数控刀架发展趋势

刀架发展趋势

数控刀架的发展趋势是：随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。国内数控刀架以电动为主，分为立式和卧式两种。立式刀架有四、六工位两种形式，主要用于简易数控车床；卧式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋转，就近选刀，用于全功能数控车床。另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。

刀架市场分析

国产数控车床今后将向中高档发展，中档采用普及型数控刀架配套，高档采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，近年来需要量可达10000～50000台。

刀架发展方向

一是高速、可靠，追求的目标是换刀时间尽量的短，以换取加工中心和车削中心的高效性；

二是简单实用、造价低、使用可靠，但换刀速度不快。

刀架功能应用

数控刀架是以回转分度实现刀具自动交换及回转动力刀具的传动。因此技术含量高，已趋向专业化开发生产。所以对数控转塔刀架的研究开发及应用已引起数控机床行业重视。

典型数控转塔刀架一般由动力源（电机或油缸、液压马达）、机械传动机构、预分度机构、定位机构、锁紧机构、检测装置、接口电路、刀具安装台（刀盘）、动力刀座等组成。数控转塔刀架的动作循环为：T指令（换刀指令——刀盘旋转——刀位检测——预分——精确定位——刀盘锁紧——结束信号。

数控机床上的刀架是安放刀具的重要部件，许多刀架还直接参与切削工作，如卧式车床上的四方刀架，转塔车床的转塔刀架，回轮式转塔车床的回轮刀架，自动车床的转塔刀架和天平刀架等。这些刀架既安放刀具，而且还直接参与切削，承受极大的切削力作用，所以它往往成为工艺系统中的较薄弱环节。随着自动化技术的发展，机床的刀架也有了许多变化，特别是数控车床上采用电(液)换位的自动刀架，有的还使用两个回转刀盘。加工中心则进一步采用了刀库和换刀机械手，定现了大容量存储刀具和自动交换刀具的功能，这种刀库安放刀具的数量从几十把到上百把，自动交换刀具的时间从十几秒减少到几秒甚至零点几秒。因此，刀架的性能和结构往往直接影响到机床的切削性能、切削效率和体现了机床的设计和制造技术水平 。

《数控刀架的典型结构及可靠性设计》系统地阐述了数控刀架典型结构及可靠性设计的理论与方法。内容包括:数控机床的基础知识，动力刀架的基本理论，数控刀架核心零件和数控刀架典型结构的设计与分析及其在机床上的应用，数控刀架的精度检测技术，数控刀架部件的可靠性设计方法，数控刀架的可靠性试验方法，数控刀架伺服电机的性能试验方法，数控刀架转位电机的可靠性试验方法，实验数据统计和分析的基本方法等。《数控刀架的典型结构及可靠性设计》内容丰富，概念清晰，阐述详尽，系统性强，为读者展现了多种数控刀架典型结构及可靠性设计方法，有助于开阔读者的视野。

《21世纪先进制造技术丛书》序

前言

第1章 绪论 1

1.1 车床概述 1

1.2 数控车床概述 2

1.3 数控车床分类 3

1.4 数控刀架概述 5

1.5 数控刀架分类 6

1.6 动力刀架 8

1.6.1 动力刀架的类别 9

1.6.2 动力刀架的用途 11

1.6.3 动力刀架的结构 12

1.7 数控刀架的发展 15

第2章 数控刀架原理 17

2.1 数控刀架通用设计原理 17

2.2 数控刀架核心零件 18

2.2.1 端齿盘 18

2.2.2 端齿盘的精度指标 20

2.2.3 端齿盘材料选用与热处理要求 20

2.2.4 端面齿受力计算 21

2.3 数控刀架精度检测 25

2.3.1 刀架几何精度检测 25

2.3.2 刀架刚性检测 27

第3章 数控刀架的应用 31

3.1 经济型数控刀架的应用 31

3.2 普及型数控刀架的应用 32

3.3 高档数控刀架的应用 35

第4章 数控刀架的典型结构 38

4.1 高速动力刀架结构 38

4.2 经济型动力刀架结构 42

4.3 气压锁紧旋转动力刀架结构 43

4.4 内置电机式动力刀架结构 46

4.5 双伺服动力刀架结构 53

4.6 单电机动力刀架结构 59

4.7 双向选刀动力刀架结构 67

4.8 气压锁紧动力刀架结构 80

4.9 单伺服电机驱动动力刀架结构 83

4.10 径向出刀双伺服刀架结构 88

4.11 直驱式伺服刀架结构 91

4.12 含Y轴动力刀架结构 94

4.13 回转式刀座 100

4.14 具有旋转锁紧结构动力刀架结构 105

4.15 含冷却装置动力刀架结构 107

4.16 皇冠式转塔动力刀架结构 110

4.17 内置力矩电机动力刀架结构 112

4.18 精密三联齿盘刀架结构 120

4.19 精确分度定位刀架结构 121

第5章 数控刀架结构可靠性设计 125

5.1 结构可靠性设计理论 126

5.1.1 可靠性设计的摄动法 126

5.1.2 任意分布参数可靠性的设计 128

5.1.3 可靠性灵敏度的设计方法 129

5.1.4 可靠性灵敏度无量纲化 130

5.2 齿轮系统可靠性求解算例 131

5.2.1 确定随机参数 131

5.2.2 基于人工神经网络算法的可靠度求解 131

5.2.3 一次二阶矩法求解可靠度 136

5.2.4 蒙特卡罗法求解可靠度 136

5.2.5 齿轮的可靠性灵敏度分析 138

第6章 数控刀架可靠性试验 140

6.1 数控刀架性能试验 140

6.1.1 刀架性能试验 140

6.1.2 刀具位置、转速、转矩检测试验 141

6.1.3 定位精度检测试验 143

6.2 动力刀架动态特性试验 145

6.3 伺服电机性能检测 149

6.3.1 转矩波动系数测试 149

6.3.2 转速波动系数测试 150

6.3.3 负载变化转速调整率 150

6.3.4 系统效率测试 151

6.3.5 正反转速差率 151

6.4 转位电机在线性能检测 151

6.5 试验数据统计分析方法 152

6.5.1 数据分析的直方图法 153

6.5.2 极大似然估计 154

6.5.3 皮尔逊检验 155

参考文献 1572100433B