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畢業(yè)論文（設(shè)計）
開題報告
論文題目：數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架機電系統(tǒng)設(shè)計
畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告
一、結(jié)合畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書的要求，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫1500字左右的課題綜述：
1、 選題的目的意義
數(shù)控機床是多品種小批量生產(chǎn)的高效自動化的技術(shù)群體, 它是把多工序加工、切刀具磨損和測量等各種功能集為一體的自動化機床。隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展, 數(shù)控機床已是衡量一個國家機械制造工業(yè)水平的重要標志。其中數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控車床的重要部件之一， 刀架用于夾持切削用的刀具，因此其結(jié)構(gòu)直接影響機床的切削性能和切削效率。它在一定程度上標志著數(shù)控車床的技術(shù)水平，并且與加工精度和生產(chǎn)效率密切相關(guān)。因此，國內(nèi)外都在不斷地提高數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架的重復定位精度和換刀速度，以適應(yīng)高質(zhì)量、高效率生產(chǎn)的要求。目前具有世界先進水平的數(shù)控車床，其換刀速度已達到1s 以內(nèi)，重復定位精度可保證小于0.002mm。
隨著數(shù)控車床的發(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)動方向發(fā)展。德國Sauter（肖特）公司的產(chǎn)品的性能指標較高，代表數(shù)控車床用轉(zhuǎn)塔刀架的發(fā)展前景，具體表現(xiàn)在：
（1）刀架轉(zhuǎn)位時間最短，且轉(zhuǎn)位準確。數(shù)控刀架作為數(shù)控機床必需的功能部件，直接影響機床的性能和可靠性，是機床的故障高發(fā)點。這就要求設(shè)計的刀架具有轉(zhuǎn)位快，定位精度高，切向扭矩大的特點。它采用蝸桿傳動，上下齒盤嚙合，螺桿夾緊的工作原理。
（2）刀架定位精度高、動作迅速、穩(wěn)定可靠。因為數(shù)控機床的切削加工精度在很大程度上取決于刀尖位置。由于在加工過程中刀尖位置不進行人工調(diào)整，因此，轉(zhuǎn)塔刀架在結(jié)構(gòu)上必須有足夠的強度和剛性，以及合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證轉(zhuǎn)塔刀架在每一次轉(zhuǎn)位之后，都具有盡可能高的重復定位精度。 Sauter公司產(chǎn)品正是滿足了這一要求, 才使其能夠承受粗加工時的切削抗力同時滿足各種精密加工的要求。
(3）可多刀夾持，雙向轉(zhuǎn)位和任意刀位就近選刀。
(4）應(yīng)用范圍廣，維修方便等特點。
2、國內(nèi)外研究綜述
目前國內(nèi)數(shù)控刀架以電動為主，分為立式和臥式兩種，主要用于簡易數(shù)控車床。臥式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋轉(zhuǎn)，就近選刀，用于全功能數(shù)控車床。另外臥式刀架還有液動刀架和伺服驅(qū)動刀架。電動回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控車床重要的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理地選配電動回轉(zhuǎn)刀架，并正確實施控制，能夠有效的提高勞動生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)準備時間，消除人為誤差，提高加工精度等等。另外，加工工藝適應(yīng)性和連續(xù)穩(wěn)定的工作能力也明顯提高，尤其是在加工幾何形狀較復雜的零件時，除了控制系統(tǒng)能提供相應(yīng)的控制指令外，很重要的一點是數(shù)控車床配備了易于控制的電動回轉(zhuǎn)刀架，以便一次裝夾所需的各種刀具，靈活、方便地完成各種幾何形狀的加工。
國內(nèi)部分刀架回轉(zhuǎn)原理為電機經(jīng)彈簧理合器帶動蝸桿，再由蝸輪帶動蝸桿旋轉(zhuǎn)，當?shù)都苻D(zhuǎn)體時，由霍爾元件不斷檢測刀架轉(zhuǎn)體是否到位，到位后霍爾元件發(fā)出信號，然后反轉(zhuǎn)鎖緊。主要采用有銷盤、內(nèi)齒盤，外齒盤組成的三端齒定位機構(gòu)實現(xiàn)準確定位。其控制部分主要選用MCS-51系列單片機以及ATMEL公司的AT89等同類產(chǎn)品進行控制。
煙臺機床附件廠是目前我國生產(chǎn)刀架水平最高的廠家，特別是可以生產(chǎn)帶刀頭的刀架。該廠家全套引進意大利的生產(chǎn)線，產(chǎn)品屬于高檔型。
國外數(shù)控機床附件產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用比較早，經(jīng)驗豐富，再由于技術(shù)進步，新材料，新結(jié)構(gòu)的不斷出現(xiàn)與應(yīng)用，使得其產(chǎn)品的可靠性比較高。
國外主要分為日本和歐美兩大流派。其產(chǎn)品的特點是夾緊力大，采用專用電機，體積小，轉(zhuǎn)矩大，可靠性高，耐磨，可靠性較高。比如，日本日研公司部分回轉(zhuǎn)刀架的核心部件蝸桿副，蝸輪采用氮化鋼，齒部表面采用氮化處理，硬度高；蝸桿為硬質(zhì)合金蝸桿；整個蝸桿副為硬齒面接觸，耐磨。既實現(xiàn)了高速又保證了高可靠性。還有德國的肖特（SAUTER）、意大利的杜普洛馬蒂克（DUPLOMATIC）和巴魯法迪（BARUFFALDI）等，他們都有自己的系列、規(guī)格和專利。像肖特（SAUTER）的刀架，采用行星傳動機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，傳動方向均為同一方向，沒有像蝸桿副的降速機構(gòu)的交叉軸設(shè)計，易于一體化布置。采用牙嵌式齒行離合器的升起和加緊，空行程轉(zhuǎn)角、小效率高，且自鎖功能可靠。其控制部分大都與機床一起采用CNC控制，目前國際比較好的系統(tǒng)有西門子，法拉克，三菱等。
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二、本設(shè)計（論文）研究的內(nèi)容及擬采用的研究方案和技術(shù)路線：
1. 本設(shè)計（論文）的研究內(nèi)容或解決的技術(shù)問題：
（1） 研究臥式數(shù)控車床刀架的機械結(jié)構(gòu)問題
①讀數(shù)控自動回轉(zhuǎn)刀架相關(guān)的論文和書籍，系統(tǒng)地了解數(shù)控自動回轉(zhuǎn)刀架相關(guān)知識和原理。
②減速傳動機構(gòu)的設(shè)計中，查閱資料了解蝸桿及蝸輪副的優(yōu)缺點及使用場所，選擇最合適的機械結(jié)構(gòu)。
（2）研究臥式數(shù)控車床刀架的驅(qū)動系統(tǒng)問題
①掌握單片機和步進電機驅(qū)動系統(tǒng)的基本原理和常用解決方面。
②掌握Auto CAD等軟件平臺的應(yīng)用和操作。
2. 本課題擬采用的研究解決方案和技術(shù)路線
①通過對數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架的機械結(jié)構(gòu)以及電氣控制進行研究，探索數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架的組成和工作原理。
②通過所學專業(yè)知識，通過查閱相關(guān)資料和有關(guān)標準，查閱工具書和參考書，合理的選擇設(shè)計計算公式，正確計算，并輔以圖紙完成數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架機械部分。
③電氣控制部分的設(shè)計，通過單片機編制數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架的控制部分。
3. 本設(shè)計（論文）計劃進度：
第六周組合機床總體方案初步設(shè)計。
第七周修改、整理組合機床總體方案。
第八周繪制零件加工工序、示意圖。
第九周繪制機床聯(lián)系尺寸圖。
第十周熟悉機床刀架自動控制相關(guān)資料。
第十一周結(jié)合零件加工要求初步設(shè)計組合機床刀架自動控制系統(tǒng)圖。
第十二周設(shè)計電氣控制系統(tǒng)圖。
第十三周編寫設(shè)計說明書提交初稿。
第十四周修改圖紙和說明書并打印。
第十五周論文整理、裝訂和參加答辯。
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指導教師意見：
指導教師：
專業(yè)教研室(專家組)審核意見：
負責人：
系主任審批意見：
負責人：