数控车床六角刀架设计 - 图文

1 设计任务书

1.1. 设计题目

设计一个单轴六角自动车床刀架进给装置

1.2. 工作原理与工艺动作过程

单轴六角自动车床刀架进给装置的工作原理是利用电机带动分配轴转动，然后由分配轴上的三个凸轮分别控制三个杠杆，再由杠杆控制刀架的运动来进行对工件的切削，三个刀架的结构基本相同，他们都是沿着各自导轨作垂直于主轴轴线方向移动。

工艺动作过程为：首先由送料机构运行提供要加工的工件，然后电机带动分配轴转动，固定在分配轴上的三个安装方向不同的凸轮共同转动。第一个凸轮先控制前刀架运动：控制前刀架的凸轮带动杠杆比为1:1的杠杆摆动，控制装有车刀的前刀架滑板移动，刀架移动控制车刀分为快速送进、匀速切削、快速退出、静止四个阶段运动，前刀架的刚性较好，用于强力和成形车削。第二个凸轮控制后刀架运动：控制后刀架的凸轮带动杠杆摆动，由于后刀架装在机床后部，离第二个凸轮的距离较远，且进给方向与前刀架正好相反，所以采用两级杠杆进行传动，也控制车刀完成四个阶段运动。第三个凸轮控制上刀架运动：控制上刀架的凸轮除了通过两级杠杆外，还经过拉杆带动上部的杠杆，从而带动上刀架滑座沿导轨上下移动，同样也完成四个阶段运动对工件进行切削。

1.3. 原始参数

? 一个运动循环所需时间T=3600/75=48 s

1.4. 设计要求

1） 每种车刀架运动分四个阶段：快速送进、匀速切削、快速退出、静止。要求三个刀架运动配合协调、时间紧凑、按一定时间程序进行。 2） 每小时完成加工工件75件（每件都完成三个切削工序）。 3） 刀架进刀装置要求结构简单紧凑、工作可靠。

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2 系统运动方案设计

确定系统的工艺动作之后，需选择适宜的机构型式将其实现，故这一过程也称为机构的选型，它需要考虑多方面的因素，如运动变换要求、尺寸限制、制造成本、动力性能、效率高低、操作方便安全可靠等等。

2.1. 原动机类型的选择

在机械系统设计过程中，原动机的选择是非常重要的一个环节，因为它直接影响到动力输出的稳定性、系统运行效率和总体结构。现代机械中，常见的原动机有热机、电动机、液动机和气动机，各自具有不同的特点和应用。

热机包括蒸汽机和内燃机，其应用范围相对单一，主要用于经常变换工作场所的机械设备和运输车辆。

电动机在现代机械中应用最为广泛，尤其是交流异步电动机，其具有结构简单，价格低廉，动力源方便等优点，但功率系数较低，且调速不便，适用于运行环境比较稳定、调速范围窄的场合。

液动机一般调速方便，且传动链较短，但需配备液压站，成本较高。 当只需实现简单的运动变换时，气动机较为方便，其缺点是有一定的噪声。 本设计中对原动机的要求为：运行环境稳定、结构简单、成本较低，综合以上各种原动机的特点，选择交流异步电动机作为单轴六角自动车床刀架进给装置的原动机。

2.2. 减速器类型的选择

减速器是指原动机与工作机之间独立封锁式传动装置，用来减低转速并相应地增大转矩。减速器种类繁多，一般可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器。

齿轮减速器的优点是结构简单，运转平稳，安装方便，其缺点是传动比的分配比较麻烦；而蜗杆减速器具有结构紧凑，传动比大，噪音低等优点，但容易引起发热、漏油、涡轮磨损等问题。

行星齿轮减速器[3]的主要特点有：结构紧凑、重量轻、体积小、传动比大等优点，但其结构比较复杂，制造和安装较为困难，成本也高。

在本设计中，对减速器要求为：传动比较小，结构尽量简单，成本低廉，制造安装方便。综合以上各种减速器的优缺点，选择圆柱-圆锥齿轮减速器作为单轴六角自动车床刀架进给装置的减速器。

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2.3. 实现单轴六角自动车床刀架进给装置的机构选择

在单轴六角自动车床刀架进给装置中，刀架的运动为复合运动，即凸轮的间歇运动与具有特定运动规律的左右往返运动。满足这种要求的机构有很多，在此仅讨论摆动导杆机构和凸轮机构。 1. 摆动导杆机构

图 1摆动导杆机构

图1所式为摆动导杆机构，具有结构简单，零件加工容易，易实现所需动作要求等优点，但其结构零件重用性差，比较适合于执行机构不改变的系统。 2. 凸轮机构

图 2凸轮机构

凸轮机构的特点是结构简单、紧凑，能精确实现所需的运动轨迹，其缺点是从动件行程不宜过大，且曲面加工成本较高。适用于传力较小、运动灵活、运动规律复杂的场合。

本设计中，空间要求有限，要求运动简易灵活，所以选择凸轮机构能够满足要求。

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2.4. 实现送料动作的机构选择

工件切削之前要有送料装置，提供要切削的工件。

这个装置可以由很多原理来组合，如可用凸轮连杆和齿轮副符合完成，也可采用机械推拉原理，将工件从其他工件中退出，然后用机械手将其抽走，还可以利用摩擦传动原理，这里采用此原理，利用两个摩擦轮完成。

送料机构简图：

图 3双摩擦轮机构

采用摩擦轮的特点是结构简单，工作可靠，成本低，易加工，要求运动空间小。所以送料装置选择摩擦轮装置

2.5. 系统运动方案的确定

综合以上的分析，最终确定的系统运动方案见下表:

表 1系统运动方案

原动机 减速器 床刀架进给装置的机构 送料机构 双摩擦轮机构 交流异步电动机 齿轮减速器 摆动导杆机构和凸轮机构

2.6. 绘制系统运动循环图

为了表达单轴六角自动车床刀架进给装置各执行机构在一个运动循环中各

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