摘要

  自90年代以来，数控加工技术与数控车床得到迅速的发展与普及。加工中心作为新的时代数控机床的代表，已被广泛使用。刀库与自动换刀装置作为加工中心的最重要的部分，它们的发展直接决定了加工中心的快速发展。本论文完成的是立式加工中心链式刀库与自动换刀装置的结构设计、传动设计与传动部分动力设计。链式刀库在加工中心应用十分广泛，其换刀过程简单、换刀时间短；链式刀库其刀库容量比较大，结构比较灵活和紧凑，常为轴向取刀。可根据机床的布局将链环配置成各种形状，也可将换刀位置刀座突出以利于换刀。刀库传动部分采用采用蜗轮蜗杆减速装置，这种设计方案可以提高输出轴传动平稳性能，提高刀库运转平稳性。本刀库满载装刀40把，选择任意选刀方式，设计中机械手采用回转式单臂双手机械手，这种机械手可以同时完成拔刀和插刀动作，结构简单，换刀快。

关键词：加工中心  链式刀库  机械手  自动换刀装置

ABSTRACT

Since 1990s, CNC lathe and CNC machining technology have been  rapid developed and spread.Machining center as a representative of a new era of CNC machine tools, has been widely used.Magazine and automatic tool changer as the most important part of the machining center, their development directly determines the rapid development of machining center.Chain magazine is widely used in the machining center, the tool changing process is simple, tool changing time is short; the chain magazine with its relatively large capacity, more flexible and compact structure, is often taken by the axial blade.Magazine transmission part adopts worm gear reduction device, this design can improve smooth performance of the output shaft, enhance the smooth functioning of the magazine.The magazine loaded with loaded knife 40, select any tool selection mode, the design of the robot arm using a rotary robot hands, this robot can complete his sword blades and action at the same time, the structure is simple,tool changing time is short.

Key Words：Machining Center   Chain magazine   Mechanical Arm

Automatic Tool Changer

目录

第1章   绪论

1.1  加工中心释义

1.2  加工中心之发展史

1.3  加工中心的国内外应用现状

1.5  加工中心结构组成机构

第2章  加工中心刀库设计

2.1 简介

2.2  刀库方案设计

2.3刀库总体方案结构设计

2.3.1刀库总体设计

2.3.2  链轮链条确定

2.3.3 刀库选用的负载转矩计算

2.3.4  伺服电机确定

2.4 传动比分配

2.4.2 各轴工作功率

2.4.3 各轴转矩

第3章 传动设计

3.1 蜗轮蜗杆的选用

3.2蜗杆涡轮传动设计计算

3.2.1 按闭式蜗轮的齿面接触疲劳强度进行设计计算

3.2.2 蜗杆蜗轮主要参数几何尺寸

3.2.3 校核闭式蜗轮齿根弯曲疲劳强度

3.3 轴的尺寸的设计计算

3.3.1 轴材料选定

3.3.2 蜗杆轴设计计算

3.3.2.1初步计算轴最小直径

3.3.2.2 联轴器选定

3.3.2.3 轴承的确定

3.3.2.4 各轴段尺寸确定

3.3.3  轴承校核

3.3.3.1 推力球轴承校核

3.3.3.2 圆柱滚子轴承校核

3.3.4 轴的校核

3.3.5 蜗轮轴设计计算

3.3.5.1 初步计算轴最小直径

3.3.5.2 计算各段蜗轮轴段尺寸

3.3.5.3  轴承校核

3.3.5.6 轴的校核

第4章  刀库尺寸的确定

4.1 刀库总尺寸的计算

4.2  刀库尺寸的计算

4.3  刀库其余部件设计

4.3.1刀套的设计

4.3.1.1 弹簧的设计

4.3.1.2 尺寸的确定

4.3.2刀套气缸的设计

第5章   自动换刀装置设计计算

5.1 概述

5.2 换刀装置位置顺序及原理

5.3  机械手驱动传动结构

5.4 机械手机构结构设计

5.4.1 概述

5.4.2 机械手类型

5.4.3 机械手设计

5.4.3.1机械手手部类型

5.4.3.2 弹簧选取

5.4.3.3活动销选取验证

5.4.3.4 锁紧销的选取验证

5.4.3.5 螺栓的确定

5.4.3.6总体尺寸的确定

结束语

参考文献

致谢

1  绪论

1.1  加工中心释义

    加工中心是适应省时、节能和省力的时代需求而快速发展起来的自动换刀数控机床，综合了电子技术、机械技术、现代控制理论、计算机软件技术、测量及传感技术以及刀具和编程技术和通信诊断的产品。加工中心能够集中多种工序，具有工序集中、自动换刀、精度高等特点，使机床切削利用率高于普通机床的3至4倍，是数控机床中自动化程度与生产率最高的综合性机床。

1.2  加工中心之发展史

1958年，美国卡尼·特雷克公司把铣、镗、钻等多种工序集中到一台机床上，通过换刀实现连续加工，成为世界上第一台数控加工中心。产品问世后，引起英国、德国各先进工业国的高度重视，竞相生产开发，不断完善和扩大机床功能，成为数控机床中发展最快的产品之一。如今，世界上出现了卧式、立式等各种加工中心。

    未来加工中心的发展动向进一步提高精度以及高速化机能。自70年代开始，我国加工中心已得到迅速发展，但未能适应我国快速发展的经济，与世界水平相差甚远。

1.3  加工中心的国内外应用现状

由于加工中心在加工过程中的重要作用，各国皆是十分重视，使在产量和技术上得到了迅速发展。目前全世界加工中心以日本、美国、欧盟以及中国台湾等为代表性的生产基地。我国加工中心虽发展迅速，但与世界水平相差甚远，尤其是与日本与德国差距。目前，国产加工中心主要是卧式与立式加工中心，规格一般为300、400、500、630和800。而德国EX-CELL-O GMBH公司与Chrion Werke、日本Mazak公司等国外著名公司是世界加工中心先进生产的代表。

 加工中心发展倾向为                                                          

（1) 高效率、高速率

（2) 高精度

（3)高可靠性

1.5  加工中心结构组成机构

（1）基础部件  主要由立柱、床身和工作台等组成。

（2）主轴系统  主要由主轴电动机、主轴箱和主轴以及主轴零部件组成。

（3）数控系统  主要由可编程序控制器、CNC装置和电动机等组成。

（4）自动换刀系统  主要由刀库与自动换刀装置等组成。

（5）辅助系统  包括冷却、润滑、排屑、液压和随机检测系统等部分。

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