刀架传动过载临界力可调式保护装置(附件)【字数：8261】
摘 要数控刀架是数控机床的核心功能部件，其能否可靠运行在很大程度上影响机床的性能。数控刀架的可靠性、稳定性，安全性，会影响数控机床的加工精度和加工效率。本文主要设计了一种用于数控刀架传动过载临界力可调式的保护装置，当机床处于正常工作时，该装置能正常传递力矩确保切削加工需要；当机床出现撞车、过载等紧急情况时，该装置通过空转避免刀架电机和齿轮传动系被损坏；且在机床排除故障后，该装置又能通过简单的操作恢复到正常工作状态，另一个显著特点是过载的临界力大小可调，可满足刀架在不同切削工况下的需求。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2研究意义 1
1.3本文研究主要内容 1
第二章 总体设计方案 2
2.1引言 2
2.2装置简介 2
2.3总装置图及工作原理 3
2.3.1正常工作 5
2.3.2过载保护 6
2.3.3装置复位 7
2.3.4临界力调整 8
第三章 设计内容 9
3.1设计方案 9
3.2零件设计 10
3.2.1压缩弹簧A 10
3.2.2压缩弹簧B 10
3.2.3球头内六角圆柱头螺栓 11
3.2.4内六角圆柱头螺栓 11
3.2.5梯形块 12
3.2.6楔形快 12
3.2.7滑块 13
3.2.8圆柱块 13
3.3装置简介 14
3.3.1保护装置离合机构 14
3.3.2保护装置复位机构 15
3.3.3可调式调节机构 16
3.3.4特征机构 17
3.4具体实施方案 18
第四章 制造与安装 20
4.1制造与安装特征 20
4.2优点与创新 21
结束语 22
致谢 23
参考文献 24
附录 25
第一章 绪论
1.1研究背景
机床作为整个制造行业的母机， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
发展水平关系到整个国民经济的发展，其地位不言而喻。中国机床行业在“九五”、“十五”“、十一五”期间连续保持了高速发展，15年间，我国数控机床产量年均复合增长达22.10%。尽管如此，当前国内中高档数控机床的进口率仍居高不下。这种现状产生一方面由于国内高端产品的市场空缺，另一个重要原因是由于国内机床产品的可靠性水平相对同类进口机床有着较大的差距。
目前，国内数控转塔刀架的主要规模企业包括：常州新墅数控设备有限公司，烟台环球机床附件有限公司，常州宏达机床数控设备有限公司，沈阳机床股份有限公司数控刀架分公司。这几家企业共同占据国内低档产品的几乎全部市场。由于台湾地区的液压刀架稳定性，可靠性，而价格又远远低于欧洲产品，因此占据了内地近半的中档产品市场。而高档产品却要完完全全的依靠国外的进口再能满足，因此，刀架的稳定性有着很大的发展空间，也是我们必须要在机床安全稳定性方面必须要重视的地方。
1.2研究意义
多年的实践经验和统计数据表明，数控机床功能部件的发展滞后，特别是子系统可靠性不足已成为制约国内高水平数控机床发展的最大问题。因此，对机床的组成单元，包括数控系统、刀库、数控刀架盒转台、主轴、滚珠丝杠副和滚动导轨副等的可靠性研究成为了提高整机可靠性的重要突破口。其中针对数控系统、主轴、滚动功能部件的可靠性研究开始较早，也积累了较多的理论成果和实践经验。但是对于数控刀架，一段时间内曾被定性为机床附件，其对整机可靠性的影响一度未被重视。
随着数控机床、数控系统及数控转塔刀架本身技术的发展，数控机床与数控刀架的结合导致机床功能有着跨越式的提高，这些都大大提高了装备这类刀架的数控机床的加工效率、精度以及切削能力，从而使这类机床成为现在制造系统的柔性生产线的关键节点装备。很明显，数控刀架理应被提升到机床机床重要功能部件的行列，而它的可靠性，当然直接影响机床的可靠性水平。
1.3本文研究主要内容
设计一种刀架过载时的保护装置，使得刀架在发生过载时能够保护传动链上哪些直接或间接连接的零部件，从而避免零部件的损坏，并在排除故障后能够复位使得机床能够继续正常工作。另外通过调节使得保护装置能够满足不同机床不同加工环境，设计该装置成为本文的主要研究内容。
第二章 总体设计方案
2.1引言
在普通伺服刀架等其他刀架的本体基础上加装有动力刀具驱动模块的刀架称为动力刀架，数控转塔刀架是数控车床上的核心功能部件之一。刀架在实际工作时，由于操作不当等原因，造成撞车、负载过大等情况，使得刀架电机或齿轮传动系发生损坏，甚至出现事故。安全稳定是大型机械设备在设计和实际操作时应该首要考虑的问题，在机器超过预定的额定载荷时，自动脱开传动链上直接或间接相连的零部件，从而避免传动链上的零部件遭到破坏，起到过载保护的作用。
2.2装置简介
本课题设计了一种数控刀架切削过载临界力可调式保护装置，该装置位于动力刀架传动系与动力回转刀具之间。在刀架正常工作时，该装置能够将电机通过齿轮传动系传递的力矩有效传递给动力回转刀具；在刀架工作前，可预先设定该保护装置脱开时所能承受的最大临界力的阈值；当机床出现撞车等突发状况时，该机构两轴套间打滑空转，不再能够传递力矩，从而使得其动力刀架齿轮传动系或者刀具不会因为负载过大而发生损坏。同时，在进行刀架故障排除时，只需对该过载保护装置进行简单操作，便能够使得刀架恢复正常，重新投入使用。
该装置基于弹簧压缩受力变形等力学原理上进行设计，运用简单的机械结构零部件装配，在过载时能有效的保护刀架，避免了操作失误等原因带来的经济损失。排除机床故障，刀架重新工作时，该装置可通过简单操作实现复位而满足工作要求。同时该装置具有临界力可调功能，可以满足不同机床在不同复杂加工环境的要求，具有运用范围广，实用的特性，如图21。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2研究意义 1
1.3本文研究主要内容 1
第二章 总体设计方案 2
2.1引言 2
2.2装置简介 2
2.3总装置图及工作原理 3
2.3.1正常工作 5
2.3.2过载保护 6
2.3.3装置复位 7
2.3.4临界力调整 8
第三章 设计内容 9
3.1设计方案 9
3.2零件设计 10
3.2.1压缩弹簧A 10
3.2.2压缩弹簧B 10
3.2.3球头内六角圆柱头螺栓 11
3.2.4内六角圆柱头螺栓 11
3.2.5梯形块 12
3.2.6楔形快 12
3.2.7滑块 13
3.2.8圆柱块 13
3.3装置简介 14
3.3.1保护装置离合机构 14
3.3.2保护装置复位机构 15
3.3.3可调式调节机构 16
3.3.4特征机构 17
3.4具体实施方案 18
第四章 制造与安装 20
4.1制造与安装特征 20
4.2优点与创新 21
结束语 22
致谢 23
参考文献 24
附录 25
第一章 绪论
1.1研究背景
机床作为整个制造行业的母机， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
发展水平关系到整个国民经济的发展，其地位不言而喻。中国机床行业在“九五”、“十五”“、十一五”期间连续保持了高速发展，15年间，我国数控机床产量年均复合增长达22.10%。尽管如此，当前国内中高档数控机床的进口率仍居高不下。这种现状产生一方面由于国内高端产品的市场空缺，另一个重要原因是由于国内机床产品的可靠性水平相对同类进口机床有着较大的差距。
目前，国内数控转塔刀架的主要规模企业包括：常州新墅数控设备有限公司，烟台环球机床附件有限公司，常州宏达机床数控设备有限公司，沈阳机床股份有限公司数控刀架分公司。这几家企业共同占据国内低档产品的几乎全部市场。由于台湾地区的液压刀架稳定性，可靠性，而价格又远远低于欧洲产品，因此占据了内地近半的中档产品市场。而高档产品却要完完全全的依靠国外的进口再能满足，因此，刀架的稳定性有着很大的发展空间，也是我们必须要在机床安全稳定性方面必须要重视的地方。
1.2研究意义
多年的实践经验和统计数据表明，数控机床功能部件的发展滞后，特别是子系统可靠性不足已成为制约国内高水平数控机床发展的最大问题。因此，对机床的组成单元，包括数控系统、刀库、数控刀架盒转台、主轴、滚珠丝杠副和滚动导轨副等的可靠性研究成为了提高整机可靠性的重要突破口。其中针对数控系统、主轴、滚动功能部件的可靠性研究开始较早，也积累了较多的理论成果和实践经验。但是对于数控刀架，一段时间内曾被定性为机床附件，其对整机可靠性的影响一度未被重视。
随着数控机床、数控系统及数控转塔刀架本身技术的发展，数控机床与数控刀架的结合导致机床功能有着跨越式的提高，这些都大大提高了装备这类刀架的数控机床的加工效率、精度以及切削能力，从而使这类机床成为现在制造系统的柔性生产线的关键节点装备。很明显，数控刀架理应被提升到机床机床重要功能部件的行列，而它的可靠性，当然直接影响机床的可靠性水平。
1.3本文研究主要内容
设计一种刀架过载时的保护装置，使得刀架在发生过载时能够保护传动链上哪些直接或间接连接的零部件，从而避免零部件的损坏，并在排除故障后能够复位使得机床能够继续正常工作。另外通过调节使得保护装置能够满足不同机床不同加工环境，设计该装置成为本文的主要研究内容。
第二章 总体设计方案
2.1引言
在普通伺服刀架等其他刀架的本体基础上加装有动力刀具驱动模块的刀架称为动力刀架，数控转塔刀架是数控车床上的核心功能部件之一。刀架在实际工作时，由于操作不当等原因，造成撞车、负载过大等情况，使得刀架电机或齿轮传动系发生损坏，甚至出现事故。安全稳定是大型机械设备在设计和实际操作时应该首要考虑的问题，在机器超过预定的额定载荷时，自动脱开传动链上直接或间接相连的零部件，从而避免传动链上的零部件遭到破坏，起到过载保护的作用。
2.2装置简介
本课题设计了一种数控刀架切削过载临界力可调式保护装置，该装置位于动力刀架传动系与动力回转刀具之间。在刀架正常工作时，该装置能够将电机通过齿轮传动系传递的力矩有效传递给动力回转刀具；在刀架工作前，可预先设定该保护装置脱开时所能承受的最大临界力的阈值；当机床出现撞车等突发状况时，该机构两轴套间打滑空转，不再能够传递力矩，从而使得其动力刀架齿轮传动系或者刀具不会因为负载过大而发生损坏。同时，在进行刀架故障排除时，只需对该过载保护装置进行简单操作，便能够使得刀架恢复正常，重新投入使用。
该装置基于弹簧压缩受力变形等力学原理上进行设计，运用简单的机械结构零部件装配，在过载时能有效的保护刀架，避免了操作失误等原因带来的经济损失。排除机床故障，刀架重新工作时，该装置可通过简单操作实现复位而满足工作要求。同时该装置具有临界力可调功能，可以满足不同机床在不同复杂加工环境的要求，具有运用范围广，实用的特性，如图21。
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