数控加工中心自动换刀系统设计机械部分.docx

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1、数控加工中心自动换刀系统设计机械部分毕业设计（论文）力论文题目：小型数控加工中心自动换刀系统设计所属系部：航空制造工程学院指导老师:职称：学生姓名:班级、学号:专业：西安航空职业技术学院制2013年11月20日以西安航空职业技术学院毕业设计（论文）任务书题目：小型数控加工中心白动换刀系统设计（机械部分）任务与要求：小型数控加工中心自动换刀系统耍求针对圆盘式刀库的8把刀具，以准停位置为基准通过PLC操纵刀盘顺时针与逆时针旋转利用气动装置从而实现换刀，自动换刀过程与自动换刀各部分构成,换刀时间2s,刀盘转速为60rmino时间：2013年11月18日至2014年1月10日共8周所属系部：航空制造工

2、程学院学生姓名：学号：专业：指导单位或者教研室:指导教师：职称：西安航空职业技术学院制2013年11月20日毕业设计（论文）进度计划表日期工作内容执行情况指导教师签字第一周通过对课本知识所学与同学之间的相互探讨与自己在图书馆及网上查阅有关资料后，熟悉了本次题目的要紧内容第二周向指导老师汇报前段准备情况，并开始着手整理有关资料第三周根据整理的有关资料，初步建立起论文的基本框架，并与指导老师讨论是否合适，修改完善第四周对所掌握的资料进行合理的筛选后，初步形成论文的初稿，并发送给指导老师，同意老师的指导第五周就指导老师对初稿指出的有关问题，特别是论文格式问题，进行及时修改，并对论电子稿再次发给老师第

3、六周就指导老师对第二稿稿指出的有关问题，并对论文所涉及到的理论问题进行了认真审查，修改后，将电子稿再次发给老师第七周就指导老师再次提出的有关问题进行修改，并通过多次讨论，形成满足学校要求的论文同意老师最后的修改，打印提交教师对进度计划实施情况总评本表作评定学生平常成绩的根据之一。【摘要】-1-1 血-2-1.1 加工中心简介-3-1.1.1 加工中心的进展简史-3-1.2 加工中心的进展趋势-4-2总体方案的确定-6-2.1 加工中心的结构构成-6-2.2 2刀库的类型-7-2.3 刀具自动换刀分析-82.4 无机械手换刀装刀库的设计-8-2.4.1 刀库要紧参数-102.4.2 刀盘部分的设

4、计-10-2.4.3 刀颉寸的确定2.4.4 刀库转动定位机构的选择-11-3动力装置分析-11-3.1 初选电机-11-3.1.1 确定传动装置的传动比-11-3.1.2 确定各轴转速、转矩与功率-12-3.2 电动机的校核-13-3.2.1 涡轮轴Il的设计计算-13-3.2.2 计算并校核伺服电机的扭矩-13-3.3刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计-15-3.3.1选择蜗杆传动类型-15-3.4蜗轮轴的校核-19-4总结-22-致谢-23-参考文献-24-数控加工中心刀具库自动换刀系统【摘要】本设计介绍了加工中心自动换刀装置的机械部分设计，最终实现自动换刀动作，介绍了目前加工中心常用

5、的刀库，及其在加工中心上的应用情况，从而能够看出在数控方面的进展趋势。换刀装置作为加工中心的重要构成部分，其要紧作用在于减少加工过程中的非切削时间，提高生产率，降低生产成本，继而提升机床乃至整个生产线的生产力。加工中心自动换刀装置是实现多工序连续加工的重要装置，其结构设计及其操纵是实现加工中心设计制造的关键。加工中心的换刀过程较为复杂，动作多，动作间的相互协调多，继而自动换刀系统的好坏直接影响加工效率的l低。带有自动换刀系统的数控加工中心在现代先进制造业中起着越来越重要的作用，它能缩短产品的制造周期，提高产品的加工精度，适合柔性加工。加工中心是数控中较为复杂的加工设备，由于其具有多种加工能力而

6、得到广泛的应用，其强大的加工能力与效率得益于其配置的自动换刀装置。关键字：数控加工中心，无机械手自动换刀，刀库Abstract:Thisdesignintroducedthedesignofmechanicalpartsofautomatictoolchangerformachinecenter,realizetheautomatictoolchangeaction,introducesthemachiningcentertoollibrary,anditsapplicationsinthemachiningcenter,whichcanbeseeninthedevelopmenttrendo

7、fnc.Asanimportantpartofthemachiningcentertoolchangedevice,itsmainroleisnoncuttingtime,reducethemachiningprocesstoimproveproductivity,reduceproductioncosts,andenhancetheproductivityofmachinetoolsandthewholeproductionline.Machiningcenterautomatictoolchangedeviceisanimportantdevicetorealizethemultiproc

8、esscontinuousprocess,thestructuredesignandcontrolisthekeyofmanufacturingprocessingcenter.Toolchangingprocessofmachiningcenterismorecomplex,action,coordinatedactionamongmany,andhasautomatictoolchangingsystemdirectlyaffectsthemachiningefficiency.WithNCmachiningcenterautomatictoolchangingsystemplaysamo

9、reandmoreimportantroleinmodernadvancedmanufacturingindustry,itcanshortenthemanufacturingcycle,improveproductprocessingprecision,suitableforflexibleprocessing.MachiningcenterisacomplicatedmachiningCNCequipment,becauseithasmanykindsofprocessingcapacityandwiderangeofapplications,automatictoolchangingde

10、viceforitspowerfulprocessingcapacityandefficiencyduetoitsconfiguration.Keywords:CNCmachiningcenter,Automatictoolchangewithoutmechanicalhand,Theknife1绪论1952年世界上出现了第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化与效率上产生了巨大变革。1958年第一台加工中心问世，它将多工序（铳、钻、镇、钱、攻丝等）加工集于一身；习惯加工多品种与大批量的工件；增加机床功能（自动换刀、自动换工件、自动检测等），使自动化程度与加工效率上了一个

11、新台阶；使无人化（或者长时间无人操作）加工成为现实。加工中心已成为柔性制造系统、计算机集成制造系统与自动化工厂的基本单兀O加工中心是数控机床的代表，是高新技术集成度高的典型机电一体化机械加工设备，受到世界各工业发达国家的高度重视，技术迅速进展，品种与数量大幅度增加，成为当今世界机械加工设备中最引人注目的一类产品。1.1 加工中心简介1.1.1 加工中心的进展简史1952年世界上出现第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化与效率上产生了巨大变革。它用易于修改的数控加工程序进行操纵，因而比大批量生产重使用组合机床生产线与凸轮、开关操纵的专用机床有更大的柔性，容易习惯加工件品种

12、的变化，进行多品种加工。它用数控系统对机床的工艺功能、几何图形运动功能与辅助功能实行全自动的数字操纵，由于有更高的自动化程度与加工效率，大大改变了中小批量生产中普通机床占整个机械加工的状况。数控机床能实现两坐标以上联动的功能，其效率与精度比用手工与样板操纵加工复杂零件要高得多。1958年第一台加工中心在美国卡尼、特雷克（Kearney&Trecker）公司问世。现代加工中心的内容是什么？第一，它是在数控镇床或者数控铳床的基础上增加自动换刀装置，可使工件在一次装卡中，能够自动更换刀具，自动完成工件上的铳削、钻孔、链孔、较孔、攻丝等工序的数控机床。第二，加工中心上假如带有自动分度回转工作台或者自动

13、转角度的主轴箱，可使工件在一次装卡中，自动完成多个平面与多个角度位置的多工序加工。第三，加工中心上假如带有交换工作台，工件在工作位置的工作台上进行加工的同时，另外的工件在装卸位置的工作台上进行装卸，不影响加工的进行。由上述可知，加工重心在加工的柔性、自动化程度与加工效率上，在通常数控机床的基础上又上了一个新的台阶，又是一次新的变革。加工中心的定义是什么？目前世界上并无标准定义，但目前普遍认为是指：在工件一次装卡中，能够实现自动铳削、钻孔、镇孔、钱孔、攻丝等多工序的数控机床。更为明确的说法是：加工中心就是自动换刀数控像铳床。这就把加工中心与自动换刀数控车床或者车削中心区别开来。1.2 加工中心的

14、进展趋势立式加工中心要紧的用户层面为，以看好的汽车零部件行业为首，还有模具、飞机、医疗设备、it、光学设备等行业。在飞机制造业因绝大多数加工件为多品种、小批量的产品，因此五轴加工机为主的立式加工中心有潜在的需求。今后电子零部件、精密机枝零部件、半导体模具等行业也具有需求潜力。各生产厂家面对预期需求扩大的飞机、模具、半导体等行业，正在抓紧开发五轴加工机。与几年前的以生产通常零部件为主的立式加工中心形成鲜明对比的，突出以加工模具为主的设备方案不断从厂家出现，由此可明显地看出对高速、高效、高品位加工的需求正在增加。针对高精度加工，一些厂家比较注重研制对不易切削材质搞重切削加工的机型。同时，以减少工件

15、更换时间与集中工序为目的的复合化加工技术也在不断创新。为进一步提高效率，有些厂家正在尝试在立式加工中心的操纵轴方面再加上12个轴，形成五轴操纵，样关于形状复杂的工件与自由曲面等工件都可完成一次装卡加工。在产品开发方面，由于用户的要求更加严格，不得不在保持低价位的同时不断追求高性能的技术。由于正在加快习惯环保要求的新技术开发，因此，更加需要能够调整品种、数量的可形成柔性线结构的设备。现在干式切削也在研制之中，如已经出现的使用高纯度氮气的干式加工系统，以氧化来操纵精度变化。同时为改善作业环境、提高经济效率，关于切屑的处理也使用了易于回收的方式。卧式加工中心卧式加工中心因其加工面是垂直的，切屑易脱落，比较习惯时间无操作。又因是模块结构，能够短时间内导入最适当规模的系统。因其无人操作时间较长，在成本费用方面与单机相比效果更好。从用户需求来看，对卧式加工中心的要求更加趋向于习惯多品种小批量的生产，要求加工设备能够灵活地习惯工序集中导致的生产型加工件的变化。现在由于汽车厂家的设备投资呈上升趋势，需求可望进一步扩大。此外，因关于产品制造的认识与对生产体系的看法正在发生根本的转变，由此而派生的新的生产体系可能对能形成柔性线的小型机种产生需求。着手生产以上机型的厂家在追求