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XXX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻綜述
文獻綜述題目 ：專用轉(zhuǎn)塔車床轉(zhuǎn)塔刀架部件設(shè)計
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日期： 2011 年 10 月 20 日
目錄
第1章 引言 1
1.1國外的發(fā)展狀況 1
1.2國內(nèi)的發(fā)展狀況 1
1.3刀架的功能 2
1.4發(fā)展的趨勢 2
1.5本章小結(jié) 2
第2章 刀架總體設(shè)計思路 4
2.1 刀架轉(zhuǎn)塔頭設(shè)計 4
2.2 刀架轉(zhuǎn)塔滑座設(shè)計 4
2.3 刀架滑座導(dǎo)軌的設(shè)計 4
2.4 刀架總體方案設(shè)計 4
第3章 刀架液壓系統(tǒng)的設(shè)計思路 6
3.1 刀架進給傳動系統(tǒng) 6
3.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計 6
第4章 總結(jié) 7
參考文獻 8
7
第1章 引言
專用轉(zhuǎn)塔車床，是一臺采用多刀﹑多工位的加工方法，實現(xiàn)自動循環(huán)的數(shù)控車床。
它可以為某種零件的一個或多個固定加工工序服務(wù)的，因此它的加工對象比較單一、工藝分析具體，比普通機床簡單，更適合零件的大批量生產(chǎn)。本機床運動性能是根據(jù)成批生產(chǎn)中加工中小型軸類和盤套類零件工藝特點而設(shè)計的，最適合加工帶有多臺階盤套類鍛﹑鑄零件。對于零件的內(nèi)外溝槽﹑內(nèi)外端面﹑切斷﹑外錐面以及鉆﹑擴﹑鉸孔﹑攻絲﹑均可在一次裝夾中完成全部或大部分工序。
1.1國外的發(fā)展狀況
數(shù)控機床的上的轉(zhuǎn)塔刀架是機床安放刀架提高機床工作效率的重要部分。數(shù)控機床的出現(xiàn)和發(fā)展已經(jīng)有五十多年的時間了，這段時間中數(shù)控機床的取得了長足的發(fā)展。進入到21世紀后，隨著科技的發(fā)展，尤其是微電子和計算機技術(shù)的進步，對數(shù)控機床提出的要求也越來越高。轉(zhuǎn)塔刀架作為數(shù)控機床上的重要部件之一，也隨著數(shù)控機床的發(fā)展一直處于更新?lián)Q代中。美國、德國和日本等發(fā)達國家，一直對數(shù)控機床和轉(zhuǎn)塔刀架等重要部件的發(fā)展作為其工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略地位[1]。世界上比較先進的數(shù)控機床的轉(zhuǎn)塔刀架都是由歐美等工業(yè)強國設(shè)計生產(chǎn)的，比如德國的西門子，日本的FANUC公司開發(fā)了市場上所需的各種低、中、高檔次的轉(zhuǎn)塔刀架，其技術(shù)領(lǐng)先，產(chǎn)量居世界第一，同時占有國際市場的很大份額。
1.2 國內(nèi)的發(fā)展狀況
我國對轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計生產(chǎn)都是依賴于先進國家的，而且在產(chǎn)品性能方面跟國外具有一定差距，開發(fā)設(shè)計一種性能優(yōu)秀的，有實用價值的轉(zhuǎn)塔刀架，以適應(yīng)市場，替代進口產(chǎn)品同時低價的數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔刀架，為國產(chǎn)機床工業(yè)發(fā)展作出貢獻是非常重要的。車削加工中心是國際上非常前端的一種數(shù)控機床，可以用來進行多種工序加工，例如車削加工、鉆削加工、銑削加工等。有關(guān)人士指出，數(shù)控機床的附件及其配套功能的附件是我國機械制造業(yè)“十五”計劃重點發(fā)展的對象。雖然目前國內(nèi)數(shù)控機床產(chǎn)品附件的研發(fā)從無到有，取得了非常顯著的成績，但與國外先進水平相比還是有著一定的差距。我國正在從工業(yè)大國向工業(yè)強國的方向發(fā)展，對數(shù)控機床轉(zhuǎn)塔刀架的需求也越來越迫切。然而我國對轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計生產(chǎn)主要都是依賴于先進國家的，國內(nèi)自己生產(chǎn)的刀架在質(zhì)量和性能上都與國際上同類產(chǎn)品有著一定的差距。為確保國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，就必須把數(shù)控機床附件產(chǎn)業(yè)盡快搞上去。因此加大數(shù)控機床附件行業(yè)科研和技術(shù)改進投入，使國產(chǎn)數(shù)控機床附件有一個大發(fā)展顯得尤為重要。轉(zhuǎn)塔刀架是數(shù)控機床附件中尤為重要的一個部件。
1.3刀架的功能
數(shù)控機床上的刀架是安放刀具的重要部件，許多刀架還直接參與切削工作，如臥式車床上的四方刀架，轉(zhuǎn)塔車床的轉(zhuǎn)塔刀架，回輪式轉(zhuǎn)塔車床的回輪刀架，自動車床的轉(zhuǎn)塔刀架和天平刀架等。這些刀架既安放刀具，而且還直接參與切削，承受極大的切削力作用，所以它往往成為工藝系統(tǒng)中的較薄弱環(huán)節(jié)。隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，機床的刀架也有了許多變化，特別是數(shù)控車床上采用電(液)換位的自動刀架，有的還使用兩個回轉(zhuǎn)刀盤。加工中心則進一步采用了刀庫和換刀機械手，定現(xiàn)了大容量存儲刀具和自動交換刀具的功能，這種刀庫安放刀具的數(shù)量從幾十把到上百把，自動交換刀具的時間從十幾秒減少到幾秒甚至零點幾秒。這種刀庫和換刀機械手組成的自動換刀裝置，就成為加工中心的主要特征。
因此，刀架的性能和結(jié)構(gòu)往往直接影響到機床的切削性能、切削效率和體現(xiàn)了機床的設(shè)計和制造技術(shù)水平。
1.4發(fā)展的趨勢
目前數(shù)控刀架發(fā)展趨勢是：隨著數(shù)控車床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動和伺服驅(qū)動等方向發(fā)展。國內(nèi)數(shù)控刀架主要以電動為主，又分為立式與臥式這兩種。立式刀架有四、六工位這兩種形式，主要用在簡易的數(shù)控車床；臥式刀架則有八、十、十二等多種工位，可正、反方向的旋轉(zhuǎn)，就近選刀，可用于全功能數(shù)控車床。另外臥式刀架還有用液動刀架和伺服驅(qū)動刀架。
對數(shù)控刀架的市場分析：國產(chǎn)的數(shù)控車床將在今后向中高檔方向發(fā)展，中檔采用一般的數(shù)控刀架配套，高檔則采用動力型刀架，同時兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等新品種，近年來需求量會大幅增長。
1.5本章小結(jié)
轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計主要分為機械和液壓兩個部分。機械部分為本設(shè)計的主要部分，包括對轉(zhuǎn)塔車床轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計；液壓部分包括對液壓系統(tǒng)的設(shè)計。在設(shè)計過程中，應(yīng)該熟練的掌握對計算機的應(yīng)用和各種畫圖軟件，比如 Solid Works和CAD等。
隨著科技的日新月異，現(xiàn)在產(chǎn)品對數(shù)控機床的要求也越來越高，一般的數(shù)控機床已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代加工中一些零件對機床的要求。因此本次轉(zhuǎn)塔道濟的設(shè)計就是在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，以最經(jīng)濟的方法、合理利用設(shè)備，最大限度的縮短加工時間和輔助時間，提高了自動化程度，從而得到最大化的經(jīng)濟效益于社會效益。
通過這一次設(shè)計積累一些實際經(jīng)驗，讓我更加深了對自身專業(yè)知識的認識，也必然會讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強的溝通力和理解力。
第2章 刀架總體設(shè)計思路
轉(zhuǎn)塔刀架是轉(zhuǎn)塔車床的重要部件之一，同時也是本次畢業(yè)設(shè)計的主要設(shè)計內(nèi)容。轉(zhuǎn)塔刀架上可以同時安裝多把刀具，通過電液控制來實現(xiàn)自動循環(huán)。轉(zhuǎn)塔刀架主要用于零件的鉆、擴、鉸孔、攻絲等加工。轉(zhuǎn)塔刀架可自動順序轉(zhuǎn)位，進行自動走刀，依次參加切削等加工。
2.1 刀架轉(zhuǎn)塔頭設(shè)計
舊時的轉(zhuǎn)塔機床都采用轉(zhuǎn)臺式自動換刀裝置。本次設(shè)計的轉(zhuǎn)塔機床的換刀采用轉(zhuǎn)塔頭式換刀裝置。其轉(zhuǎn)塔頭的各面都具有專用刀具的安裝孔，可以同時安裝多把刀具。在加工過程中，可以根據(jù)零件的不同要求來跟換不同的刀具來進行加工，提高生產(chǎn)效率。轉(zhuǎn)塔頭在設(shè)計中拆裝簡單方便，降低了操作的難度，可以在必要的時候更換轉(zhuǎn)塔頭。為了提高轉(zhuǎn)塔頭在加工的效率，采用由液壓驅(qū)動依次轉(zhuǎn)位的方式，變換加工刀具。
2.2 刀架轉(zhuǎn)塔滑座設(shè)計
轉(zhuǎn)塔刀架的滑座是和轉(zhuǎn)塔刀架的轉(zhuǎn)塔頭安裝在一起的，轉(zhuǎn)塔滑座按照導(dǎo)軌的方向運動。轉(zhuǎn)塔頭上安裝的刀具在轉(zhuǎn)塔滑座的提供的進給運動下，對零件進行加工，保證零件上的各個工序的完成。轉(zhuǎn)塔滑座是由進給油缸提供動力進行運動，其行程是由定位鼓中的定位螺桿所控制的。滑座的合理設(shè)計能夠保證機床的工作效率和加工零件的尺寸精度。
2.3 刀架滑座導(dǎo)軌的設(shè)計
轉(zhuǎn)塔刀架的滑座是沿其導(dǎo)軌運動的，因此導(dǎo)軌的設(shè)計對刀架的運動方式和方向有重要的作用。導(dǎo)軌的質(zhì)量對機床剛度、加工精度和使用壽命具有很大的影響。作為機床進給系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，數(shù)控機床的導(dǎo)軌比普通機床的導(dǎo)軌要求更高。希望其高速進給時不發(fā)生振動，低速進給時不出現(xiàn)爬行，領(lǐng)命度高，耐磨性好，可在重載下長期連續(xù)工作，精度保持性好等。
2.4 刀架總體方案設(shè)計
轉(zhuǎn)塔刀架的進給運動主要分為兩部分：立刀架沿著立刀架支架作上下的垂直進給運動和沿著床身作左右的縱向進給運動。轉(zhuǎn)塔頭裝在轉(zhuǎn)塔滑座，滑座可沿床身導(dǎo)軌作縱向進給運動，有進給油缸驅(qū)動。滑座移動行程由定位鼓中的螺桿控制。定位鼓端面上裝有十個定位螺桿。磚塔頭轉(zhuǎn)一次位，經(jīng)套、錐齒輪和軸使定位鼓也轉(zhuǎn)一次位，以變換相應(yīng)的定位桿。
轉(zhuǎn)塔刀架是由液壓系統(tǒng)進行控制，加工循環(huán)結(jié)束后，床鞍退至床身末端，刀架進行轉(zhuǎn)位。刀架轉(zhuǎn)位時，油缸通過杠桿帶動中心軸控制轉(zhuǎn)塔頭抬起，使刀架轉(zhuǎn)過36°。轉(zhuǎn)位后，刀架由定位螺桿定位，轉(zhuǎn)位油缸回油復(fù)位，至此轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)位結(jié)束。
油缸中的活塞桿帶動杠桿下移時，則杠桿下移時，則杠桿的左端，經(jīng)中心軸將磚塔頭抬起，使定位銷離開滑座。此時，有撥叉將離合器與齒輪端面齒嚙合，再由油缸中的和齒輪相嚙合的活塞齒條作往復(fù)運動，經(jīng)齒輪、離合器、花鍵套、蓋帶動轉(zhuǎn)塔頭轉(zhuǎn)位或作反靠定位。轉(zhuǎn)位和定位完畢后，活塞桿上升，由杠桿和中心軸等夾緊轉(zhuǎn)塔頭。若杠桿右端擋塊壓下微動開關(guān)時，發(fā)出訊號，使滑座進給和主軸轉(zhuǎn)動作切削加工。
轉(zhuǎn)塔車床的刀架是轉(zhuǎn)塔車床比較重要的部分之一，它由轉(zhuǎn)塔頭、轉(zhuǎn)塔滑座、定位螺桿、油缸等部件組成。其中轉(zhuǎn)塔頭和轉(zhuǎn)塔滑座是最為重要的零件，轉(zhuǎn)塔刀架可以安裝十多把刀具，每次完成一個工具后可以順序轉(zhuǎn)位，刀具按順序自動參與加工活動，從而提高機床的加工效率。
對于一些精度要求高的零件，轉(zhuǎn)塔刀架的加工方式有所不同。一般轉(zhuǎn)塔刀架先退刀，然后應(yīng)先微抬，使刀尖不擦傷工件表面。并且轉(zhuǎn)塔刀架縱向進給行程由定位鼓上的定位螺桿精確控制。定位鼓端面上裝的十個定位螺桿與刀架上十個刀具互相對應(yīng)，當?shù)都苻D(zhuǎn)位時，定位鼓由軸端齒輪傳動，也作相應(yīng)的轉(zhuǎn)位。在零件的加工中轉(zhuǎn)塔刀架在液壓系統(tǒng)的控制下實行自動循環(huán)。轉(zhuǎn)塔刀架自動循環(huán)為：滑座快進—工進—快退—轉(zhuǎn)塔頭松開和抬起—轉(zhuǎn)塔頭轉(zhuǎn)位—轉(zhuǎn)塔頭反靠定位—轉(zhuǎn)塔頭夾緊。
轉(zhuǎn)塔刀架必須具有良好的強度和剛度，以承受粗加工的切削力，同時要保證轉(zhuǎn)塔刀架在每次轉(zhuǎn)位的重復(fù)定位精度。
第3章 刀架液壓系統(tǒng)的設(shè)計思路
進給傳動系統(tǒng)的工作原理是以液體作為工作介質(zhì)，利用液體的壓力能來傳遞動力和運動的。在液壓系統(tǒng)工作時，必須對油液進行方向、流量和壓力的控制與調(diào)節(jié)，以適應(yīng)工作部件對方向、速度和力的要求。液壓系統(tǒng)是機床實現(xiàn)進給運動和輔助運動（快進、快退、分齒等）的主要裝置，一般采用機械、液壓或者電氣等傳動方式。
轉(zhuǎn)塔刀架的進給運動是機床的基本運動之一，對于零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率都有直接的影響。對于有一定加工范圍的機床，其進給運動還要求能夠變速，以適應(yīng)不同的工藝要求。當進給量級數(shù)較多時，通常采用等比數(shù)列作為進給量系列。進給運動同主運動相比，其特點主要是功率和速度都很低，而且大多以直線運動為主。
轉(zhuǎn)塔車床的上的進給傳動運動主要分為兩部分：立刀架沿著立刀架支架作上下的垂直進給運動；轉(zhuǎn)塔刀架沿著床身作左右的縱向進給運動。
3.1 刀架進給傳動系統(tǒng)
轉(zhuǎn)塔刀架的進給傳動系統(tǒng)主要由進給油缸、活塞桿、轉(zhuǎn)塔刀架等組成。
3.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計
液壓系統(tǒng)是機械設(shè)備的一種動力裝置，因此，它的設(shè)計是整個機床設(shè)備的一部分，必須與刀架的設(shè)計聯(lián)系在一起同時進行。一個完整的液壓系統(tǒng)主要由動力裝置、執(zhí)行裝置、控制與調(diào)節(jié)裝置、輔助裝置和傳動介質(zhì)組成。
液壓傳動也機械傳動相比，在同等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生更大的動力。在同等功率下，液壓裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，具有更大的功率密度；在液壓傳動裝置中，由于油液的不可壓縮性，依靠油液的連續(xù)流動進行傳動，且油液有吸振能力，在油路中還可以設(shè)置液壓緩沖裝置，估傳動十分平穩(wěn)，易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。液壓缸和液壓馬達能夠在長期高速狀態(tài)下工作不會過熱，同時采用了很多安全保護措施，能自動防止過載。
第4章 總結(jié)
機床的設(shè)計主要是在原有的普通機床上進行改進，對其液壓系統(tǒng)、轉(zhuǎn)塔刀架以及機床床身進行改進設(shè)計。其優(yōu)點是降低了機床的設(shè)計成本，更加便于維修，同時能夠更好的適用于生產(chǎn)實踐，對一些比較復(fù)雜的專業(yè)零件也可以加工，滿足其加工精度的要求。本文主要設(shè)計的內(nèi)容不要包括轉(zhuǎn)塔機床的機械部分和液壓系統(tǒng)傳動部分。機床的機械部分主要是對其轉(zhuǎn)塔刀架的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其主要由轉(zhuǎn)塔頭、轉(zhuǎn)塔滑座、轉(zhuǎn)塔導(dǎo)軌以及其他輔助元件組成。在設(shè)計過程中運用了類比的設(shè)計方法和大膽組合設(shè)計創(chuàng)新方法，改善了轉(zhuǎn)塔車床加工零件的精度。
該機床的傳動方式采用機械傳動與液壓傳動相結(jié)合的方式實現(xiàn)了加工過程的自動化，提高了機床的工作效率。
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