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XXX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述
文獻(xiàn)綜述題目 ：專用轉(zhuǎn)塔車床轉(zhuǎn)塔刀架部件設(shè)計(jì)
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日期： 2011 年 10 月 20 日
目錄
第1章 引言 1
1.1國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r 1
1.2國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r 1
1.3刀架的功能 2
1.4發(fā)展的趨勢(shì) 2
1.5本章小結(jié) 2
第2章 刀架總體設(shè)計(jì)思路 4
2.1 刀架轉(zhuǎn)塔頭設(shè)計(jì) 4
2.2 刀架轉(zhuǎn)塔滑座設(shè)計(jì) 4
2.3 刀架滑座導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 4
2.4 刀架總體方案設(shè)計(jì) 4
第3章 刀架液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路 6
3.1 刀架進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 6
3.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6
第4章 總結(jié) 7
參考文獻(xiàn) 8
7
第1章 引言
專用轉(zhuǎn)塔車床，是一臺(tái)采用多刀﹑多工位的加工方法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)的數(shù)控車床。
它可以為某種零件的一個(gè)或多個(gè)固定加工工序服務(wù)的，因此它的加工對(duì)象比較單一、工藝分析具體，比普通機(jī)床簡(jiǎn)單，更適合零件的大批量生產(chǎn)。本機(jī)床運(yùn)動(dòng)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(diǎn)而設(shè)計(jì)的，最適合加工帶有多臺(tái)階盤套類鍛﹑鑄零件。對(duì)于零件的內(nèi)外溝槽﹑內(nèi)外端面﹑切斷﹑外錐面以及鉆﹑擴(kuò)﹑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(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r
數(shù)控機(jī)床的上的轉(zhuǎn)塔刀架是機(jī)床安放刀架提高機(jī)床工作效率的重要部分。數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)和發(fā)展已經(jīng)有五十多年的時(shí)間了，這段時(shí)間中數(shù)控機(jī)床的取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。進(jìn)入到21世紀(jì)后，隨著科技的發(fā)展，尤其是微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)數(shù)控機(jī)床提出的要求也越來(lái)越高。轉(zhuǎn)塔刀架作為數(shù)控機(jī)床上的重要部件之一，也隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展一直處于更新?lián)Q代中。美國(guó)、德國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，一直對(duì)數(shù)控機(jī)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(jìn)的數(shù)控機(jī)床的轉(zhuǎn)塔刀架都是由歐美等工業(yè)強(qiáng)國(guó)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，比如德國(guó)的西門子，日本的FANUC公司開發(fā)了市場(chǎng)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(shí)占有國(guó)際市場(chǎng)的很大份額。
1.2 國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r
我國(guó)對(duì)轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計(jì)生產(chǎn)都是依賴于先進(jìn)國(guó)家的，而且在產(chǎn)品性能方面跟國(guó)外具有一定差距，開發(fā)設(shè)計(jì)一種性能優(yōu)秀的，有實(shí)用價(jià)值的轉(zhuǎn)塔刀架，以適應(yīng)市場(chǎng)，替代進(jìn)口產(chǎn)品同時(shí)低價(jià)的數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔刀架，為國(guó)產(chǎn)機(jī)床工業(yè)發(fā)展作出貢獻(xiàn)是非常重要的。車削加工中心是國(guó)際上非常前端的一種數(shù)控機(jī)床，可以用來(lái)進(jìn)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(jī)床的附件及其配套功能的附件是我國(guó)機(jī)械制造業(yè)“十五”計(jì)劃重點(diǎn)發(fā)展的對(duì)象。雖然目前國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品附件的研發(fā)從無(wú)到有，取得了非常顯著的成績(jī)，但與國(guó)外先進(jìn)水平相比還是有著一定的差距。我國(guó)正在從工業(yè)大國(guó)向工業(yè)強(qiáng)國(guó)的方向發(fā)展，對(duì)數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)塔刀架的需求也越來(lái)越迫切。然而我國(guó)對(duì)轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計(jì)生產(chǎn)主要都是依賴于先進(jìn)國(guó)家的，國(guó)內(nèi)自己生產(chǎn)的刀架在質(zhì)量和性能上都與國(guó)際上同類產(chǎn)品有著一定的差距。為確保國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，就必須把數(shù)控機(jī)床附件產(chǎn)業(yè)盡快搞上去。因此加大數(shù)控機(jī)床附件行業(yè)科研和技術(shù)改進(jìn)投入，使國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床附件有一個(gè)大發(fā)展顯得尤為重要。轉(zhuǎn)塔刀架是數(shù)控機(jī)床附件中尤為重要的一個(gè)部件。
1.3刀架的功能
數(shù)控機(jī)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(dòng)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(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)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(dòng)刀架，有的還使用兩個(gè)回轉(zhuǎn)刀盤。加工中心則進(jìn)一步采用了刀庫(kù)和換刀機(jī)械手，定現(xiàn)了大容量存儲(chǔ)刀具和自動(dòng)交換刀具的功能，這種刀庫(kù)安放刀具的數(shù)量從幾十把到上百把，自動(dòng)交換刀具的時(shí)間從十幾秒減少到幾秒甚至零點(diǎn)幾秒。這種刀庫(kù)和換刀機(jī)械手組成的自動(dòng)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(jī)床的切削性能、切削效率和體現(xiàn)了機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平。
1.4發(fā)展的趨勢(shì)
目前數(shù)控刀架發(fā)展趨勢(shì)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(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)等方向發(fā)展。國(guó)內(nèi)數(shù)控刀架主要以電動(dòng)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(jiǎn)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(dòng)刀架和伺服驅(qū)動(dòng)刀架。
對(duì)數(shù)控刀架的市場(chǎng)分析：國(guó)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(dòng)力型刀架，同時(shí)兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等新品種，近年來(lái)需求量會(huì)大幅增長(zhǎng)。
1.5本章小結(jié)
轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計(jì)主要分為機(jī)械和液壓兩個(gè)部分。機(jī)械部分為本設(shè)計(jì)的主要部分，包括對(duì)轉(zhuǎn)塔車床轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計(jì)；液壓部分包括對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該熟練的掌握對(duì)計(jì)算機(jī)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(duì)數(shù)控機(jī)床的要求也越來(lái)越高，一般的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代加工中一些零件對(duì)機(jī)床的要求。因此本次轉(zhuǎn)塔道濟(jì)的設(shè)計(jì)就是在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，以最經(jīng)濟(jì)的方法、合理利用設(shè)備，最大限度的縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，提高了自動(dòng)化程度，從而得到最大化的經(jīng)濟(jì)效益于社會(huì)效益。
通過(guò)這一次設(shè)計(jì)積累一些實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，讓我更加深了對(duì)自身專業(yè)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，也必然會(huì)讓我在未來(lái)的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。
第2章 刀架總體設(shè)計(jì)思路
轉(zhuǎn)塔刀架是轉(zhuǎn)塔車床的重要部件之一，同時(shí)也是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容。轉(zhuǎn)塔刀架上可以同時(shí)安裝多把刀具，通過(guò)電液控制來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)。轉(zhuǎn)塔刀架主要用于零件的鉆、擴(kuò)、鉸孔、攻絲等加工。轉(zhuǎn)塔刀架可自動(dòng)順序轉(zhuǎn)位，進(jìn)行自動(dòng)走刀，依次參加切削等加工。
2.1 刀架轉(zhuǎn)塔頭設(shè)計(jì)
舊時(shí)的轉(zhuǎn)塔機(jī)床都采用轉(zhuǎn)臺(tái)式自動(dòng)換刀裝置。本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)塔機(jī)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(shí)安裝多把刀具。在加工過(guò)程中，可以根據(jù)零件的不同要求來(lái)跟換不同的刀具來(lái)進(jìn)行加工，提高生產(chǎn)效率。轉(zhuǎn)塔頭在設(shè)計(jì)中拆裝簡(jiǎn)單方便，降低了操作的難度，可以在必要的時(shí)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(dòng)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(jì)
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(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)塔頭上安裝的刀具在轉(zhuǎn)塔滑座的提供的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)下，對(duì)零件進(jìn)行加工，保證零件上的各個(gè)工序的完成。轉(zhuǎn)塔滑座是由進(jìn)給油缸提供動(dòng)力進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，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(jì)能夠保證機(jī)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(jì)
轉(zhuǎn)塔刀架的滑座是沿其導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的，因此導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)對(duì)刀架的運(yùn)動(dòng)方式和方向有重要的作用。導(dǎo)軌的質(zhì)量對(duì)機(jī)床剛度、加工精度和使用壽命具有很大的影響。作為機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌比普通機(jī)床的導(dǎo)軌要求更高。希望其高速進(jìn)給時(shí)不發(fā)生振動(dòng)，低速進(jìn)給時(shí)不出現(xiàn)爬行，領(lǐng)命度高，耐磨性好，可在重載下長(zhǎng)期連續(xù)工作，精度保持性好等。
2.4 刀架總體方案設(shè)計(jì)
轉(zhuǎn)塔刀架的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主要分為兩部分：立刀架沿著立刀架支架作上下的垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和沿著床身作左右的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)塔頭裝在轉(zhuǎn)塔滑座，滑座可沿床身導(dǎo)軌作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，有進(jìn)給油缸驅(qū)動(dòng)?；苿?dòng)行程由定位鼓中的螺桿控制。定位鼓端面上裝有十個(gè)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(jìn)行控制，加工循環(huán)結(jié)束后，床鞍退至床身末端，刀架進(jìn)行轉(zhuǎn)位。刀架轉(zhuǎn)位時(shí)，油缸通過(guò)杠桿帶動(dòng)中心軸控制轉(zhuǎn)塔頭抬起，使刀架轉(zhuǎn)過(guò)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(dòng)杠桿下移時(shí)，則杠桿下移時(shí)，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(shí)，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(yùn)動(dòng)，經(jīng)齒輪、離合器、花鍵套、蓋帶動(dòng)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(dòng)開關(guān)時(shí)，發(fā)出訊號(hào)，使滑座進(jìn)給和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)工具后可以順序轉(zhuǎn)位，刀具按順序自動(dòng)參與加工活動(dòng)，從而提高機(jī)床的加工效率。
對(duì)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(jìn)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(gè)定位螺桿與刀架上十個(gè)刀具互相對(duì)應(yīng)，當(dāng)?shù)都苻D(zhuǎn)位時(shí)，定位鼓由軸端齒輪傳動(dòng)，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(shí)行自動(dòng)循環(huán)。轉(zhuǎn)塔刀架自動(dòng)循環(huán)為：滑座快進(jìn)—工進(jìn)—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(qiáng)度和剛度，以承受粗加工的切削力，同時(shí)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(jì)思路
進(jìn)給傳動(dòng)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(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的。在液壓系統(tǒng)工作時(shí)，必須對(duì)油液進(jìn)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(duì)方向、速度和力的要求。液壓系統(tǒng)是機(jī)床實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)（快進(jìn)、快退、分齒等）的主要裝置，一般采用機(jī)械、液壓或者電氣等傳動(dòng)方式。
轉(zhuǎn)塔刀架的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是機(jī)床的基本運(yùn)動(dòng)之一，對(duì)于零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率都有直接的影響。對(duì)于有一定加工范圍的機(jī)床，其進(jìn)給運(yùn)動(dòng)還要求能夠變速，以適應(yīng)不同的工藝要求。當(dāng)進(jìn)給量級(jí)數(shù)較多時(shí)，通常采用等比數(shù)列作為進(jìn)給量系列。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同主運(yùn)動(dòng)相比，其特點(diǎn)主要是功率和速度都很低，而且大多以直線運(yùn)動(dòng)為主。
轉(zhuǎn)塔車床的上的進(jìn)給傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)主要分為兩部分：立刀架沿著立刀架支架作上下的垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)塔刀架沿著床身作左右的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
3.1 刀架進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)
轉(zhuǎn)塔刀架的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)主要由進(jìn)給油缸、活塞桿、轉(zhuǎn)塔刀架等組成。
3.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
液壓系統(tǒng)是機(jī)械設(shè)備的一種動(dòng)力裝置，因此，它的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)床設(shè)備的一部分，必須與刀架的設(shè)計(jì)聯(lián)系在一起同時(shí)進(jìn)行。一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)主要由動(dòng)力裝置、執(zhí)行裝置、控制與調(diào)節(jié)裝置、輔助裝置和傳動(dòng)介質(zhì)組成。
液壓傳動(dòng)也機(jī)械傳動(dòng)相比，在同等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生更大的動(dòng)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(dòng)裝置中，由于油液的不可壓縮性，依靠油液的連續(xù)流動(dòng)進(jìn)行傳動(dòng)，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(dòng)十分平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向。液壓缸和液壓馬達(dá)能夠在長(zhǎng)期高速狀態(tài)下工作不會(huì)過(guò)熱，同時(shí)采用了很多安全保護(hù)措施，能自動(dòng)防止過(guò)載。
第4章 總結(jié)
機(jī)床的設(shè)計(jì)主要是在原有的普通機(jī)床上進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)其液壓系統(tǒng)、轉(zhuǎn)塔刀架以及機(jī)床床身進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。其優(yōu)點(diǎn)是降低了機(jī)床的設(shè)計(jì)成本，更加便于維修，同時(shí)能夠更好的適用于生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)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(jì)的內(nèi)容不要包括轉(zhuǎn)塔機(jī)床的機(jī)械部分和液壓系統(tǒng)傳動(dòng)部分。機(jī)床的機(jī)械部分主要是對(duì)其轉(zhuǎn)塔刀架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(jì)過(guò)程中運(yùn)用了類比的設(shè)計(jì)方法和大膽組合設(shè)計(jì)創(chuàng)新方法，改善了轉(zhuǎn)塔車床加工零件的精度。
該機(jī)床的傳動(dòng)方式采用機(jī)械傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了加工過(guò)程的自動(dòng)化，提高了機(jī)床的工作效率。
參考文獻(xiàn)
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