1、 目目 录录 1 绪论. 1 1.1 国外数控机床状况分析 . 1 1.2 国内数控机床状况分析. 2 2 卡盘的设计. 4 2.1 卡盘方案的确定 . 4 2.2 卡盘原理简介 . 4 2.4 卡盘定位分析 . 5 2.4 卡盘夹紧力的计算 . 6 2.5 液压缸的设计 . 8 2.6 弹簧的设计计算 . 9 3 回转刀架的设计 11 3.1 回转刀架总体方案选择 11 3.2 刀架原理简介 13 3.3 回转刀架电机的选择 14 3.4 刀架设计的要点及计算 16 3.5 刀架三维零件的建立 20 4 微机控制系统硬件电路设计 22 4.1 控制系统的设计要求 22 4.2 硬件组成 22
2、 4.3 电气系统的设计 29 4.4 程序设计 30 结论 37 致谢 38 参考文献 39 1 1 1、 绪论绪论 数控车床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的 机电一体化产品。卡盘和刀架都是数控车床中的重要组成部分，其功能和精度 直接影响整个机床的功能和精度。卡盘是数控车床的通用夹具，在夹持工件时 要有足够的夹紧力，而且使工件布发生夹紧变形。刀架是直接完成切削加工的 执行部件，所以，刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工时 的切削抗力。由于切削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置，所以要求数控 车床选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证有较高的重复定位
3、精度。 此外，刀架的设计还应满足换刀时间短、结构紧凑和安全可靠等要求。 1.11.1 国外数控机床状况分析国外数控机床状况分析 (1).国际机床市场的消费主流是数控机床。 1998 年世界机床进口额中大部分 是数控机床，美国进口机床的数控化率达 70，我国为 60%。目前世界数控机床 消费趋势已从以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以加工中心、 专用数控机床、成套设备为主。 (2).国外数控机床的网络化。随着计算机技术、网络技术日益普遍运用，数 控机床走向网络化、集成化已成为必然的趋势和方向，互联网进入制造工厂的 车间只是时间的问题。从另一角度来看，目前流行的 ERP 即工厂信息化对于
4、制 造业来说，仅仅局限于通常的管理部门或设计、开发等等上层部分的信息化是 远远不够的，工厂、车间的最底层加工设备数控机床不能够连成网络或信 息化就必然成为制造业工厂信息化的制约瓶颈，所谓的 ERP 就比较“虚”没有 能够真正地解决制造工厂的最关键的问题。所以，对于面临日益全球化竞争的 现代制造工厂来说，第一是要大大提高机床的数控化率，即数控机床必须达到 起码的数量或比例；第二就是所拥有的数控机床必须具有双向、高速的联网通 第 1 章 绪论 2 讯功能，以保证信息流在工厂、车间的底层之间及底层与上层之间通讯的畅通 无阻。 1.2 1.2 国内数控机床状况分析国内数控机床状况分析 1.2.11.2
5、.1 国内数控机床现状国内数控机床现状 近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用， 在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床 以 FMS 模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率 不高，管理方式落后的状态。 2001 年，我国机床工业产值已进入世界第 5 名，机床消费额在世界排名上 升到第 3 位，达 47.39 亿美元，仅次于美国的 53.67 亿美元，消费额比上一年 增长 25%。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈 逐年上升态势，2001 年进口机床跃升至世界第 2 位，达 24.06 亿美元
6、，比上年 增长 27.3%。近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、 数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等。 1.2.21.2.2 国内数控机床的特点国内数控机床的特点 (1).新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位。 (2).数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高。2001 年国内数控金切机 床产量已达 1.8 万台，比上年增长 28.5%。金切机床行业产值数控化率从 2000 年的 17.4%提高到 2001 年的 22.7%。 (3).数控机床发展的关键配套产品有了突破。近年来通过政府的支持，数控 机床配套生产得到了快速发展。如北京航天机床数控系统集团公司建立了具有 自主知识产权的新一代开放式数控系统平台。 3 1.2.31.2.3 经济型数控车床经济型数控车床 我的设计题目为数控车床卡盘和回转刀架的设计， 考虑到电气方面单片机的 广泛应用，而在数控车床中只有经济型数控车床采用单片机控制，因此，我选 择设计经济型数控车床中的卡盘和回转刀架。
