数控刀架作为数控车床的核心功能部件之一,其性能的优劣,直接影响着车床的加工效率和加工精度。随着伺服电机及伺服驱动技术的发展,伺服电机驱动刀架逐渐成为现实。伺服电机取代了传统数控刀架上的粗定位装置、信号发射装置,简化了刀架结构,提高了刀架可靠性,缩短了换刀时间,大大提高了刀架的综合性能。但是,由于现有伺服电机低速扭矩特性不好,必须使用减速齿轮机构来满足刀架在低速运转时所需的大扭矩。直接传动是由电机直接驱动负载,减少了中间的传动环节,实现了机构的零传动。直驱电机转动惯量小、快速响应性好,相对于传统的伺服电机其优势在于其能在低速运转时输出大扭矩,从而可以直接驱动低速生产设备,有很高的实际应用价值。为了简化数控刀架结构、提高其综合性能,将这种技术应用于数控刀架上,研发出一种高性能的直驱伺服数控刀架。论文的主要研究内容如下：第一、了解数控刀架的国内外研究现状,研究国内外数控刀架的各种结构,分析各种结构的特点、应用场合及优缺点,分析直驱伺服电机的特点及其驱动刀架的可行性,对直驱伺服数控刀架进行特性分析。第二、根据直驱伺服电机自身的结构及特点,设计一种直驱数控卧式转塔刀架。借鉴国内外数控刀架的结构,对其进行设计,包括定位机构、转位机构、控制装置、密封装置等。第三、对直驱伺服数控刀架的松开与锁紧机构进行设计,主要是对刀架的液压缸进行设计,计算与刀架液压系统有关的参数,并计算夹紧力的大小,选择合适的电机型号。第四、对直驱伺服数控刀架的转位控制技术进行研究,分析数控刀架刀具的识别方式,并研究了刀架双向转位就近换刀的原理,编制了换刀流程图。研究了交流伺服电机的控制原理,并对控制参数进行了优化。第五、对直驱伺服数控刀架进行三维建模及仿真,首先用三维软件PRO/E建立电主轴数控刀架的三维模型,并将模型导入ADAMS软件进行运动学和动力学仿真,在运动学仿真中观察直驱伺服数控刀架的运动过程,并测出运动部件的运动曲线。在动力学仿真中,模拟实际加工中刀架的受力情况,测出齿盘轴向的受力,对夹紧力的大小进行验证。