǎn)位信號(hào)，三相異步電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，通過蝸桿副帶動(dòng)螺桿正向轉(zhuǎn)動(dòng)，與螺桿配合的上刀體逐漸抬起，上刀體與下刀體之間的端面齒慢慢脫開；與此同時(shí)，上蓋圓盤也隨著螺桿正向轉(zhuǎn)動(dòng)（上蓋圓盤通過圓柱銷與螺桿聯(lián)接），當(dāng)轉(zhuǎn)過約270°時(shí)，上蓋圓盤直槽的另一端轉(zhuǎn)到圓柱銷的正上方，由于彈簧的作用，圓柱銷落入直槽內(nèi)，于是上蓋圓盤就通過圓柱銷使得上刀體轉(zhuǎn)動(dòng)起來（此時(shí)端面齒已完全脫開）。上蓋圓盤、圓柱銷以及上刀體在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，反靠銷可以從反靠圓盤中十字槽的左側(cè)斜坡滑出，而不影響上刀體尋找刀位時(shí)的正向轉(zhuǎn)動(dòng)。上刀體帶動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)到需要的刀位時(shí)，發(fā)信盤上相應(yīng)的霍爾元件輸出低電平信號(hào)，控制系統(tǒng)收到后，立即控制刀架電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，上蓋圓盤通過圓柱銷帶動(dòng)上刀體開始反轉(zhuǎn)，反靠銷立即就會(huì)落入反靠圓盤的十字槽內(nèi)，至此，完畢粗定位。此時(shí)，反靠銷從反靠圓盤的十字槽內(nèi)爬不上來，于是上刀體停止轉(zhuǎn)動(dòng)，開始下降，而上蓋圓盤繼續(xù)反轉(zhuǎn)，其直槽的左側(cè)斜坡將圓柱銷的頭部壓入上刀體的銷孔內(nèi)，之后，上蓋圓盤的下表面開始與圓柱銷的頭部滑動(dòng)。在此期間，上、下刀體的端面齒逐漸嚙合，實(shí)現(xiàn)精定位，通過設(shè)定的延時(shí)時(shí)間后，刀架電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，整個(gè)換刀過程結(jié)束。由于蝸桿副具有自鎖功能，所以刀架可穩(wěn)定地工作。換刀原理圖換刀原理圖（圖3-1）刀架控制電路圖刀架控制電路圖（圖3-2）3.3刀架電氣系統(tǒng)硬件組成3.3.1控制系統(tǒng)的選取根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，本設(shè)計(jì)所選用的控制系統(tǒng)為GSK928TE控制系統(tǒng)，由該系統(tǒng)說明書查得，控制刀架的接口為X4。X4接口圖(圖3-3)3.3.2交流接觸器的選取交流接觸器是一種用來頻繁地接通或分?jǐn)嚯娐酚胸?fù)載的自動(dòng)控制電器。交流接觸器由電磁器機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧裝置及其他部件四部分組成。其工作原理是當(dāng)線圈通電后，鐵芯產(chǎn)生電磁吸力將銜鐵吸合。銜鐵帶動(dòng)觸點(diǎn)系統(tǒng)動(dòng)作，使常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁力消失，銜鐵在反作用彈簧力的作用下釋放，觸點(diǎn)系統(tǒng)隨之復(fù)位。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率可知，電動(dòng)機(jī)功率不大，所以查表2-8得，選用的交流接觸器型號(hào)為CJX-9。3.3.3電磁繼電器的選取電磁繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它事實(shí)上是用較小的電流。較低的電壓去控制較大電流。較高的電壓的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。電磁繼電器的構(gòu)造：如圖3-2所示，A是電磁鐵，B是銜鐵，C是彈簧，D是動(dòng)觸點(diǎn)，E是靜觸點(diǎn)。電磁繼電器工作電路可分為低壓控制電路和高壓工作電路組成?？刂齐娐肥怯呻姶盆FA、銜鐵B、低壓電源E1和開關(guān)組成；工作電路是由小燈泡L、電源E2和相稱于開關(guān)的靜觸點(diǎn)、動(dòng)觸點(diǎn)組成。連接好工作電路，在常態(tài)時(shí)，D、E間未連通，工作電路斷開。用手指將動(dòng)觸點(diǎn)壓下，則D、E間因動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)接觸而將工作電路接通，小燈泡L發(fā)光。閉合開關(guān)S，銜鐵被電磁鐵吸下來，動(dòng)觸點(diǎn)同時(shí)與兩個(gè)靜觸點(diǎn)接觸，使D、E間連通。這時(shí)彈簧被拉長，觀測到工作電路被接通，小燈泡L發(fā)光。斷開開關(guān)S，電磁鐵失去磁性，對銜鐵無吸引力。銜鐵在彈簧的拉力作用下回到本來的位置，動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)分開，工作電路被切斷，小燈泡L不發(fā)光。圖3-4工作原理：電磁鐵通電時(shí)，把銜鐵吸下來使D和E接觸，工作電路閉合。電磁鐵斷電時(shí)失去磁性，彈簧把銜鐵拉起來，切斷工作電路。根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，本設(shè)計(jì)用的電磁繼電器，為MY2NJAC110V電磁繼電器應(yīng)用范圍:中間，品牌:OMRON/歐姆龍，型號(hào):MY2NJ，產(chǎn)品系列:MYJ，觸點(diǎn)形式:二開二閉，額定電壓:AC110（V），電流性質(zhì):交流，外形:小型，功率負(fù)載:小功率，防護(hù)特性:封閉式，直流電阻:50（Ω），吸合電流:5（A），釋放電流:5（A），線圈功率:0.9（W），額定工作頻率:50（Hz）。4.設(shè)計(jì)總結(jié)本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容：1）刀架的換刀和鎖緊是運(yùn)用電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的，穩(wěn)定性好，可靠性高。2）刀架換刀和鎖緊是通過渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，傳動(dòng)可靠，平穩(wěn)。3）通過霍爾開關(guān)來檢測刀位信號(hào)，從而使刀架轉(zhuǎn)位更加的精確。4）運(yùn)用齒盤來進(jìn)行定位，簡樸方便，容易實(shí)現(xiàn)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的局限性1）由于對電動(dòng)刀架的結(jié)識(shí)有限，從而設(shè)計(jì)中有很多問題不明白，導(dǎo)致設(shè)計(jì)有所局限性。2）電氣控制系統(tǒng)部分的選取，過于簡樸。5.謝辭這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)對于我來說有著深刻的意義