【正文】 a）刀具插滿圓盤的半個(gè)圓 （b）三把最重的刀具插在一起圖41 刀庫負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算方法（3） 驅(qū)動電動機(jī)輸出扭矩計(jì)算驅(qū)動電動機(jī)的輸出扭矩應(yīng)同時(shí)滿足刀庫負(fù)載扭矩和加速扭矩之和，將以上計(jì)算的刀庫負(fù)載扭矩和加速扭矩轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電動機(jī)軸上的輸出扭矩的公式為式中i電動機(jī)軸至刀庫軸的速比；傳動效率。蝸桿軸向齒距積累誤差=蝸桿軸向齒距極限偏差=177。由于主軸是立式的，故應(yīng)將處于刀庫刀盤最下位置的刀套旋轉(zhuǎn)90176。刀套頂部的滾子用以在刀套處于水平位置時(shí)支撐刀套。手爪6上握刀的圓弧部分有一個(gè)錐銷4，機(jī)械手抓刀時(shí)，該錐銷插入刀柄的鍵槽中。后，壓下行程開關(guān)，發(fā)出機(jī)械手抓刀信號。這時(shí)轉(zhuǎn)位液壓缸20的右腔通壓力油，活塞桿推動齒條19向左移動，帶動齒輪和連接盤5轉(zhuǎn)動，通過銷子8，由傳動盤帶動機(jī)械手轉(zhuǎn)180176。注：圖52中的氣缸1機(jī)械手臂軸1齒輪1齒條1銷子、擋環(huán)2分別相當(dāng)于圖53中的氣缸3機(jī)械手臂軸齒輪4齒條3銷子4擋環(huán)51。第五， 見圖54（f），機(jī)械手沿軸向?qū)⒌毒咄瑫r(shí)裝入主軸及刀庫。主軸準(zhǔn)停裝置分機(jī)械控制和電氣控制兩種形式。主軸周向定位機(jī)構(gòu)的原理見圖55。37第6章 聯(lián)軸器的選用及計(jì)算 第6章 聯(lián)軸器的選用及計(jì)算聯(lián)軸器是連接兩軸或軸的回轉(zhuǎn)件，在傳遞運(yùn)動和動力過程中一同回轉(zhuǎn)而不脫開的一種裝置。原動機(jī)的類型不同，其輸出功率和轉(zhuǎn)速，有的是平穩(wěn)恒定的，有的是波動不均勻的。(4)聯(lián)軸器的對中和對中保持程度，保持良好的對中是使運(yùn)轉(zhuǎn)正常的前提，防止產(chǎn)生過大附加載荷及其他不良工況。對環(huán)境有清潔要求時(shí)就應(yīng)盡量不用油潤滑的聯(lián)軸器。該機(jī)床暫選定聯(lián)軸器為撓性聯(lián)軸器，而所選撓性聯(lián)軸器=25，滿足使用條件。這是因?yàn)槊浱啄馨演^大配合間隙的軸和傳動件聯(lián)接起來，拆卸時(shí)，將螺釘擰松，即可使被連接件很容易拆開。本章主要介紹了聯(lián)軸器的分類，各聯(lián)軸器的適用范圍，從而對本次畢業(yè)設(shè)計(jì)刀庫設(shè)計(jì)中的典型零件——聯(lián)軸器進(jìn)行選用計(jì)算。本文中采用的是在刀套上設(shè)計(jì)一個(gè)滾子，通過氣缸與撥叉帶動刀套滾子上下作用使得刀套旋轉(zhuǎn)。在此，我還要感謝在班級同學(xué)和朋友，感謝你們在我遇到困難的時(shí)候幫助我，給我支持和鼓勵，感謝你們。未來加工中心的發(fā)展動向是高速化、進(jìn)一步提高精度和愈發(fā)完善的機(jī)能。刀庫的形式和容量主要是為滿足機(jī)床的工藝范圍，目前常見的刀庫類型如下：（5） 盤式刀庫 此刀庫結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較多。③回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手 這類機(jī)械手可以同時(shí)抓住和拔、插位于主軸和刀庫里的刀具。刀庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)刀庫的作用是儲備一定數(shù)量的刀具，通過機(jī)械手實(shí)現(xiàn)與主軸刀具的交換。相比之下，槽輪機(jī)構(gòu)具有沖擊小，工作平穩(wěn)性高，機(jī)械效率高，可在較高轉(zhuǎn)速下工作，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，但定位精度不夠高。②機(jī)械手轉(zhuǎn)75176。主要機(jī)種為立式加工中心，年產(chǎn)量約5,000～6,000臺，而且不斷研發(fā)高速、高精密、五面加工、五軸聯(lián)動加工等技術(shù)，滿足特殊與復(fù)雜曲面加工工件的要求，日本生產(chǎn)加工中心的廠家有MAZAK、大隈、莊田、三菱等公司。未來加工中心的生產(chǎn)基地則有可能是大陸，特別是日本、美國、德國、中國臺灣、韓國已競相到大陸設(shè)廠生產(chǎn)加工中心，再加上大陸本身的企業(yè)研發(fā)與制造，未來技術(shù)成熟、品質(zhì)穩(wěn)定、成本降低后，必將會成為全球重要供應(yīng)基地之一。二、 研究主要成果90年代以來，國外一些機(jī)床廠家先后開發(fā)出一批高速加工中心，其主要技術(shù)參數(shù)為： 主軸最高轉(zhuǎn)速：一般為12000～15000r/min，有的高達(dá)40000～60000r/min。為市場提供的產(chǎn)品主要是立式加工中心。自動換刀裝置分有機(jī)械手換刀和無機(jī)械手換刀兩種，其中機(jī)械手的種類大概有單臂單手式機(jī)械手、雙手式機(jī)械手、回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手、多手式機(jī)械手等形式。5μm ；精密級加工中心的加工精度則從177。(2) 產(chǎn)品開發(fā)能力上，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)缺乏對產(chǎn)品競爭前的數(shù)控技術(shù)的深入研究與開發(fā)，特別是對加工中心應(yīng)用領(lǐng)域的拓展力度不強(qiáng)。在這個(gè)文章中，介紹了一種數(shù)控臥式加工中心上自動換刀裝置的設(shè)計(jì)，該自動換刀裝置的設(shè)計(jì)是一個(gè)數(shù)控機(jī)床制造商要求。因此，一個(gè)特定的數(shù)控機(jī)床制造商已開始對新的數(shù)控臥式加工中心的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)進(jìn)行研究和改進(jìn)。購買新技術(shù)是一項(xiàng)昂貴的選擇，并且它一般不容許作任何修改和在購買到的系統(tǒng)上進(jìn)行改進(jìn)。(7) 至于外觀粗糙，漏油、漏水、漏氣等老問題仍然不同程度的存在。當(dāng)前，國外先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)的MTBF 值已達(dá)8萬小時(shí)以上。當(dāng)前，在機(jī)械加工高精度的要求下，普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由177。國產(chǎn)加工中心大多數(shù)產(chǎn)品的檔次屬于此范疇。 Lewis公司RAM500型、RAM630型臥式加工中心和美國Ingersoll銑床公司HVM600型臥式加工中心等等。除此以外，還有整機(jī)防護(hù)與密封、外觀粗糙、整體造型不盡如意等缺陷，在一定程度上影響了國產(chǎn)加工中心的市場競爭力。韓國是全球加工中心主要生產(chǎn)國家之一。目前全球加工中心年生產(chǎn)量為50,000～55,000臺左右，并且以日本、歐盟、美國及中國臺灣、韓國等為最具代表性的生產(chǎn)基地。如下圖所示：把如上計(jì)算的負(fù)載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩的公式為：=/（）式中i—傳動比 —傳動效率考慮到實(shí)際情況比計(jì)算時(shí)所設(shè)定條件復(fù)雜，～，亦即 2）按加速時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩選 加速時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩T包括加速轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩，即+，加速轉(zhuǎn)矩按下式計(jì)算：（Nm）式中n—刀庫選刀時(shí)電動機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）—加速時(shí)間，通常取150~200ms—電動機(jī)轉(zhuǎn)子慣量，可從樣本中查到（）—負(fù)載慣量折算到電機(jī)軸上的慣量加速時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩T應(yīng)小于電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，即T3)校驗(yàn) 檢驗(yàn)計(jì)算結(jié)果是否滿足下列關(guān)系式，選用能滿足上述三項(xiàng)條件的伺服電機(jī)。機(jī)械手臂的不同回轉(zhuǎn)角度，是由活塞的可調(diào)行程來保證。研究所考慮的設(shè)計(jì)基本原則是：結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、容易制造，拆卸、裝配、維修方便，配件容易得到等。目前常見的換刀機(jī)械手類型有：①單臂單手式機(jī)械手 結(jié)構(gòu)較簡單，換刀各動作均需順序進(jìn)行，時(shí)間不能重合，故換刀時(shí)間較長。它是加工中心的象征，又是加工中心成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該產(chǎn)品出現(xiàn)后，銷路驚人，引起了日、德、美、英、法、意等先進(jìn)工業(yè)國家的高度重視，競相開發(fā)生產(chǎn)，不斷擴(kuò)大和完善機(jī)床的功能，成為數(shù)控機(jī)床中發(fā)展最快、需求量最大的商品之一。參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn)[1] （第三冊）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986[2] ：國防工業(yè)出版社，2003[3] 林宋，：化學(xué)工業(yè)出版社，2003[4] 、：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[5] 廉元國，：機(jī)械工業(yè)出版社，1995[6] ，2006[7] 陳芳，2007[8] 黃澤正，劉沖，2007[9] 曹秋霞，2005[10] 依蘭歐克拉，2000[11] ：同濟(jì)大學(xué)出版社，2004[12] ：機(jī)械工業(yè)出版社，1997[13] ：清華大學(xué)出版社，2002[14] [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000[15] [M].遼寧: 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1999[16] of automatic tool changer for CNC . thesis,Mechanical EngineeringDepartmet, METU, Ankara, Turkey 1995[17] . A methodology for creative mechanism design. mechansism and machine,1992[18] BeomSahng Ryuh, Sang Min Park, Gordon R. automatic tool changer and integrated software for a robotic die polishing station. Mechanism and Machine Theory,2005[19] Mustsfa Ilhan Goklert and Murat Bjlgjn Kot. Design of an automatic tool changer with disc magazine for a CNC horizontal machining center. Elsevier Science Lid,1996[20] FuChen Chen,HongSen synthesis of machining centres with tool change mechanisms. International Journal of Machine Tools amp。另外刀庫裝在加工中心的立柱的側(cè)面，因此機(jī)械手在進(jìn)行換刀時(shí)，刀套必須向下旋轉(zhuǎn)90176。脹套在脹緊后，接觸面緊密貼合，不易產(chǎn)生銹蝕。并且調(diào)整方便，可以將傳動件很方便地調(diào)整到所需位置。由于傳動軸系載荷變化性質(zhì)不同以及聯(lián)軸器本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能不同，聯(lián)軸器實(shí)際傳遞的轉(zhuǎn)矩不等于傳動軸系理論上需傳遞的轉(zhuǎn)矩T，通常式中T——理論轉(zhuǎn)矩（），在有制動器的傳動系統(tǒng)，當(dāng)制動器的理論轉(zhuǎn)矩大于動力機(jī)的理論轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)按前者計(jì)算聯(lián)軸器；、n——分別為驅(qū)動功率（kw）和轉(zhuǎn)速（r/min）；K——工作情況系數(shù)；——動力機(jī)系數(shù)；——啟動系數(shù)；——溫度系數(shù)。高溫和有油類、酸堿及其他腐蝕性介質(zhì)的場所、或有光輻射存在應(yīng)盡量不用含有橡膠彈性元件的聯(lián)軸器。(3)工作機(jī)的轉(zhuǎn)速高低，對于需高速運(yùn)轉(zhuǎn)的兩軸聯(lián)接，應(yīng)考慮選擇聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)具有高平衡精度特性，以消除離心力而產(chǎn)生的振動和噪聲，增加相關(guān)元件的磨損和發(fā)熱而降低傳動質(zhì)量和使用壽命。聯(lián)軸器的類型應(yīng)根據(jù)使用要求和工作條件，如承載能力、轉(zhuǎn)速、兩軸相對位移、緩沖吸震以及裝拆、維修更換易損元件等綜合分析來確定。這種裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，定位迅速而準(zhǔn)確。自動換刀時(shí)，必須保證端面鍵對準(zhǔn)缺口。為此，主軸每次停轉(zhuǎn)必須準(zhǔn)確地停在某一固定位置上。第四， 見圖54（e），機(jī)械手順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180176。機(jī)械手復(fù)位后，齒條17上的擋環(huán)壓下行程開關(guān)13，發(fā)出換刀完成信號，使刀套向上翻轉(zhuǎn)90176。在軸16下降時(shí)，傳動盤10隨之下降，其下端的銷子8插入連接盤5的銷孔中，連接盤5和其下面的齒輪4也是用螺栓連接的，它們空套在軸16上。復(fù)位。在自動換刀過程中，機(jī)械手要完成抓刀、拔刀、交換主軸上和刀庫上的刀具位置、插刀、復(fù)位等動作。圖42圖43刀套的構(gòu)造如圖44所示，由圖中可以看到錐孔尾部有兩個(gè)球頭銷釘，后有彈簧用以夾住刀具，故當(dāng)?shù)短仔D(zhuǎn)90176。刀座以鉸鏈形式與支撐板相連。蝸輪材料選用ZCuAl10Fe3，表面淬火硬度45~55HRC,表面粗糙度Ra≤。第二，把三把最重的刀具放在一起，如圖41（b）所示。另外介紹了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所給的參數(shù)，確定了該加工中心刀庫基本的傳動原理以及所選機(jī)械手的形式。表22 換刀機(jī)械手的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)類型形式應(yīng)用特點(diǎn)單臂單手式機(jī)械手作往復(fù)直線運(yùn)動用于刀具主軸與刀庫刀座軸線平行的場合結(jié)構(gòu)較簡單，換刀時(shí)間較長機(jī)械手?jǐn)[動，其軸線與刀具主軸平行用于刀庫刀座軸線與主軸軸線平行的場合機(jī)械手?jǐn)[動，其軸線與刀具主軸垂直用于刀庫刀座軸線與主軸軸線垂直的場合單臂雙手式固定雙手式用于刀庫刀座軸線與主軸軸線平行的場合，廣泛用于加工中心可同時(shí)抓住主軸和刀庫中的刀具，并進(jìn)行拔出、插入，換刀時(shí)間短可伸縮雙手式剪式雙手式雙手不成180176。它適用采用40號以下刀柄的小型加工中心或換刀次數(shù)少的用重型刀具的重型機(jī)床。識別刀具的PC程序流程團(tuán)如圖211所示。由于刀號數(shù)據(jù)表實(shí)際上是刀庫中存放刀具位置的一種映像，所以刀號表與刀庫中刀具的位置應(yīng)始終保持一致。這種方法主要由軟件完成選刀，從而消除了內(nèi)于識刀裝置的穩(wěn)定性、可靠性所帶來的選刀失誤。因此，這種識別方法很有發(fā)展前途。每讀完一次編碼，延時(shí)清零電路經(jīng)一定延時(shí)發(fā)出一次消零信號，使刀號寄存器清零復(fù)位，以便寄存下一個(gè)刀號。在檢測線圈6的一次線圈5中輸入交流電壓時(shí)，如編碼環(huán)為導(dǎo)磁材料，則磁感應(yīng)較強(qiáng)，在二次線圈7中產(chǎn)生較大的感應(yīng)電壓。當(dāng)各繼電器讀出的數(shù)碼與所需刀具的編碼一致時(shí)，由控制裝置發(fā)出信號，使刀庫停轉(zhuǎn)，等待換刀。④計(jì)算機(jī)記憶式 高檔的數(shù)控加工中心，可將刀具號和刀庫上存刀地址對應(yīng)地記憶在計(jì)算機(jī)存儲器內(nèi)或可編程控制器內(nèi)。避免了因刀具存放在刀庫中的順序差錯而造成的事故；同時(shí)也縮短了刀庫的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，簡化了自動換刀控制線路。這樣就把鑰匙的號碼轉(zhuǎn)記到刀座中，給刀座編上了號碼。（2）任意選擇刀具方式 這種方法根據(jù)程序指令的要求任意選擇所需要的刀具，刀具在刀庫中不必按照工件的加工順序排列，可任意存放。如圖24所示。此換刀裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，換刀可靠性較好，缺點(diǎn)是換刀時(shí)間長，適用于刀庫容量較小的加工中心上采用。7第2章 加工中心自動換刀裝置概述 第2章 加工中心自動換刀裝置概述（ATC）形式、特點(diǎn)及各自應(yīng)用范圍由刀庫和機(jī)械手組成的自動換刀裝置(Automatic Tool Changer,ATC)是加工中心的重要組成部分。固定立柱式的臥式加工中心的立柱不動，其主軸箱在立柱上做上下移動，而工作臺可在兩個(gè)水平方向移動；固定工作臺式的臥式加工中心的三個(gè)坐標(biāo)方向的運(yùn)動由立柱和主軸箱的移動來定位，安裝工件的工作臺是固定不動的(指直線運(yùn)動)。1～ ，甚至更高。是進(jìn)入新世紀(jì)以來國內(nèi)外機(jī)床技術(shù)發(fā)展的重要趨勢。(2) 產(chǎn)品開發(fā)能力上，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)缺乏對產(chǎn)品競爭前的數(shù)控技術(shù)的深入研究與開發(fā)，特別是對加工中心應(yīng)用領(lǐng)域的拓展力度不強(qiáng)。為市場提供的產(chǎn)品主要是立式加工中心。研究主要成果如下：90年代以來，國外一些機(jī)床廠家先后開發(fā)出一批高速加工中心，