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1、 立式加工中心盘式刀库设计【摘要】加工中心盘式刀库的设计，是在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新。达到高精度、高效率和自动化程度，降低经济成本，节约工装费用，也减轻了工人劳动强度。设计的主要内容包括刀库的各组成部分方案设计，刀库结构和传动机构设计选择。本次设计的刀库为盘式刀库，满载装刀24把，刀柄形式为BT40，采用单环排列方式排放，由伺服电动机驱动，满足了换刀时频繁启动电动机以及刀库准停得需求。分度定位机构采用槽轮机构，从而避免了采用加工较为困难，传动较为复杂的蜗轮蜗杆机构。刀盘最低转速60min。【关键字】加工中心 刀库 槽轮 夹具The Design of tool magazi
2、ne for Vertical machining 【Abstract】: The design of tool magazine on a machining centre is give a remarkahle technical updating and technical innovation on the original base.As a rcsult,wc can achieve the goal which is high precision and high cfflcicncy.Wc can reduce economic costs and save the mach
3、ining costs.Whilc it will reduce the labor intensity for workcrs.The main contents of the design include the analyse of the design rcquircment,design of the main element of tool magazine ,the formation of the tool magazine,thc choosing of the way to select the tool, control system of the tool magazi
4、ne and so on.Thc, design is a disc tool magazine which is on the sidc,choosing toals in the axial.Thc capacity of the tool magazine is 24.Thc form of the tool holder is BT40.Al1 tools arc put in a single ring.To reach the goal that meeting the requirement of the frequently starting the motor and sto
5、pping the tool magazine in the right placc,wc choose the stepping motar.Indcxing of positioning Thc speed of the dlsc is 60 round per minutc.The way of chooscing tools is through soiwarc ,which can choose the tool with the nearest dlStanCe.【Keyboard】: Machining center tool magazine Geneva mechanism
6、Fixture目录1.绪论11.1加工中心的发展现状、发展趋势11.2加工中心机床刀库的研究现状、发展趋势应用领域22总体方案的确定42.1刀库及换刀装置的功能及要求42.1.1功能42.1.2首先刀库的设计要满足几个要求52.2刀库的总体方案确定53刀库结构设计73.1刀库各部分的分类设计73.1.1刀库的总体设计73.1.2换刀机械手结构设计73.1.3传动部分设计73.1.4刀库的控制设计83.2刀库的总体结构设计83.3电动机的初选93.3.1选择电动机类型93.3.2.伺服电动机的参数93.3.3电动机的校核103.4槽轮机构的设计123.4.1槽轮机构的原理123.4.2槽轮机构参
7、数计算133.5刀柄夹具144主要的零件的校核174.1键的校核174.1.1主轴与刀盘的连接键174.1.2主轴与槽轮的连接键184.1.3电机主轴与锁止盘的连接键184.2轴的校核194.2.1按照需用切应力计算204.3轴承的校核214.3.1校核轴承寿命224.3.2静载荷计算234.3.3许用转速演算23致谢：25参考文献：26陕西理工学院毕业设计论文1.绪论1.1加工中心的发展现状、发展趋势90年代以来,数控加工技术得到迅速普及发展,数控加工中心在制造业得到越来越广泛的应用.机械制造业的不断发展依赖于两点:对制造精度的追求和对生产效率的追求.当代制造业面临着巨大的压力,必须以高的加
8、工精度、低的生产成本、短的生产周期开发更多的新产品。方可适应多变的市场需求和全球范围类的激烈竞争。由于加工工件的形状、工序复杂，换刀效率问题越来越被关注，而使用刀库成了解决此问题的最佳途径。随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈，产品更新速度越来越快，形状越来越复杂，对精度的要求越来越高，传统的加工设备和制造方法已难以满足这种多样化、柔性化的高效高质量零件的加工要求，当前世界各国非常重视能有效解决复杂、精密、小批多样化、柔性化的高质量零件加工要求的加工中心机床的研发。未来加工中心的设计必须注意以下方面:(1)各国研制的先进加工中心机床大量采用以微电子技术和计算机技术为基础的数控技术作为控制
9、系统减少零件更换时间.高速高效率高精度的换刀系统来保证一次装夹完成复杂工序为目的的加工技术是未来研究方向(2)立式加工中心机床的主要用户层面为:汽车零部件件行业为首,还有模具、飞机、医疗设备、光学设备等行业。由于此类产品形状复杂、精密、小批量且多样化。所以有一些厂商在尝试在立式加工中心的控制轴方面在加上12根轴,形成五轴控制，这样对于形状复杂的工件和复杂曲面等工件都可完成一次装卡加工,五轴联动为主的立式加工机床是未来的研究发展方向。(3)在驱动方式上,从直线运动的伺服电机和和滚珠丝杠驱动发展到以后的直线电机驱动.回转运动采用直接驱动转矩电机,高速电主轴广泛使用.从而达到加工中心的更安全、高速化
10、、高效率、高精度、智能化、小型化的特点。1.2加工中心机床刀库的研究现状、发展趋势应用领域刀库的形式和容量主要是为满足机床的工艺范围，常见的刀库类型如下：（1） 盘式刀库 此刀库结构简单，应用较多。适合立式加工中心。此换刀装置的优点是结构简单，成本较低，换刀可靠性较好，缺点是换刀时间长，适用于刀库容量较小的加工中心上采用。 （2） 链式刀库 此刀库结构紧凑，刀库容量较大，链环的形状可根据机床的布局制成各种形状，也可将换刀位突出以便于换刀，能充分利用机床的占地空间，通常为轴向取刀，位置精度较低，造价也较高。适用于卧式加工中心。 （3） 格子箱式刀库 结构紧凑，刀库空间利用率高，换刀时间较长。布局
11、不灵活，通常刀库安装在工作台上，应用者较少。 （4） 直线式刀库 刀库容量少，一般在十几把左右，多用于自动换刀数控车床，钻床上也有采用。图1.1 盘式刀库a图1.2 盘式刀库b常见的换刀机械手类型有：单臂单手式机械手 双手式机械手 回转式单臂 多手式机械手。从最近国际大展看机床未来的发展趋势，无论是美国IMTS或日本JIMTOF展，高精度、高效率复合是加工中心是发挥在那的重要产品，在加工中心的刀库设计方面必须注意一下方面：（1）刀库固定方式必须与铣削主轴为分离式的设计。这种安装方式具有z轴电动机负荷较小，z轴进给及加工速度表现佳、刀库执行选刀动作时不影响机床加工精度等优点，为复合机床选用方式。（2）刀库基本构架的形成为多样化及可扩充性的设计刀库配置方式可依据客户提供的数据规格等需求，来规划刀库构架是选择标准圆盘、链式或特殊形式及决定刀具时24或32把或更多的数量.后续未完。含有整套图纸方式：贰四六一二六零七二九第1 页 共26页
