數(shù)控刀架

刀架發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢(shì)是：隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架開(kāi)始向快速換刀、電液組合驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。國(guó)內(nèi)數(shù)控刀架以電動(dòng)為主，分為立式和臥式兩種。立式刀架有四、六工位兩種形式，主要用于簡(jiǎn)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(dòng)刀架和伺服驅(qū)動(dòng)刀架。

刀架市場(chǎng)分析

國(guó)產(chǎn)數(shù)控車床今后將向中高檔發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動(dòng)力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，近年來(lái)需要量可達(dá)10000～50000臺(tái)。

刀架發(fā)展方向

一是高速、可靠，追求的目標(biāo)是換刀時(shí)間盡量的短，以換取加工中心和車削中心的高效性；

二是簡(jiǎn)單實(shí)用、造價(jià)低、使用可靠，但換刀速度不快。

刀架功能應(yīng)用

數(shù)控刀架是以回轉(zhuǎn)分度實(shí)現(xiàn)刀具自動(dòng)交換及回轉(zhuǎn)動(dòng)力刀具的傳動(dòng)。因此技術(shù)含量高，已趨向?qū)I(yè)化開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。所以對(duì)數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架的研究開(kāi)發(fā)及應(yīng)用已引起數(shù)控機(jī)床行業(yè)重視。

典型數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架一般由動(dòng)力源（電機(jī)或油缸、液壓馬達(dá)）、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、預(yù)分度機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)、檢測(cè)裝置、接口電路、刀具安裝臺(tái)（刀盤）、動(dòng)力刀座等組成。數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架的動(dòng)作循環(huán)為：T指令（換刀指令——刀盤旋轉(zhuǎn)——刀位檢測(cè)——預(yù)分——精確定位——刀盤鎖緊——結(jié)束信號(hào)。

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。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 。

《數(shù)控刀架的典型結(jié)構(gòu)及可靠性設(shè)計(jì)》系統(tǒng)地闡述了數(shù)控刀架典型結(jié)構(gòu)及可靠性設(shè)計(jì)的理論與方法。內(nèi)容包括:數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)知識(shí)，動(dòng)力刀架的基本理論，數(shù)控刀架核心零件和數(shù)控刀架典型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析及其在機(jī)床上的應(yīng)用，數(shù)控刀架的精度檢測(cè)技術(shù)，數(shù)控刀架部件的可靠性設(shè)計(jì)方法，數(shù)控刀架的可靠性試驗(yàn)方法，數(shù)控刀架伺服電機(jī)的性能試驗(yàn)方法，數(shù)控刀架轉(zhuǎn)位電機(jī)的可靠性試驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析的基本方法等?！稊?shù)控刀架的典型結(jié)構(gòu)及可靠性設(shè)計(jì)》內(nèi)容豐富，概念清晰，闡述詳盡，系統(tǒng)性強(qiáng)，為讀者展現(xiàn)了多種數(shù)控刀架典型結(jié)構(gòu)及可靠性設(shè)計(jì)方法，有助于開(kāi)闊讀者的視野。

《21世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)叢書(shū)》序

前言

第1章 緒論 1

1.1 車床概述 1

1.2 數(shù)控車床概述 2

1.3 數(shù)控車床分類 3

1.4 數(shù)控刀架概述 5

1.5 數(shù)控刀架分類 6

1.6 動(dòng)力刀架 8

1.6.1 動(dòng)力刀架的類別 9

1.6.2 動(dòng)力刀架的用途 11

1.6.3 動(dòng)力刀架的結(jié)構(gòu) 12

1.7 數(shù)控刀架的發(fā)展 15

第2章 數(shù)控刀架原理 17

2.1 數(shù)控刀架通用設(shè)計(jì)原理 17

2.2 數(shù)控刀架核心零件 18

2.2.1 端齒盤 18

2.2.2 端齒盤的精度指標(biāo) 20

2.2.3 端齒盤材料選用與熱處理要求 20

2.2.4 端面齒受力計(jì)算 21

2.3 數(shù)控刀架精度檢測(cè) 25

2.3.1 刀架幾何精度檢測(cè) 25

2.3.2 刀架剛性檢測(cè) 27

第3章 數(shù)控刀架的應(yīng)用 31

3.1 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控刀架的應(yīng)用 31

3.2 普及型數(shù)控刀架的應(yīng)用 32

3.3 高檔數(shù)控刀架的應(yīng)用 35

第4章 數(shù)控刀架的典型結(jié)構(gòu) 38

4.1 高速動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 38

4.2 經(jīng)濟(jì)型動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 42

4.3 氣壓鎖緊旋轉(zhuǎn)動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 43

4.4 內(nèi)置電機(jī)式動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 46

4.5 雙伺服動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 53

4.6 單電機(jī)動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 59

4.7 雙向選刀動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 67

4.8 氣壓鎖緊動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 80

4.9 單伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 83

4.10 徑向出刀雙伺服刀架結(jié)構(gòu) 88

4.11 直驅(qū)式伺服刀架結(jié)構(gòu) 91

4.12 含Y軸動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 94

4.13 回轉(zhuǎn)式刀座 100

4.14 具有旋轉(zhuǎn)鎖緊結(jié)構(gòu)動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 105

4.15 含冷卻裝置動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 107

4.16 皇冠式轉(zhuǎn)塔動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 110

4.17 內(nèi)置力矩電機(jī)動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 112

4.18 精密三聯(lián)齒盤刀架結(jié)構(gòu) 120

4.19 精確分度定位刀架結(jié)構(gòu) 121

第5章 數(shù)控刀架結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì) 125

5.1 結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)理論 126

5.1.1 可靠性設(shè)計(jì)的攝動(dòng)法 126

5.1.2 任意分布參數(shù)可靠性的設(shè)計(jì) 128

5.1.3 可靠性靈敏度的設(shè)計(jì)方法 129

5.1.4 可靠性靈敏度無(wú)量綱化 130

5.2 齒輪系統(tǒng)可靠性求解算例 131

5.2.1 確定隨機(jī)參數(shù) 131

5.2.2 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的可靠度求解 131

5.2.3 一次二階矩法求解可靠度 136

5.2.4 蒙特卡羅法求解可靠度 136

5.2.5 齒輪的可靠性靈敏度分析 138

第6章 數(shù)控刀架可靠性試驗(yàn) 140

6.1 數(shù)控刀架性能試驗(yàn) 140

6.1.1 刀架性能試驗(yàn) 140

6.1.2 刀具位置、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩檢測(cè)試驗(yàn) 141

6.1.3 定位精度檢測(cè)試驗(yàn) 143

6.2 動(dòng)力刀架動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn) 145

6.3 伺服電機(jī)性能檢測(cè) 149

6.3.1 轉(zhuǎn)矩波動(dòng)系數(shù)測(cè)試 149

6.3.2 轉(zhuǎn)速波動(dòng)系數(shù)測(cè)試 150

6.3.3 負(fù)載變化轉(zhuǎn)速調(diào)整率 150

6.3.4 系統(tǒng)效率測(cè)試 151

6.3.5 正反轉(zhuǎn)速差率 151

6.4 轉(zhuǎn)位電機(jī)在線性能檢測(cè) 151

6.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法 152

6.5.1 數(shù)據(jù)分析的直方圖法 153

6.5.2 極大似然估計(jì) 154

6.5.3 皮爾遜檢驗(yàn) 155

參考文獻(xiàn) 1572100433B