【正文】 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 I 頁 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 加工中心機(jī)械換刀手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 II 頁 摘 要 機(jī)械手是自動(dòng)換刀裝置中交換刀具的主要工具，它擔(dān)負(fù)著把刀庫上的刀具送到主軸上，再把主軸上已用過的刀具返回刀庫上的任務(wù)。機(jī)械手的目的是為了使加工中心能夠更快的的工作，使加工中心能夠得到更加充分的利用，以實(shí)現(xiàn)其的價(jià)值所在；再者，由于使用了機(jī)械手，減少由于人工換刀帶來的低生產(chǎn)效率和容易出事故的弊端。加工中心的自動(dòng)換刀裝置，通常是由刀庫和機(jī)械手組成，它是加工中心的象征。因此各加工中心制造廠家都在 下大力研制動(dòng)作迅速、可靠性高的自動(dòng)換刀裝置，以求在激烈的競爭中取得好效益。自動(dòng)換刀裝置是加工中心的核心內(nèi)容，各廠家都在保密，極少公開有關(guān)資料，尤其機(jī)械手部分更是如此。本次設(shè)計(jì)思路是利用機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)加工中心的換刀。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)由三種運(yùn)動(dòng)組成即：旋轉(zhuǎn)、升降和手爪的自鎖。機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)主要負(fù)責(zé)交換刀具，其驅(qū)動(dòng)裝置由兩相互嚙合的齒輪傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，動(dòng)力則由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)提供，控制步進(jìn)電機(jī)的每秒脈沖數(shù)，就可以準(zhǔn)確的控制其位置。機(jī)械手的升降運(yùn)動(dòng)主要負(fù)責(zé)拔刀、插刀，其驅(qū)動(dòng)裝置由齒輪齒條嚙合把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同樣控 制步進(jìn)電機(jī)的每秒脈沖數(shù)和實(shí)現(xiàn)對三相中的任意一相一直保持通電以實(shí)現(xiàn)抱閘。其手爪自鎖主要利用電磁感應(yīng)來實(shí)現(xiàn)，頂桿后面用彈簧連接用于在斷電后能自由返回到原來的位置。 關(guān)鍵詞：機(jī)械手；加工中心；電磁感應(yīng)；刀具 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 III 頁 Abstract The machine hand is the main tool in the install of automatic tool change,which shoulder carrying the knife onto the principal axis,then,put the have been used knife of the principal axis return to the tool. Purpose of the machine hand is in oder to making the central machining work more quickly and be used more other hand,using machine hand can improve the low produce efficiency and reducing the accident. The automatc tool change install of the central machining ,is usually posing of the machine hand and tool,which is the symbol of the central machining . So the central machining maker study the automatic tool change on the quickly move and good reliability .Vigorously, in oder to gain huge benefit in the intense petition automatic tool change is the core content to the central machining, so allthe maker are all keeping secret and do not open,especially the machine my graduation design,the main thinking is using the machine hand to plete exchanging the of the machine hand is make up by three kind whirling of the machine hand is in charge of exchanging the knife。Two mutual mesh gear drive offer power to the equipment and control the pulse of the stepping motor。 The lifting movement is in charge of the machine hand pulling and Inserting the knife。 Rack and pinion drive can achieve the movement。 stepping motor can achieve brake。 The paw lock knife is using the electromagic induction to is in charge of using mandrel call in if the coil out of power and return to the former position。 Key word： machine hand ； central machining； electromagic induction ； tool 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 IV 頁 目 錄 第一章 緒論 ........................................................................................................................ 1 加工中心概述 ................................................... 1 本次設(shè)計(jì)方法及要求 ............................................. 3 第二章 機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................................... 4 自動(dòng)換刀系統(tǒng)介紹 ................................................ 4 機(jī)械手種類簡介 ................................................. 5 手爪的選擇 ..................................................... 8 刀具的夾持及刀柄 ............................................... 9 第三章 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)裝置 .............................................................................................. 11 機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) ........................................... 11 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì) ..................................... 11 步進(jìn)電機(jī)的選擇 .......................................... 11 齒輪的設(shè)計(jì) ............................................. 13 軸的設(shè)計(jì) ................................................. 19 滾動(dòng)軸承的選擇 ........................................... 21 機(jī)械手的升降運(yùn)動(dòng) .............................................. 24 升降運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì) .................................... 24 步進(jìn)電機(jī)的選擇 .......................................... 24 齒輪及齒條設(shè)計(jì) ........................................... 26 滾動(dòng)軸承的選擇 ........................................... 28 軸的設(shè)計(jì) ................................................. 29 機(jī)械手手爪鎖刀運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) ......................................... 30 機(jī)械手外形及鎖刀裝置設(shè)計(jì) ................................. 30 彈簧設(shè)計(jì) ................................................. 31 通電線圈的選擇 .......................................... 33 總結(jié) ...................................................................................................................................... 34 致謝 ...................................................................................................................................... 35 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................. 36 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 1 頁 第一章 緒論 加工中心概述 加工中心是技術(shù)含量最高的機(jī)電一體化高新技術(shù)產(chǎn)品。它綜合了微電子、計(jì)算機(jī)、信息、自動(dòng)控制、精密測試、機(jī)床制造等方面的技術(shù)及相關(guān)配套的最新成就，集數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床等眾多數(shù)控機(jī)床于一體。增加了刀具自動(dòng)換刀裝置和刀庫，以滿足加工需要，主要體現(xiàn)在銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸、攻螺紋、車螺紋車內(nèi)槽等工序的加工，構(gòu)成了以工件為中心的多工序復(fù)合加工。其中自動(dòng)換刀系統(tǒng)是整個(gè)加工中心的核心。 加工中心是從數(shù)控銑床發(fā)展而來的。與數(shù)控銑床的最大區(qū)別在于加工中心具有自動(dòng)交換加工刀具的能力，通過在刀庫上安裝不同用途的刀具，可在一次裝夾中通過自動(dòng)換刀裝置改變主軸上的加工刀具，實(shí)現(xiàn)多種加工功能。 加工中心 能實(shí)現(xiàn)三軸或三軸以上的聯(lián)動(dòng)控制，以保證刀具進(jìn)行復(fù)雜表面的加工。加工中心除具有直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)功能外，還具有各種加工固定循環(huán)、刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償、刀具長度自動(dòng)補(bǔ)償、加工過程圖形顯示、人機(jī)對話、故障自動(dòng)診斷、離線編程等功能。 加工中心從外觀上可分為立式、臥式和復(fù)合加工中心等。立式加工中心的主軸 垂直于工作臺，主要適用于加工板材類、殼體類工件，也可用于模具加工。臥式加工中心的主軸軸線與工作臺臺面平行，它的工作臺大多為由伺服電動(dòng)機(jī)控制的數(shù)控回轉(zhuǎn)臺，在工件一次裝夾中，通過工作臺旋轉(zhuǎn)可實(shí)現(xiàn)多個(gè)加工面的加工，適用于箱體類工件加工。復(fù)合加工中心主要是指在一臺加工中心上有立、臥兩個(gè)主軸或主軸可 90176。改變角度，因而可在工件一次裝夾中實(shí)現(xiàn)五個(gè)面的加工 。 立式加工中心的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括： （ 1）主軸組件 對加工中心主軸組件的基本要求是具有足夠的剛度，精度，傳遞足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，以及高速運(yùn)轉(zhuǎn)和適應(yīng)自動(dòng)換刀的條 件。主軸軸承多采用高精度，高剛度，高速滾動(dòng)軸承。立式加工中心的主軸組件按進(jìn)給功能分有鏜軸進(jìn)給，滑枕進(jìn)給及非進(jìn)給主軸等類型，大多數(shù)采用非進(jìn)給型主軸。 （ 2）立柱 立柱有側(cè)面導(dǎo)軌型與正面導(dǎo)軌型。側(cè)面導(dǎo)軌型立柱便于機(jī)床的總體設(shè) 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 2 頁 計(jì)，制造成本也較低，并抑易于與非數(shù)控臥式鏜銑床建立模塊化系列關(guān)系，但這類立柱在機(jī)床工作時(shí)受力狀況較差，且熱變形的對稱性差，因而對機(jī)床加工精度影響較大。 正面導(dǎo)軌型立柱多采用門式結(jié)構(gòu)，有較好的熱對稱結(jié)構(gòu)和受力條件，多數(shù)加工中心采用這種立柱形式。 （ 3）工作臺 立式加工中心可采用自 動(dòng)分度工作臺，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。 立式加工中心的主軸是垂直設(shè)置的，立式加工中心刀庫容量一般較大，有的刀庫可存放幾百把刀具，部分立式加工中心的結(jié)構(gòu)較臥式加