数控车床刀架装置的设计1

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1、数控车床刀架装置的设计1绪论1.1. 国内发展情况我国的刀架生产还处在发展阶段，品种、 规格、可靠性等方面还需要有一个完善的 过程，远远没有达到成熟。基本上采用传统材料和传统，加上部分外购配套件的可靠性 较差造成产品整体的可靠性与外国的差距。国内部分刀架回转原理为电机经弹簧理合器带动蜗杆，再由蜗轮带动蜗杆旋转，当刀架转体时，由霍尔元件不断检测刀架转体是否到位，到位后霍尔元件发出信号，然后反转锁紧。主要采用有销盘、内齿盘，外齿盘组成的三端齿定位机构实现准确定位。其 控制部分主要选用MCS-51系列单片机以及ATME公司的AT89等同类产品进行控制。烟台机床附件厂是目前我国生产刀架水平最高的厂家，

2、 特别是可以生产带刀头的刀 架。该厂家全套引进意大利的生产线，产品属于高档型。1.2. 国外发展情况国外数控机床附件产品的开发应用比较早，经验丰富，再由于技术进步，新材料， 新结构的不断出现与应用，使得其产品的可靠性比较高。国外主要分为日本和欧美两大流派。其产品的特点是夹紧力大，采用专用电机，体积小，转矩大，可靠性高，耐磨，可靠性较高。比如，日本日研公司部分回转刀架的核 心部件蜗杆副，蜗轮采用氮化钢，齿部表面采用氮化处理，硬度高；蜗杆为硬质合金蜗 杆；整个蜗杆副为硬齿面接触，耐磨。既实现了高速又保证了高可靠性。还有德国的肖 特（SAUTE R 意大利的杜普洛马蒂克（DUPLOMATIC 口巴鲁

3、法迪（BARUFFALDI等， 他们都有自己的系列、规格和专利。像肖特（SAUTER的刀架，采用行星传动机构，具 结构紧凑，传动方向均为同一方向，没有像蜗杆副的降速机构的交叉轴设计，易于一体 化布置。采用牙嵌式齿行离合器的升起和加紧，空行程转角、小效率高，且自锁功能可 靠。具控制部分大都与机床一起采用 CNC空制，目前国际比较好的系统有西门子，法拉 兄,纪专。1.3. 结构组成与动作循环数控车床刀架装置的设计典型的数控转塔刀架一般有动力源（电极或油缸，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：

4、T指令（换刀指令）刀盘放松（抬起）转位刀位检测预分度精确定位 刀具锁紧结束，答复信号。1.4. 技术性能与发展趋势数控转塔刀架的技术发展很快，现正逐步形成标准定型产品。我国数控转塔刀架标 准草案中所规定的主要技术性能如下：1.4.1. 精度定位精度要求高，一般要求工位目标位置重复定位精度在 4-10,刀槽的工作位 置定位精度在0.03-0.05 mm。各种形位公差为0.02 0.03mm 0因此定位机构均采用精 密多齿盘。先进工艺用浮硬齿面对研，重复定位精度可高达1另外，刀盘加工趋向用淬火 硬磨削，以获得刀槽精度的长期保持性及高的刚度。1.4.2. 运转性能主要是转位时间和转位频率。先进水平一

5、次转位周期0.3ls,最快己达0.1S。分度频率为6001000次/h 。双向转位就近换刀（最短路程换刀）的结构正在开发应用，如双向滚子端面凸轮机 构，可显著缩短换到周期。为了克服刀盘高速转位引起的惯性冲击，使用恰当的缓冲元 件是其发展趋势。1.4.3. 润滑与密封目前趋向于开发能终生润滑的产品，即在使用全过程中，不需要用户再采取任何润 滑措施。因工作环境恶劣，对密封性能要求很高，通常规定在刀架体内棋道压力105pa气路， 浸入装有防锈液的试验箱内，在规定时间内，不得有漏气现象。1.4.4. 负载能力与刚度数控转塔刀架的负载能力与刚度，除了与有关零件的尺寸、形状、结构等有关外 ， 受刀盘锁紧力

6、影响也很大。一般小型产品锁紧力为103N左右，高性能产品可达6 104N 以上。对数控转塔刀架的静刚度目前尚无规范要求，有的企业标准已经提出测详见定，但 缺乏数据指示。对动刚度，动态性能，在生产实践中反映出其影响明显，但也无可靠数据 指示提出，这些方面是今后研究开发中的重要方向。1.4.5. 靠性方面可靠性是产品性能的综合反映。对转塔刀架目前一般要求平均无故障时间（MTBF）为 5 104N次，高级的已经达到2 104N次以上，国内产品在设方面亟待提高。1.5. 代典型数控转塔刀架的结构分析1.5.1. 液压式1.4.技术性能与发展趋势数控转塔刀架的技术发展很快，现正逐步形成标准定型产品。我国

7、数控转塔刀架标 准草案中所规定的主要技术性能如下：1.4.1. 精度定位精度要求高，一般要求工位目标位置重复定位精度在 4-10,刀槽的工作位 置定位精度在0.03-0.05 mm。各种形位公差为0.02 0.03mm 0因此定位机构均采用精 密多齿盘。先进工艺用浮硬齿面对研，重复定位精度可高达1另外，刀盘加工趋向用淬火 硬磨削，以获得刀槽精度的长期保持性及高的刚度。1.4.2. 运转性能这类刀架用液压缸实现刀盘锁紧，低速大扭矩液压马达驱动刀盘转位。液压缸可获 得很大的锁紧力，故刀架刚性很好。该机构适用于重负荷切削，且易双向转位就近换刀， 大型数控车床应用较多。近年已开发出将液压马达和滚珠式预

8、分度机构合为一体的液压分度马达(IndexMotor)。可使刀架简化，重复定位精度可达 0.1。刀盘加速时间仅为0.1S,有较好的应 用前景。1.4.3. 液压机械式1.4.技术性能与发展趋势数控转塔刀架的技术发展很快，现正逐步形成标准定型产品。我国数控转塔刀架标 准草案中所规定的主要技术性能如下：1.4.4. 精度定位精度要求高，一般要求工位目标位置重复定位精度在 4一10”,刀槽的工作位 置定位精度在0.03-0.05 mm。各种形位公差为0.02 0.03mm 0因此定位机构均采用精 密多齿盘。先进工艺用浮硬齿面对研，重复定位精度可高达1另外，刀盘加工趋向用淬火 硬磨削，以获得刀槽精度的

9、长期保持性及高的刚度。1.4.5. 运转性能1.4.技术性能与发展趋势数控转塔刀架的技术发展很快，现正逐步形成标准定型产品。我国数控转塔刀架标 准草案中所规定的主要技术性能如下：1.4.6. 精度定位精度要求高，一般要求工位目标位置重复定位精度在 4-10,刀槽的工作位 置定位精度在0.03-0.05 mm。各种形位公差为0.02 0.03mm 0因此定位机构均采用精 密多齿盘。先进工艺用浮硬齿面对研，重复定位精度可高达1另外，刀盘加工趋向用淬火 硬磨削，以获得刀槽精度的长期保持性及高的刚度。1.4.7. 运转性能这类刀架用液压缸锁紧刀盘，转位和预分度则用点电机通过机械传动装置实现，如 槽轮机

10、构。目前趋向采用动态性能较好的间歇凸轮转位机构。1.5.3.电动势1.4.技术性能与发展趋势数控转塔刀架的技术发展很快，现正逐步形成标准定型产品。我国数控转塔刀架标 准草案中所规定的主要技术性能如下：1.4.1. 精度定位精度要求高，一般要求工位目标位置重复定位精度在 4一10”,刀槽的工作位 置定位精度在0.03-0.05 mm。各种形位公差为0.02 0.03mm 0因此定位机构均采用精 密多齿盘。先进工艺用浮硬齿面对研，重复定位精度可高达1另外，刀盘加工趋向用淬火 硬磨削，以获得刀槽精度的长期保持性及高的刚度。1.4.2. 运转性能这类刀架以电机为动力源，使用方便，应用最多。主要形式有以

11、下几种：(1)单面凸爪锁紧式是我国自行开发的小型产品刀盘主轴上周联有单向凸爪离合器的右半。电机经 蜗轮传动使主动凸爪(离合器左半)正向旋转，两个半离合器结合，两定位多齿盘觉分开 啮合，刀盘转位。到位后反向旋转，刀盘转动被预分度机构的定位销阻止，由于凸爪斜面 作用使离合器左右两半分离，使刀盘右移实现定位锁紧。此形式结构紧凑，但锁紧力靠机构的弹性变形产生，调整较难，主轴刚度不宜大，适用于 低速低载，如仪表及床上使用。(2)双插销反靠式这类刀架以T形丝杠螺母机构产生锁紧力。电机正转时丝杠移动使两多齿盘分 离，再由反靠盘及插销带动刀盘转动到位，检测装置发讯时电机反转，插销向预分度糟 反靠实现预分度。由

12、于另一端插销斜面作用，反靠盘与之分离，电机继续反转则使丝杠 连同刀盘反向位移至多齿盘啮合锁紧。该刀架转位周期为1 2S,不能双向转位。因只用一个传动链实现动作循环 ，各动 作协调由一特殊双插销机构实现，故结构紧凑，锁紧可靠，成为国内中、低档数控车床采 用的主要机型。（3）双向滚子端面凸轮锁紧式这类刀架采用正反方向均可实现转位锁紧的滚子端面凸轮机构，能就近换刀。1.6 控制与接口刀位检测元件多用无触点的霍尔元件或接近开关以及光电编码器。锁紧电机一般采 用三相交流电机，但开发应用体积小扭矩大，能频繁换向的专用电机对提高电动式刀架 性能十分重要。动力刀具驱动用可无级调速的伺服电机。数控转塔刀架与系统

13、接口方式 常有如下两种：1.6.1 直接与数控系统接口视不同系统给出的换刀控制信号，应设计相应的接口电路。通常由如下功能 ：方式 选择、刀位检测发讯、驱动功能（驱动执行器件完成转位锁紧等动作）、保护功能（以脆 如机械电气故障）其逻辑电路一般可用继电器实现。1.6.2 通过可编程序控制器（PLC）与数控系统接口用PLC实现接口可提高柔性和可靠性。1.7 各种刀架简介1.7.1 简易经济型数控刀架目前主要为立式四工位，通常采用双插销机构实现转位和预定位，电机采用右置式或 转塔式。一般只能单向转位，采用齿轮，蜗杆传动，螺旋副加紧，多齿盘精定位。此种刀架 价格便宜，适用于要求不高的数控机床，在我国应用

14、最为广泛。但是,该刀架工位少，回转 空间大，易发生干涉，所以正向工序长,回转空间小的卧式刀架过渡。1.7.2 高精度型数控刀架目前一般多为卧式八工位到十二工位。分为抬起式和不抬起式。抬起式仿意大利巴罗法蒂公司的TA刀架，其缺点是转阻塞度不能过高，只能单向回转；不抬起式仿意大利IOE型刀架，采用行星齿轮机构。或仿美国的三联分齿盘精定位，转位采用平行分度凸轮 (又叫共辄凸轮)或槽轮机构此种刀架目前正逐渐推广。1.7.3 带动力刀具的数控刀架此种刀架只有烟台机床附件厂生产，全套引进意大利的生产线和专利，一般用于车削 加工中心。2方案选择及论证2.1 传动方案的分析和拟定2.1.1 技术关键(a)合理

15、的整体布局及夹紧机构，以保证有足够的刚性。(b)定位机构的设计。双插销配合多齿盘定位。(c)发讯元件的选择。采用霍尔元件。2.1.2 数控立式四工位抬起式自动刀架传动方案的分析和拟定(1)传动方案的拟定采用蜗轮蜗杆传动和螺旋副加紧、双插销预定位、端面多齿盘精定位、霍尔元件 发讯。(2)传动方案简图图2-1传动方案简图（3）传动方案分析a.传动机构采用蜗轮蜗杆传动的主要优点：降速比大，结构紧凑，工作平稳无噪声。能阻滞扭转振动。当蜗杆螺旋升角小于摩擦 角时，有反向自锁作用。其主要缺点是：发热大，加工复杂，需要有与蜗杆参数相同的涡轮滚刀，对装配误 差较为敏感。螺旋副加紧采用丝杠螺母机构传动，具特点是

16、：用较小的扭矩转动丝杠（或螺母），可使螺母（或丝杠）获得较大的轴向牵引力。可达到很大的降速传动比，使降速机构大为简化，传动链得以缩短。能达到较高的传 动精度。传动平稳，无噪声。在一定条件下能自锁，即丝杠螺母不能进钉逆向传动。此特点特别适用 于作部件开 降传动。由于蜗杆传动和丝杠螺母传动均能自锁 ，即夹紧机构双重自锁，不必再配置制 动器。b.定位机构双差销预定位双差销定位，一般称为反靠定位。具有较高的定位精度和可靠性，并能在有冲击和振 动的情况下稳定工作。磨损少，定位附加冲击小。定位精度保持性强。端面齿盘精定位优点：由于采用了多齿结构，所以定位精度高，一般可达3,最高可达4；能自动定心，定位精度

17、不受轴承间隙和正反转的影响（也称自由定心）；齿面磨损对定位精度影响不大，随着不断使用磨合，定位精度有可能改善，精度保持 性好；承载能力强，定位刚性好。其齿面啮合长度一般不小于 60%,齿数啮合率一般不低于 90%适应性强，齿数的所有因数都可作为分度工位数，容易得到不等的分度；重复定位精度稳定。缺点：齿形加工较为复杂，转位、定位时动齿盘需要升降，并要有夹紧装置，成本高。c.数控转塔式四工位自动回转刀架传动方案的确定：采用蜗轮-蜗杆传动：螺旋副加紧；电磁离合器制动：双插销机构预定位；端面齿盘精定位：霍尔元件发讯。3主要参数的计算3.1刀架的设计参数：(1) 定位精度：0.05mm;(2)重复定位精

18、度：土 0.002mm;(3) 适用机床：C6140;(4) 多齿盘直径：小175(72齿左右);(5) 刀架工位数：四工位；(6)定位控制元件：霍尔元件；(7)电机的选用：电机的转速与设计刀架的回转速度有关.先预定为1500min(8)刀座尺寸：200*192刀盘尺寸：200*1103.2动力参数的确定3.2.1 选择电机类型：根据工作要求和条件：功率小，起动转矩低，运转平稳等，无需调速、长期反复工作， 故选用N系列异步电动机。取转速为1400r/min。3.2.2 电机容量的设计计算：由要求：自锁力 Q=1000 kgf500 kgf,此处取 Q=1000kgf 。螺旋副传动的牙型为梯形螺

19、纹，可通过较小的扭矩获得较大的轴向力，并要求自锁。梯形螺纹的牙型角a =30o,则牙型半角P=15o,且有f=0.080.10。由于本刀架锁紧系统 中的摩擦是由封闭系统弹性变形力所引起的，压力通常超过3 MPa,其摩擦系数比一般 23倍,取螺杆中径d=85mm.a.求当量摩擦角:tg f /cos , arctgf /cos 11.7为保证电机驱动力矩消失后刀盘仍处于锁紧状态，丝杠螺母传动必须满足自锁条件：(11.5),所以 入max=11.7-1=10.7 ,由实验表明入=46有满意效果，故取 入=5。b.螺杆的转速n1=28r/min (设计任务书给出)可得出传动比：I n0/n1 140

20、0/28 50(3-1 )计算电机容量：Pd pw/ a(3-2)其中,Pd为电机所需功率:Pw为工作机所需工作功率；a是由电动机至工作机主 动端的总效率：Pw T*n1/9550(3-3)4 a 12345( 3-4 )其中1, 2, 3, 4,分别为轴承、蜗轮蜗杆、联轴器、滑动丝杠的传动效率。取1=0.98, 2 =0.45(自锁时传动效率)，3 0.99 ,4 0.6Pd 120w(设计任务书给出)匕Pd / a 120/0.984 0.45 0.99 0.6 482W (3-5)c. 计算螺杆上的扭矩：T 9550 Pw/n1 9550 0.482/1400 3.3N ?m(3-6)d

21、. Pd 120w,选取型号JW-5264三相微型感应电机，具技术参数如下:电压输出功率转速输入功率质量380V120w1400r/min150w3.0kg额定电流起动转矩/:额定转矩最大转矩/额定转矩起动电流0.47(A)2.22.4Mr为齿盘承受的倾覆力矩（Nn）Fr为齿盘承受的径向力（N）F。为齿盘承受的轴向力（N）,方向与Wf同时，式中取“-”号，与W!反时 取 “+” .d 为齿盘直径（mB 为齿形角（）为摩擦角（），一般取56为安全系数，一般取S=11.5图4-5夹紧力切削力 F=1000kgf,其分力 Fx : Fy : Fz 0.3: 0.5:1 ,可得 Fy : Fz : F

22、10.5:1:1.25,所以，F%3 F1 (1.25)12 F /(1.34) 12 所以，F=1000kgf Fx=259.2kgf,F1=965.8kgf倾覆力矩 MFx a 41465.7kgf/mm 又 Fy/0.5 Fj(0.5)1/2 Fz/1 ,可得Fy431.9kgf ,Fz 772.6kgf驱动力矩 MnFz a 123622.4kgf/mm431.9tg (-60 5) 539 1140.1kgf2安全系数如1.3所以，W 1.3奥咏tg(留5) 3 75275验算齿面挤压应力齿面挤压应力的验算公式:2MnSD-2ML Fr Wctg2Z Bhg(4-28)式中，为齿面挤

23、压应力（Pa）Z为计算齿数，Z 0.5ZB 为齿宽（mh。为齿的啮合高度W为夹紧力（N）S 为安全系数，去S=1.3为许用挤压应力（Pa）,齿面淬硬的取 =4 107123622.4 31963.960 431.9 11140.1ctg -1.32.89kgf / mm0.5 72 10 2 2.1375752所以，满足要求材料选择：齿盘的齿面要求有较高的硬度，内部有一定的韧性，要求材料的热变形较小， 精密齿盘要求尺寸稳定性好，齿盘材料选用 40Cr,热处理齿部D0.3700 技术要求：(a)相邻齿矩误差和累积误差：按回转部件的分度精度要求确定，根据刀具的精 度要求，相邻齿矩误差和累积误差不2

24、(b) 安装基准孔轴线分度中心的位置度：精密齿盘应该在 0.01mm；内。(c)安装基准端面对分度平面的平行度：精密齿盘应在 0.005mm；内。(d)齿面接触精度：齿面接触精度不仅影响风度精度，而且影响刚性，承载能力及稳定度。齿矩误差同时影响接触最小齿数和接触齿的分布。 齿形半角影 响高的方向的接触率；齿向误差影响齿宽方向的接触率。 齿倾误差对齿高和齿宽 方向的接触率均有影响。因为接触精度能综合标志上述各项误差的影响， 实践中 通常作为主要精度检验项目。推荐指标为：齿宽接触率：接触宽度为齿宽的50% (精密齿盘为70%；上)。齿高接触率：接触高度为啮合高度的75犯上(精密齿盘为90犯上)。接

25、触齿数及分布：两齿盘在任意位置啮合时的接触齿数应在 85%Z上(精密齿盘 应在90犯上)。接触不良的齿不应比连。(e)面光洁度：精密齿盘为0.2, 一般经磨齿和研齿的为0.4。但考虑到实际 加工条件，本设计采用0.8,在研齿过程中，总是误差最大的齿首先接触研磨。结果 使误差逐渐减小并均化。因此，研磨的齿不仅可以提高齿面光洁度，同时还可以提 高精度。4.3.4弹簧的设计计算：(1 )材料的选择：根据弹簧的工作情况，选择R类型符合弹簧，选用碳素弹簧钢，强度高，性能好，适用于做d 8的弹簧。(2)计算弹簧钢的直径：F2 :最大工作载荷F2 12kgf查表得：p 0.4 b 0.4 165 66kgf

26、 / mm2假定绕旋比c=59,取c=74c 1 K 4c 4竺竺471竺竺1.123 (曲度系数)(4-29)c4747按强度确定弹簧丝直径:d 1.6F2Kc1.612 1 123 7一 1.989mm ,取d=2mm66有效圈数：nGP2(f2 f0)8F2c4,G-切变模量查表得:G=80000Mpaf2最大工作负载下的变形量,Fi-最小工作负荷弹簧刚度：K 1f2Fif112 0.5523N/mm, f2125.22mm ,(4-30)1.3GP2(f2 fo)n 4-8F2c800 25 5.22-48 12 74.48 4.5总圈数：自由高度:节距：Pn1n当n1(0.28(22

27、.5) 4.52.5 时，Ho2.50.5)D20.28Pn252d7mm, H04.5 2 4.5 36.5取标准值： 压并高度： 压并变形量:35Hb fb(n 0.5)dHHb(7350.5)2.5 16.25mm16.25 18.75mm螺旋角:arctgarctg12258.96 ,满足9的要求。(3)验算:(a)高径比:HoDr35251.42.6 ,满足要求。(b)疲劳强度:66kg/00.75 1SSp1.31.7p0-弹簧材料的脉动疲劳极限，查表:p 1.2266 1.2 79.2 kg/mm22当 N 105时,792Mpa8F1D2Kd3F 21 Fi8 0.5 25 1

28、.21323 2.47kg / mm 24.7Mpa3.14 2524.700.751(c)验算共振:12593Mpa 0.5792 0.75 24.7 1.37 Sp 1.3,所以满足要求。593p弹簧的自振频率为:fn 3.56 102 -dy3.56 nDffr -强迫机械振动频率，22.5102 316Hz ,4.5 25fnfr ,此弹簧适用。4.3.5 .蜗杆轴的校核:轻圭面 用IT /77Tx图4-6蜗杆轴弯矩图P012电机转速 n=1400r/min P=120W Te 9.559.55 一 835.71N mmn1400设电机与蜗杆连接的传动功率为0.95,则T Te 0.9

29、5 739.92N mm79.39NT 793.92 t f 202FaFt ctg 79.39 ctg 4 34 26992.38NFrFa tg20992.38tg20361.2NRH1Rh2 Ft79.39,Ft 67RH2 (6772)Rhi 41.12N , Rh2 38.27N由Ft引起的在a处的弯矩为：RH1 67 2755.01N mmRV1 &2 Fr 361.2N,Fr 72 RV1 (67 72)RV1 187.09N, RV2 174.1N由Fr引起的在a处的弯矩为：RH1 67 1.25 104 N mm比20由Fa引起的在a处的弯矩为：Fa992.38 一 9923

30、.8N22所以在垂直面内a处引起的弯矩为：4449923.8 1.25 102.24 10 N mm在a处引起的总弯矩：M . Mh M；.2755.012 (2.24 104)22.26 104N mm(2.26 104)2 793.92228.79Mpa 2d33查表可知：，所以轴的强度在a处满足要求，在b、c处只受扭矩maxM n maxWn793.9216d30.5Mpa所以该蜗杆轴满足要求5刀架的接口与控制5.1基本硬件组成控制部分主要采用可编程控制器进行控制，可以方便灵活的调整控制过程以及控制 速度。为力检测是否到所需要的刀位，我们采用霍尔元件进行到位检测，是否压紧则采 用行程开关

31、进行检测。任何一个NC（统都由硬件和软件两个部分组成，硬件是一个 NC（统的基础，其性能 的好坏直接影响整个系统的工作性能，有了硬件，软件才能有效进行，机床的数控系统 的硬件电路概括起来由以下机部分组成：1）中央处理单元部分CPU2）总线：包括数控总线，地址总线和控制总线。3）内存：包括只0可编程序（ROM和随机t写内存（PAM）.4） IO接口电路CPU是数控系统的核心，其作用是进行资料运行处理和控制整个电路协调工作， 使内存用于存放系统软件，应用程序和运行中所需的各种资料。I/O接口是系统与外界进行信息交换的桥梁，三线则是CPUf内存接口以及其他能转换电路的纽带没事 CPUf部 分电力进行

32、信息和通讯的必由之路。5.2 通过可编程序控制器（PLQ与控制系统实现接口:可提高柔性与可靠性，用霍尔元件检测刀位，电机正反转完成转位循环的四位电动 刀架应用PL3口的原理图。数控系统以8421码方式给出刀号。当刀架至选定刀位时， 信检输出刀位符号低电平，正转继电器断开，反转继电器接通，并延时关断。电机换向 及驱动锁紧的延时时间均可有PLC?序设定，十分方便。5.3 可编程序控制器（PLQ控制程序设计：5.3.1 输入点分配停止 SB1 10.0启动 SB2-I0.1自动 SB311.0刀位1到位检测SA1-I0.2刀位2到位检测SA2-I0.3刀位3到位检测SA3 10.4刀位4到位检测SA

33、4 10.5压紧 SQ110.6延时KTT1保护 FR 10.75.3.2 输出点电机正转KM1Q0.0电机反转KM2-Q0.1到位信号Q0.2短路信号Q0.3自动换刀Q0.45.3.3 程序设计综上分析，得输入点10个，输出点7个，所以选西门子S7-200的可编程控制器，它有 16输入点，16输出点。本次设计，先分析工作过程，首先，得到换刀信号，即换刀开关接通先接通。随后电 机正转，刀架抬起，电机继续正转，刀架转过一个工位，霍尔元件检测是否为所需刀位, 若是，则电机停转延时再反转刀架下降压紧，若不是，电机继续正转，刀架继续转位直 至所需刀位。根据换刀过程设计控制流程，首先接通整个电路电源，将

34、换刀开关置于自动挡，再按 下开始开关进行换刀，正传线圈自锁，自动进行换刀。当转到所需刀位时，刀位对应霍 尔元件自动断开，电机停止正转。并接通反转电路，延时反转，刀架下降并压紧。详细 流程以及梯形图和PL0卜部接线图见附图部分。在指导老师刘朋老师细心指导下，我终于完成了本次设计。毕业设计是大学阶段最后一个教学与实践相结合的环节，是大学期间所学知识的综 合检验，是对所学知识进一步巩固和理解。通过毕业设计的完成，将所学的基础课、专 业课作进一步的理解和融合。为我们从学校走向社会打下扎实的基础。 自动回转刀架是 数控车床和车削中心的主要部件之一， 是一种典型的机电一体化产品，本题目紧密的结 合了机电专

35、业的主干专业知识，通过本题目的设计使我们所学的知识系统化，为以后独立解决实际工程技术问题，调研能力和设计计算的能力，以及用图纸和说名书来表达设 计的能力打下了坚实的基础。感谢刘朋老师对我的精心指导，帮助我解决了许多问题和提供了许多资料，再此， 我向刘老师表示以我崇高的敬意和最真挚的感谢！参考文献1机械设计手册（第三版15卷）2机械设计师手册3濮良贵.机械设计（第七版）4卢金鼎主编.机电一体化技术5毕承恩.现代数控机床（上册）6苏翼林.材料力学（上、下册）7成大千.机械设计图册8陈婵娟.数控车床设计9廖常初PLC变成及应用化学工业出版社机械工业出版社1989高等教育出版社2001中国轻工业出版社 1996机械工业出版社高等教育出版社化学工业出版社化学工业出版社机械工业出版社