【正文】 N本次設(shè)計的題目是小型數(shù)控加工中心自動換刀系統(tǒng)設(shè)計，在設(shè)計的過程中遇到了很多的困難，最主要的就是結(jié)構(gòu)設(shè)計。如果把自動換刀系統(tǒng)的設(shè)計制造從現(xiàn)有加工中心的制造模式中分離出來，把它作為加工中心的標(biāo)準件或附件組織專門化的生產(chǎn)，同時由于該項技術(shù)的應(yīng)用簡化了機床主軸結(jié)構(gòu)、采用彈簧夾頭和外驅(qū)動機械手等關(guān)鍵技術(shù)、采用圓柱柄刀具和輔具，這不僅使數(shù)控機床工作性能有所提高，而且使得由它配套構(gòu)成的加工中心的總體造價大幅度下降。另外，在校圖書館以及公司圖書館查找資料的時候，圖書館管理員也給我提供了很多方面的支持與幫助。參考文獻[1]毛謙德《袖珍機械設(shè)計師手冊》 機械工業(yè)出版社[2]夏田《數(shù)控加工中心設(shè)計》 化學(xué)工業(yè)出版社[3]胡育輝《數(shù)控銑床加工中心》 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社[4]聞邦椿《機械設(shè)計手冊》機械工業(yè)出版社[5]Robert O. Parmley. .（鄒平由于我的學(xué)習(xí)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請老師批評指正。在這次的設(shè)計中得到了很大的收獲，提高了自己的自學(xué)能力和獨自解決問題能力，也豐富了自己的理論知識，這為我們以后的工作打下了堅定的基礎(chǔ)。隨著機械加工業(yè)的發(fā)展，制造行業(yè)對于帶有自動換刀系統(tǒng)的高效高性能加工中心的需求量越來越大。按工藝用途它可以分為一般數(shù)控機床和數(shù)控加工中心兩大類,而后者因帶有由刀庫和機械手組成的自動換刀裝置,能使工件在一次裝夾中完成大部分甚至全部工序。mm) Mca1=≈288940（Nmm）M2=R2*59=2248*132632（N） 45鋼的密度ρ=179。)*5=（mm）蝸桿齒頂高ha2：ha2=m=5mm 蝸輪軸的校核蝸輪軸的外形圖如圖所示，總長為287mm，從左至右的直徑尺寸為40mm，44mm，50mm，44mm，40mm。蝸輪寬度b2：b2≤ da1=*60=45（mm），取b2=40mm。（7） 計算蝸輪蝸桿的主要參數(shù)① 分度圓直徑d1d2 d1=50mmd2=mZ2=5*41=205（mm）② 中心距a a= （38）蝸輪變位系數(shù)，取=；則代入式（38）中得中心距a==125（mm）。d1值應(yīng)大于計算值）。d1值并選定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑d1m178。d1≥（）178。 選擇蝸桿傳動類型根據(jù)GB1008588的推薦，采用漸開線蝸桿。采用交流伺服電機的優(yōu)點：（1）交流伺服電機無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護和保養(yǎng)要求低。）刀庫啟動加速時間Δt= s則角加速度 ε= = =≈則由式的啟動扭矩T2==（Nm）（2） 計算啟動扭矩T2： T2= （35）式中： J——刀庫轉(zhuǎn)動慣量 ε——啟動角加速度刀庫轉(zhuǎn)動慣量的估算：根據(jù)《袖珍機械設(shè)計師手冊》P42表212得 Jy= m刀庫R178。mⅠ軸：Ⅰ軸即蝸桿軸P1=P0η聯(lián)=*=（kw）n1==1500（r/min）T1=T0i01η01=T0i聯(lián)η聯(lián)=*1*=（N承η齒 （32）蝸輪蝸桿傳動效率η齒=（齒輪精度為8級）聯(lián)軸器效率η聯(lián)= 滾動軸承效率η承=則得傳動總效率η=*178。 m；轉(zhuǎn)動慣量J=15Kg但此機構(gòu)定位精度不夠高，為提高其定位精度可采用帶制動器的交流伺服電機，從而可保證較高的定位精度。因此，夾塊的寬度尺寸精度要求很高。 刀盤部分的設(shè)計 刀盤尺寸的確定 刀盤采用輪輻式結(jié)構(gòu)，這樣既能滿足使用的要求，又能保證刀盤的強度。同時又考慮到所選用電主軸軸端的尺寸及刀盤直徑等的限制；再考慮到主要用于中小批生產(chǎn)機教學(xué)實驗等，刀具的品種不宜過多，以免造成不必要的消費和刀庫尺寸過大，采用8把刀。由于采用的是標(biāo)準的精密數(shù)控工作臺，所以選用刀庫置于立柱側(cè)面的橫梁上，此結(jié)構(gòu)簡單，且不會發(fā)生刀庫和主軸的干涉現(xiàn)象，但刀庫的支承剛性較差，須增強立柱的剛度，以減小橫梁彎扭矩的影響。 無機械手換刀裝置刀庫的設(shè)計無機械手換刀方式中，刀庫可以是圓盤形、直線排列式、也可以是格子箱式等。換刀時必須先將用過的刀具送回刀庫，然后再從刀庫中取出新刀具，這兩個動作不能同時進行，所以換刀過程較為復(fù)雜，換到時間較長。它是由機械手將刀庫上的刀具送到主軸上，再把主軸上已用過的刀具返送到刀庫上。一般刀具數(shù)量在30~120把時，多采用鏈式刀庫。d）刀具斜向安裝（2）鏈式刀庫因此，盤式刀庫一般適用于刀具容量較少的刀庫。盤式刀庫結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較多，如圖21所示。刀庫的定為機構(gòu)是用來保證更換的每一把刀具或刀套都能準確地停在換到位置上。 刀庫的類型刀庫是自動換刀裝置中最主要的部件之一，其容量、布局以及具體結(jié)構(gòu)對加工中心的設(shè)計有很大影響。但對加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起到保障作用，因此也是加工中心中不可缺少的部分。有的加工中心利用主軸箱或刀庫的移動來實現(xiàn)換刀。刀庫有盤式、鏈式和鼓式等多種形式，容量從幾把到幾百把。自動換刀系統(tǒng)主軸的啟動、停止和變轉(zhuǎn)速等動作均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸上的刀具參與切削運動，是切削加工的功率輸出部件?；A(chǔ)部件 主要由床身、立柱和工作臺等大件組成。機床本身分基本部件和選擇部件，數(shù)控系統(tǒng)有基本功能和選用功能，機床參數(shù)有主參數(shù)和其它參數(shù)。例如，隨著對復(fù)雜形狀工件成品加工要求的提高，也在研制將立式車床功能加上鉆、攻絲、鏜等旋轉(zhuǎn)方面的加工功能。最近，對中出口看好的建設(shè)機械廠家對立式車床的需求令人矚目，造船行業(yè)的訂貨則似乎暫告一段落。為解決速度提高帶來的熱變位影響，防止精度下降，一般都采用獨自的補正裝置或主軸冷卻結(jié)構(gòu)、冷卻裝置等。由于提高進給速度直接關(guān)系到產(chǎn)品的加工時間，以利提高生產(chǎn)效率，因此在高速進給技術(shù)方面，驅(qū)動裝置采用直線電機的機型正在增多?，F(xiàn)在由于汽車廠家的設(shè)備投資呈上升趨勢，需求可望進一步擴大。又因是模塊結(jié)構(gòu)，可以短時間內(nèi)導(dǎo)入最適當(dāng)規(guī)模的系統(tǒng)?，F(xiàn)在干式切削也在研制之中，如已經(jīng)出現(xiàn)的使用高純度氮氣的干式加工系統(tǒng)，以氧化來控制精度變化。為進一步提高效率，有些廠家正在嘗試在立式加工中心的控制軸方面再加上l~2個軸，形成五軸控制，樣對于形狀復(fù)雜的工件和自由曲面等工件都可完成一次裝卡加工。和幾年前的以生產(chǎn)一般零部件為主的立式加工中心形成鮮明對比的，突出以加工模具為主的設(shè)備方案不斷從廠家出現(xiàn)，由此可明顯地看出對高速、高效、高品位加工的需求正在增加。在飛機制造業(yè)因絕大多數(shù)加工件為多品種、小批量的產(chǎn)品，因此五軸加工機為主的立式加工中心有潛在的需求。加工中心的定義是什么？目前世界上并無標(biāo)準定義，但目前普遍認為是指：在工件一次裝卡中，能夠?qū)崿F(xiàn)自動銑削、鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻絲等多工序的數(shù)控機床?，F(xiàn)代加工中心的內(nèi)容是什么？第一，它是在數(shù)控鏜床或數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上增加自動換刀裝置，可使工件在一次裝卡中，能夠自動更換刀具，自動完成工件上的銑削、鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻絲等工序的數(shù)控機床。它用數(shù)控系統(tǒng)對機床的工藝功能、幾何圖形運動功能和輔助功能實行全自動的數(shù)字控制，因為有更高的自動化程度和加工效率，大大改變了中小批量生產(chǎn)中普通機床占整個機械加工的狀況。 加工中心簡介1958年第一臺加工中心問世，它將多工序（銑、鉆、鏜、鉸、攻絲等）加工集于一身；適應(yīng)加工多品種和大批量的工件；增加機床功能（自動換刀、自動換工件、自動檢測等），使自動化程度和加工效率上了一個新臺階；使無人化（或長時間無人操作）加工成為現(xiàn)實。 帶有自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心在現(xiàn)代先進制造業(yè)中起著越來越重要的作用，它能縮短產(chǎn)品的制造周期，提高產(chǎn)品的加工精度，適合柔性加工。 27 / 32目 錄【摘要】 1 1緒論 2 加工中心簡介 3 加工中心的發(fā)展簡史 3 加工中心的發(fā)展趨勢 4 2 總體方案的確定 6 加工中心的結(jié)構(gòu)組成 6 刀庫的類型 7 刀具自動換刀分析 8 無機械手換刀裝置刀庫的設(shè)計 8 刀庫主要參數(shù) 10 刀盤部分的設(shè)計 10 刀盤尺寸的確定 11 刀庫轉(zhuǎn)動定位機構(gòu)的選擇 11 3 動力裝置分析 11 初選電機 11 確定傳動裝置的傳動比 11 確定各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率 12 電動機的校核 13 渦輪軸Ⅱ的設(shè)計計算 13 計算并校核伺服電機的扭矩 13 刀庫轉(zhuǎn)位機構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動的設(shè)計 15 選擇蝸桿傳動類型 15 蝸輪軸的校核 19 4 總結(jié) 22 致 謝 23 參考文獻