立式加工中心刀库的结构设计.docx

摘要加工中心刀库的设计，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设计需求分析，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，选刀方式的选择，刀库管理控制系统设计等内容本次设计的刀库为侧挂式 盘式刀库，轴向取刀，满载装刀16把，刀柄形式为BT40,采用单环排列方式排放，由 步进电动机驱动，满足了换刀时频繁启动电动机以及刀具准停得需求分度定位机构 采用槽轮机构，从而避免了蜗轮蜗杆传动机构复杂，而且单头双导程蜗轮和蜗杆的加 工较困难的弊端刀盘转速36r/mino选刀方式通过软件达到就近选刀的目的.整个设 计可以达到3. 5秒的换刀时间，满足了实际加工中心节省时间的目的，提高了加工效率关键词:加工中心；刀库；槽轮AbstractThe design of tool magazine on a machining centre is give a remarkable technical updating and technical innovation on the original base.As a result,we can achieve the goal which is high precision and high efficiency.We can reduce economic costs and save the machining costs .While it will reduce the labor intensity for workers.The main contents of the design include the analyse of the design requirement,design of the main element of tool magazine ,the formation of the tool magazine,the choosing of the way to select the tool, control system of the tool magazine and so on.The, design is a disc tool magazine which is on the side,choosing tools in the axial.The capacity of the tool magazine is 16.The form of the tool holder is BT40.A11 tools are put in a single ring.To reach the goal that meeting the requirement of the frequently starting the motor and stopping the tool magazine in the right place,we choose the stepping motor.Indexing of positioning using Geneva mechanism,which is less complex than the worm and worm wheel.The speed of the disc is 36 round per minute.The way of chooseing tools is through software ,which can choose the tool with the nearest distance.This design can changing the tool in 3,5 seconds.As a result,it will save much time and improve efficiency for machining centre.Key words: machining centre ； tool magazine； Geneva mechanism第一章绪论 61. 1加工中心概述及其发展史 61.2铢削类加工中心的发展史 71. 3加工中心刀库的发展趋势 81.4我国数控机床的发展现状 91. 5加工中心刀库形式及其特点 91. 5. 1盘式刀库 101. 5. 2链式刀库 121. 5. 3转塔式刀库 121. 5. 4鼓式刀库 131.6换刀装置的形式 131. 6. 1有换刀机械手 131.6.2无换刀机械手 131. 7刀库的控制系统 141. 7. 1单片机控制 141. 7. 2PLC 控制 14第二章 总体方案的确定 162. 1刀库及换刀装置的功能及要求 错误!未定义书签。

2. 1. 1功能 错误!未定义书签2. 1. 2基本要求 错误!未定义书签2. 2主要设计参数 错误!未定义书签2. 3主要设计参数 错误!未定义书签2. 3. 1刀库的传动方案 错误!未定义书签2. 3. 2换刀装置设计 错误!未定义书签2. 4电动机的初选 错误!未定义书签2.4. 1选择电动机类型 错误!未定义书签2.4. 2步进电动机的参数 错误!未定义书签2. 5确定传动装置的传动比 192. 6确定各轴转数、转矩 错误!未定义书签2. 7电动机的校核 202. 7. 1刀库参数 202. 7.2计算并校核电机的转矩 202. 8刀库横向进给机构 222. 9刀库控制部分设计 22第三章刀库的设计和校核 233. 1刀库的结构设计 233. 2槽轮机构的设计 253. 2. 1槽轮机构的原理 253. 2. 2槽轮机构参数计算 263. 3主要零件的校核 273. 3. 1键的校核 273. 3. 2轴的校核 303. 3. 3轴承的校核 333. 4 选刀方式 383. 5刀库的横向进给机构 413. 6刀库控制部分设计 433. 6. 1PLC的应用特点 443. 6. 2刀库选刀的PLC选型 45第四章结论 50参考文献 52致谢 54第一章绪论1.1 加工中心的概述及其发展史加工中心（Computerized Numerical Control Machine ）简称 cnc,是由机械设备 与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。

加工中心又叫电脑 锣加工中心备有刀库，具有自动换刀功能，是对工件一次装夹后进行多工序加工的 数控机床加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床按 不同工序自动选择、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完 成钻、车堂、铢、皎、攻丝等多种工序，因而大大减少了工件装夹时间、测量和机床调 整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有 良好的经济效果加工中心最初是从数控疑床发展而来的第一台加工中心是1958 年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功的它在数控卧式窿铢床的基础上增加了自动 换刀装置，从而实现了工件一次装夹后即可进行铢削、钻削、窿削、皎削和攻丝等多 种工序的集中加工二十世纪70年代以来，加工中心得到迅速发展，出现了可换主轴 箱加工中心，它备有多个可以自动更换的装有刀具的多轴主轴箱，能对工件同时进行 多孔加工按加工工序分类加工中心按加工工序分类，可分为窿疑与车铁两大类按 控制轴数可分为：（1）三轴加工中心（2）四轴加工中心（3）五轴加工中心按 主轴与工作台相对位置分类（1）卧式加工中心：是指主轴轴线与工作台平行设置的加 工中心，主要适用于加工箱体类零件。

卧式加工中心一般具有分度转台或数控转台， 可加工工件的各个侧面；也可作多个坐标的联合运动，以便加工复杂的空间曲面2） 立式加工中心：是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工板类、 盘类、模具及小型壳体类复杂零件立式加工中心一般不带转台，仅作顶面加工此 外，还有带立、卧两个主轴的复合式加工中心，和主轴能调整成卧轴或立轴的立卧可 调式加工中心，它们能对工件进行五个面的加工3）万能加工中心（又称多轴联动型 加工中心）：是指通过加工主轴轴线与工作台回转轴线的角度可控制联动变化，完成复 杂空间曲面加工的加工中心适用于具有复杂空间曲面的叶轮转子、模具、刃具等工 件的加工多工序集中加工的形式扩展到了其他类型数控机床，例如车削中心，它是 在数控车床上配置多个自动换刀装置，能控制三个以上的坐标，除车削外，主轴可以 停转或分度，而由刀具旋转进行铢削、钻削、钗孔和攻丝等工序，适于加工复杂的旋 转体零件加工中心的优点是工件在加工中心上经一次装夹后，数字控制系统能控制 机床按不同工序，自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对 工件的运动轨迹及其他辅助机能，依次完成工件几个面上多工序的加工。

并且有多种 换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高加工中心由于工序的集中和自动换刀， 减少了工件的装夹、测量和机床调整等时间，使机床的切削时间达到机床开动时间的 80%左右（普通机床仅为15〜20%）；同时也减少了工序之间的工件周转、搬运和存放 时间，缩短了生产周期，具有明显的经济效果加工中心适用于零件形状比较复杂、 精度要求较高、产品更换频繁的中小批量生产1.2 铢削类加工中心的发展史数控机床是电子信息技术与传统机床技术相融合的机电一体化产品，具有高效、 精密、柔性自动化和易于实现工艺复合和信息集成诸特点，特别适于加工复杂形状的 零件，因而早已成为现代先进制造技术最重要的基础装备和世界机床市场的主流产品, 受到机械制造企业的青睐在现代工业加工过程中，随着劳动力密集型向技术密集型 加工方式转变，普通铢床正逐渐被加工中心所替代加工中心（英文CNC machining center）：是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床在中国香 港，台湾及广东一代也有很多人叫它电脑锣工件在加工中心上经一次装夹后，数字 控制系统能控制机床按不同工序，自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进 给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能，依次完成工件几个面上多工序的加 工。

并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高加工中心按其加工工序 分为窿铢和车削两大类，按控制轴数可分为三轴、四轴和五轴加工中心第一台加工 中心是1958年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功的它在数控卧式车堂疑床的基础 上增加了自动换刀装置，从而实现了工件一次装夹后即可进行铢削、钻削、窿削、皎 削和攻丝等多种工序的集中加工二十世纪70年代以来，加工中心得到迅速发展， 出现了可换主轴箱加工中心，它备有多个可以自动更换的装有刀具的多轴主轴箱，能 对工件同时进行多孔加工90年代以来，数控加工技术得到迅速的普及发展，数控加 工中心在制造业得到了越来越广泛的应用机械制造业的不断向前发展有赖于两点： 对制造精度的追求和对生产效率的追求当代机械制造业面临着巨大压力，必须以高 的加工精度、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 需求和全球范围内的激烈竞争由于加工工件的形状、工序复杂，换刀的效率问题越 来越多地被关注，而使用刀库成了解决此问题的最佳途径1.3 加工中心刀库的发展趋势从最近的国际大展看机床未来发展的趋势，无论是美国IMTS或日本JIMTOF展， 高精度、高效率复合式加工中心已成为各大机床厂发展的重要产品。

在刀库设计方面 必须注意以下方面：(1) 刀库固定方式必须与疑削主轴为分离式的设计因为此种安装方式具有z 轴电动机负荷较小、z轴进给及。