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1、JCS-013型数控卧式镗铣床刀库设计JCS-013 Type NC Horizontal Boring And Milling Machine Tool Store Design学 院： 专业班级： 机械设计制造及其自动化学 号： 学生姓名： 指导教师： 2013年 5月33摘 要90年代以来，数控加工技术得到迅速的普及发展，高速加工中心作为新时代数控机床的代表，已在机床领域广泛。自动换刀刀库的发展俨然已超越为数控加工中心配套的角色，在其特有的技术领域发展出符合机床高精度、高效率、高可靠度及多任务复合等概念的独特产品。本课题是链式刀库的总体设计、传动设计、结构设计以及传动部分的运动和动力设计
2、。这种刀库在数控加工中心上应用非常广泛,其换刀过程简单，换刀时间短；总体结构简单、紧凑，动作准确可靠；维护方便，成本低。本课题的目的就是要通过对JCS-013型数控卧式镗铣床刀库的优化设计以提高换刀速度，减少助助时间。在进行设计时，采用了系统化设计方法，将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。在借鉴和参考大量有关刀库的机械结构后，结合实际情况，决定采用链式刀库双手式机械手换刀方案，根据机械设计与机械原理等有关知识对JCS-013型数控卧式镗铣床刀库进行设计，采用AutoCA
3、D 2004中文版对刀库及关键零件进行绘制。关键词：加工中心；刀库；数控加工AbstractSince the 1990s,CNC machine technology has made the rapid and universial development,as a new era of the representatives of NC machine tools.High-speed processing center has been widely used in the field of machine tools.The development of automatic Tool
4、 Chane,tool house in recent years seems to have gone beyond the NC Center for supporting the role of technology in their unique areas of development to meet the high-precision machine tools,high efficiency and reliability,and more complex tasks,such as the concept of unique products.The tool house a
5、s a processing center one of the most important part,it has a direct bearing on the development of the processing centers development.This paper completed the overall design,transmission design,structure design and the transmission parts movement and dynamic design of the sword library.Such a tool h
6、ouse in the CNC Machine Center is widely used,the tool change is simple,tool change time is short;overall structure is simple and compact.Action is accurate and reliable;convenient maintenance and low cost.The purpose of this project is to improve the speed of the tools change and reduce auxiliary t
7、ime through the optimization design of the JCS-013 type NC horizontal boring and milling machine tool store. In developing the design, I have adopted the systematic design method.The design is regarded as a system which is consisted of several design elements. Each design elements is independ ,but t
8、here is the organic relation between them and they are of different levels. The system can realize the required task after that all the design elements combined.According to actual condition,I introduce the chain knife library of robot hands cutter replacement plan after referencing to the vast libr
9、ary mechanical structure of the sword.According to the Mechanical Design,the Mechanical Principle and other relevant knowledge,there are some designs about JCS-013 type nc horizontal boring and milling machine tool store and I have drew the key parts of library using AutoCAD 2004.Keywords: machining
10、 center; Tool house;NC目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 言11.1本课题在国内外的研究动态11.1.1刀库产品目前的水平21.1.2刀库系统的发展趋势31.1.3刀库系统的发展方向31.2课题的目的、意义和开展研究工作的设想41.2.1课题的目的41.2.2开展研究工作的设想41.2.3课题设计方案的选择和设计手段5第2章 刀库传动系统设计72.1刀库主要设计参数72.2刀库驱动液压马达的选择72.2.1刀库负载转矩TF计算72.2.2确定液压马达转数92.3传动齿轮的设计102.3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数102.3.2按齿面接触强度设计112.
11、3.3几何尺寸的计算142.3.4按齿根弯曲强度进行校核152.4传动轴的设计162.4.1初步确定最小轴颈及所用材料162.4.2轴的结构设计162.4.3轴的强度校核172.4轴承寿命校核24第3章 刀库准停系统的设计26第4章 链传动系统的设计294.1链轮、链条的计算及链轮中心距的确定294.2刀库链条的张紧31第5章 结 论32参考文献33致 谢34 第1章 绪 言1.1本课题在国内外的研究动态随着中国经济的快速发展，进入21世纪，我国机床制造业既面临着提升机械制造业水平的需求而引发的制造装备发展的良机，也面临着加入WTO后激烈的市场竞争的压力。从技术层面上讲，加速推进数控技术将是解
12、决机床制造业持续发展的一个关键。数控机床及由数控机床组成的制造系统是改造传统产业、构建数字化企业的重要基础装备，它的发展一直备受人们关注。数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，它开创了机械产品机电一体化发展的先河，因此数控技术成为先进制造技术中的一项核心技术。另一方面，通过持续的研究，信息技术的深化应用促进了数控机床的进一步提升【1】。随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。数控机床主要由数控装置、伺服机构
13、和机床主体组成，输入数控装置的程序指令记录在信息载体上，由程序读入装置接收，或由数控装置的键盘直接手动输入2。随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能，可靠性也大大提高，数控系统本身将普遍实现自动编程。未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺范围；数控机床的自动化程度更加提高，并具多种监控功能，从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中3。数控机床为了进一步提高生产率，进一步压缩非切削时间，现代的机床逐步发展
14、为在一台机床上一次装夹中完成多工序或全部工序的加工。数控机床为了能在工件一次装夹中完成多个工步，以缩减辅助时间和减少多次安装工件引起的误差，通常带有自动换刀系统。对工件的多工序加工而设置的存储及更换刀具的装置称为自动换刀装置（Automatic Tool Changer，ATC）；自动换刀（Automatic Tool Change 简称ATC）系统由控制系统和换刀装置组成。在数控镗铣床的基础上，如果再配以刀具和自动换刀系统，就构成加工中心（Machining center 简称MC）。在这类数控机床上，自动换刀装置（ATC）是必不可少的4。例如加工中心机床又称多工序自动换刀数控机床，它主要是
15、指具有自动换刀及自动改变工件加工位置功能的数控机床，具有自动换刀装置是加工中心机床的典型特征，是多工序加工的必要条件。自动换刀装置的功能，对整机的加工效率有很大的影响5。数控机床的自动换刀装置的结构形式多种多样，选择何种形式，主要取决于机床的种类、工艺范围以及刀具的种类和数量等。本课题中的JCS-013型数控卧式镗铣床将采用的是带刀库的自动换刀形式。1.1.1刀库产品目前的水平在此概念基础下，刀库产品的发展现况为：（1） 超重刀库的发展：发展出刀链系统能承载重量70kg以上之超重刀具，拥有强力锁刀装置的稳定刀链架构，可防止重型刀具于运转中坠落。（2） 高效率且定位精度的驱动及选刀系统的发展：发展出高精度系统配置以及高质量、高定位精度的伺服电动机及减速器，以符合选刀迅速、换刀精确的主要性能需求。（3） 多型式刀具容载刀库的发展：发展出同时可容纳多种型式刀具（如ISO50及ISO60）的刀链系统，也被视为是必须时常变换使用多种主轴的加工中心的必备装置。（4） 不同型式刀及其任意点换刀系统的发展：可以同时夹取不同型式刀具（如ISO50及ISO60），因应需求必须有不同的刀具。为了缩短换刀时间，多点式或任意点式换刀系统是有必要的。（5） 轻量化、低成本架构刀库的发展：发展出轻量化的塑
