加工中心自动换刀装置结构设计

1、加工中心自动换刀装置构造设计摘要本论文完成的是立式加工中心盘式刀库的传动设计、构造设计以及机械手部分的传动设计、构造设计。盘式刀库在数控加工中心上应用非常广泛，具换刀过程简单，总体构造简单、紧凑，定位精度高。刀库传动部分采用蜗轮蜗杆减速装置，可进步输出轴的传动平稳性能，即进步刀盘的运转平稳性。刀库满载装刀16把，采用单环排列方式放置。本次设计中的机械手采用单臂双手式机械手，可以同时完成插刀和拔刀动作，构造简单，换刀时间短。机械手传动部分采用一个液压升降缸和液压回转缸带动花键轴，进而带动机械手的运动。关键词立式加工中心；盘式刀库；机械手；自动换刀装置Automatictoolchangerstr

2、ucturaldesignofmachiningcentersAbstractwhatfinishedinthispaperisdrivedesign,structuraldesignandthepowertransmissionpartsdesignofdisctoolmagazineinverticalmachiningcenter.ThistoolmagazineiswidelyappliedinNCmachiningcenter.Andtheprocessofchangingtoolsissimple,shortchangetime,highprecision,simpleandcom

3、pactofstructure,reliable,easymaintenancedandlowcost.Thetransmissionpartofthistoolmagazineadoptsgearreducer.Thedesignofwormgearboxdevicecanimprovethestationarityofoutputshaft,namely,increasingtheoperationstabilityandsmoothtransmissionpropertiesoftoolmagazine.Transmissiondeviceoftoolmagazineadoptsaadj

4、ustingsleevetoeliminatethetransmissionclearanceofworm.Thistoolmagazinecanload16cuttingtoolswhicharearrangedwithmonocylicandaccordingtotheprincipleofnearbytochoosetherighttool.Themanipulatorofthisdesignisthemanipulatorwithonearmandpairofhands.Theadvantageofthismanipulatoristhatitcancompletetheactiono

5、finsertingtoolandpullingoutthetoolatthesametime,simplestructureandshortchangetime.Mechanicaltransmissionpartadoptsahydraulicliftcylinderandhydrauliccylinderdrivesthesplineshaftrotation,thusdrivethemotionofthemanipulator.KeywordsVerticalmachiningcenter;Disctoolmagazine;Manipulator;AutomaticToolChange

6、r毕业论文（设计）任务书一、毕业设计题目加工中心自动换刀装置构造设计二、毕业设计工作自2021年_11_月_19日起至2021年6月_10日止三、毕业设计进展地点：校内四、毕业设计内容要求：随着机械加工业的开展，制造行业对于带有自动换刀系统的高效高性能加工中心的需求量越来越大。本设计主要任务是进展加工中心自动换刀装置构造设计：1、查阅有关自动换刀系统方面的相关文献，分析自动换刀系统设计要点、难点，撰写开题报告；2、翻译一篇科技文献英译汉或汉译英；3、换刀动作过程的设计；4、绘制换刀装置构造工程图；5、撰写毕业设计说明书。进度安排：（一）、第一阶段1-4周1、开题报告含文献综述、参考资料等2、方

7、案论证和方案设计含初步的设计及计算3、完成ppt文档，准备第一阶段考核二、第二阶段5-10周1、完成第一张A02、完成第二或第三张的草图绘制包括主要构造3、准备外文翻译资料4、完成ppt文档，准备第二阶段考核三、第三阶段11-17周1、绘制要求的其余设计图纸2、完成外文翻译资料3、撰写说明书准备辩论主要参考文献：3机床设计手册编写组.机床设计手册第三册M.北京：机械工业出版社，19868李允文.工业机械手设计M北京：机械工业出版社，1996J.机电产品开发与创新，200513冯辛安，黄玉美，杜君文.机械制造装备设计M北京：机械工业出版社,200414刘瑞已.加工中心快速自动换刀装置J.机械工程

8、师，2004.11;84-8515向金林.TH7130立式加工中心自动换刀系统的设计J16王科社，张怀存.加工中心自动换刀装置浅议J17 MingCong,DongLiu.RecentPatentsinAutomaticToolChangersandApplicationsJ.RecentPatentsonEngineering,2021,3;117-12818 Beom-SahngRyuh,SangMinPark,GordonR.Pennock.AnautomatictoolchangerandintegratedsoftwareforaroboticdiepolishingstationJ

9、.MechanismandMachineTheory,200519陈芳，李继中.盘式刀库加工中心自动换刀系统控制J.机械设计与制造，2007.10;149-151指导教师系（教研室）系（教研室）主任签名批准日期2012-12-30承受设计任务开始执行日期学生签名错误!未定义书签错误!未定义书签5引言1绪论222342加工中心自动换刀装置概述52.1加工中心自动换刀装置ATC形式、特点及各自应用范围6刀库的形式6刀具的选择方式7刀具（刀座）识别装置7刀具交换装置83总体方案设计10的方案设计10换刀过程10刀库的传动1212换刀过程12机械手的传动134刀库的设计1314按负载转矩选14按加速时

10、的最大转矩选14电机的校验15分配传动比164.2刀库传动机构的设计16初定刀套线速度16刀库传动机构16235机械手的设计252526机械手的机构组成26.1手爪口的设计26.2手爪锁的设计及计算29.3手爪部分整体设计305.4机械手的驱动机构31.1液压缸的设计35.2花键轴的设计38.3液压系统的原理分析41致谢44参考文献451952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宏大变革。1958年第一台加工中心问世，它将多工序铳、钻、链、钱、攻丝等加工集于一身；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

11、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根本单元。加工中心是数控机床中较为复杂的加工设备，由于其具有多种加工才能而得到广泛的应用，具强大的加工才能和效率得益于其配置的自动换刀装置。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，进步消费率，降低消费本钱，进而提升机床乃至整个消费线的消费力。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，其构造设计及其控制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，动作间的互相协调关系多，因此自动换刀系统性能的好坏

12、直接影响加工效率的上下。1绪论加工中心MachiningCenter,MC是适应省力、省时和节能的时代要求而迅速开展起来的自动换刀数控机床，它是综合了机械技术、电子技术、计算机软件技术、拖动技术、现代控制理论、测量及传感技术以及通信诊断、刀具和编程技术的高科技产品。由于加工中心能集中完成多种工序，因此可减少工件装夹、测量和调整时间，减少工件周转、搬运存放时间，使机床的切削利用率高于通用机床3倍4倍，所以说，加工中心不仅进步了工件的加工精度，而且是数控机床中消费率和自动化程度最高的综合性机床。将来加工中心的开展动向是高速化、进一步进步精度和愈发完善的机能。加工中心是数控机床的代表，是高新技术集成

13、度高的典型机电一体化机械加工设备，我国的加工中心从70年代开始，已有很大开展，但技术、品种和数量上都还远不能适应我国经济、技术开展的需要。随着我国工业的不断开展，推动了模具制造业、机械加工业的宏大开展，使得数控机床的使用越来越普遍，而加工中心更是以其高自动化程度得到广泛应用然而，目前市场上消费和销售的都是以大、中型的加工中心为主，小型加工中心几乎是空白，而机械加工业、小型模具的制造、工科院校、技工学校等对小型加工中心存在着大量的需求。为加速我国加工中心的开展，需进一步加强对加工中心的研究、设计、制造和应用。90年代以来，国外一些机床厂家先后开发出一批高速加工中心，其主要技术参数为：主轴最高转速

14、：一般为1200015000r/min,有的高达4000060000r/min。坐标轴的加工进给最高速度：3060m/min,快速挪动速度高达7080m/min。换刀时间（刀-刀）普遍在，有的快到；托板交换时间普遍在68s。目前，国产加工中心的主要品种是立式加工中心和卧式加工中心。为市场提供的产品主要是立式加工中心。其规格（是指工作台宽度，单位：mm）一般为300、400、500、630和800o其中，前三种属于较小规格产量较大；后两种属于中大型产量较小。目前，国产立式加工中心拥有的规格根本上覆盖了中小型立式加工中心的规格范围。在我国，人们习惯上把数控机床按其技术程度的上下分为高、中、低三个档

15、次。所谓高档数控机床是指高速度、高精度、五轴联动和工艺高度复合化的数控机床，包括部分重型机床；而所谓低档数控机床主要是指以步进电机驱动为主要特征的开环控制的经济型数控车床、钻床和铳床，具精度和速度都不高；其他数控机床那么属于中档数控机床，也就是人们常说的通用普及型数控机床。国产加工中心大多数产品的档次属于此范畴。国产加工中心目前存在的问题有：(1)技术程度上，与国外同类产品的先进程度相比大约落后1015年，在高精尖技术方面那么更大。(2)产品开发才能上，国内消费企业缺乏对产品竞争前的数控技术的深化研究与开发，特别是对加工中心应用领域的拓展力度不强。(3)产业化程度上，市场占有率低，品种覆盖率小

16、，虽然近年来国产加工中心的产量增加较快，但从总体上看，还没有形成规模消费；国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心缺乏。(4)国产数控系统MTBF(平均无故障时间)大都超过1万小时，但国际上知名品牌如：FANUC、SIEMENS等先进企业的数控系统MTBF已达8万小时。国产加工中心MTBF虽有少数厂达500小时，但国外加工中心的先进程度已达800小时。(5)刀库和机械手的可靠性还比较低，近年来虽有改进，但用户仍然不放心。(6)位置精度，特别是重复定位精度还有待于进一步进步。(7)至于外观粗糙，漏油、漏水、漏气等老问题仍然不同程度的存在。加工中心将来开展趋势有：1高速度、高效率众所周知，机床

17、向高速化方向开展，不但可以大幅度进步加工效率、降低加工本钱，而且还可进步零件的外表加工质量和精度。是进入新世纪以来国内外机床技术开展的重要趋势。20世纪90年代以来，欧、美、日等工业兴隆国家争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化开展步伐。高速主轴单元(电主轴，转/min)、高速且高加/减速度的进给运动部件(快移速度60120m/min,切削进给速度高达60m/min)、高效率的自动换刀装置、高性能数控装置和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的打破，到达了新的技术程度。2高精度追求加工中心的高精度，一直是世界各工业兴隆国家努力的方向。当前，在机械加工高精度的要求

18、下，普通级数控机床的加工精度已由土10m进步到土5m;精细级加工中心的加工精度那么从土35(im进步到±nm,甚至更高。3高可靠性随着数控机床应用领域的日益普及，数控机床的高可靠性已经成为数控系统制造厂家和数控机床制造厂家非常注重和追求的目的。数控机床也只有首先具有较高的可靠性，才能谈得上高速度、高效率和高精度。这已经是众多的数控系统制造厂家和数控机床制造厂家达成的共识。当前，国外先进数控系统的MTBF值已达8万小时以上。按主轴加工时的空间位置分类有：卧式和立式加工中心。卧式加工中心是指主轴轴线程度设置的加工中心。卧式加工中心有多种形式，如固定立柱式或固定工作台式。固定立柱式的卧式加工中心的立柱不动，其主轴箱在立柱上做上下挪动，而工作台可在两个程度方向挪动；固定工作台式的卧式加工中心的三个坐标方向的运动由立柱和主轴箱的挪动来定位，安装工件的工作台是固定不动的（