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1、西安航空职业技术学院 毕业设计论文西安航空职业技术学院毕 业 设 计（论 文）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：小型数控加工中心自动换刀系统设计（机械部分）任务与要求：小型数控加工中心自动换刀系统要求针对圆盘式刀库的8把刀具，以准停位置为基准通过PLC控制刀盘顺时针和逆时针旋转利用气动装置从而实现换刀，自动换刀过程和自动换刀各部分组成,换刀时间2s，刀盘转速为60r/min。时间： 2013年 1
2、1 月 18 日至 2014年 1 月 10 日 共 8 周所属系部：航空制造工程学院学生姓名： 学 号：专业： 指导单位或教研室： 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和同学之间的相互探讨以及自己在图书馆及网上查阅相关资料后，了解了本次题目的主要内容第二周向指导老师汇报前段准备情况，并开始着手整理相关资料第三周根据整理的相关资料，初步建立起论文的基本框架，并和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
3、老师，接受老师的指导第五周就指导老师对初稿指出的相关问题，尤其是论文格式问题，进行及时修改，并对论电子稿再次发给老师第六周就指导老师对第二稿稿指出的相关问题，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相关问题进行修改，并经过多次讨论，形成满足学校要求的论文接受老师最后的修改，打印提交教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。- 27 -目 录【摘要】- 1 -1绪论- 2 -1.1 加工中心简介- 3 -1.1.1 加工中心的发展简史- 3 -1.2 加工中心的发展趋势- 4 -2 总体方案的确定- 6
4、 -2.1 加工中心的结构组成- 6 -2.2 刀库的类型- 7 -2.3 刀具自动换刀分析- 8 -2.4 无机械手换刀装置刀库的设计- 8 -2.4.1 刀库主要参数- 10 -2.4.2 刀盘部分的设计- 10 -2.4.3 刀盘尺寸的确定- 11 -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、转矩和功率- 12 -3.2 电动机的校核- 13 -3.2.1 涡轮轴的设计计算- 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
5、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的刀库，及其在加工中心上的应用情况，从而可以看出在数控方面的发展趋势。 换刀装置作为加工中心的重要组成部分，其主要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，进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，其结构设计及其控制是实现加工中心设计制造的关键。
6、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，进而自动换刀系统的好坏直接影响加工效率的高低。 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得到广泛的应用，其强大的加工能力和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:This design introduced the design of mechanical parts of automatic tool changer for machin
7、e center, realize the automatic tool change action, introduces the machining center tool library, and its applications in the machining center, which can be seen in the development trend of nc.As an important part of the machining center tool change device, its main role is non cutting time, reduce
8、the machining process to improve productivity, reduce production costs, and enhance the productivity of machine tools and the whole production line. Machining center automatic tool change device is an important device to realize the multi process continuous process, the structure design and control
9、is the key of manufacturing processing center. Tool changing process of machining center is more complex, action, coordinated action among many, and has automatic tool changing system directly affects the machining efficiency.With NC machining center automatic tool changing system plays a more and m
10、ore important role in modern advanced manufacturing industry, it can shorten the manufacturing cycle, improve product processing precision, suitable for flexible processing. Machining center is a complicated machining CNC equipment, because it has many kinds of processing capacity and wide range of
11、applications, automatic tool changing device for its powerful processing capacity and efficiency due to its configuration.Key words: CNC machining center, Automatic tool change without mechanical hand, The knife1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、自动化和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（铣、钻、镗、铰、攻丝等
12、）加工集于一身；适应加工多品种和大批量的工件；增加机床功能（自动换刀、自动换工件、自动检测等），使自动化程度和加工效率上了一个新台阶；使无人化（或长时间无人操作）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和自动化工厂的基本单元。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，技术迅速发展，品种和数量大幅度增加，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 加工中心的发展简史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、自动化和效率上产生了巨大变革。它用易
13、于修改的数控加工程序进行控制，因而比大批量生产重使用组合机床生产线和凸轮、开关控制的专用机床有更大的柔性，容易适应加工件品种的变化，进行多品种加工。它用数控系统对机床的工艺功能、几何图形运动功能和辅助功能实行全自动的数字控制，因为有更高的自动化程度和加工效率，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，其效率和精度比用手工和样板控制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，它是在数控镗床或数控铣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
14、更换刀具，自动完成工件上的铣削、钻孔、镗孔、铰孔、攻丝等工序的数控机床。第二，加工中心上如果带有自动分度回转工作台或自动转角度的主轴箱，可使工件在一次装卡中，自动完成多个平面和多个角度位置的多工序加工。第三，加工中心上如果带有交换工作台，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、自动化程度和加工效率上，在一般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，能够实现自动铣削、钻孔、镗孔、铰孔、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镗铣床。这就把加工中心与自动换刀数控车床或车削中心区别开来。1.2 加工中心的发展趋势立式加工中心主要的用户层面为,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。和
