【正文】 16 何存興。遼寧：遼寧科技技術出版社，19998 。刀庫和交換主軸的換刀裝置綜合運用了機械零件、理論力學、機械原理、機械制圖、金屬工藝學、液壓等多學科的相關專業(yè)知識，并將相關知識緊密聯(lián)系起來，根據(jù)對國內(nèi)外同類機械的分析研究，搜集相關的文獻資料，綜合應用完成了整個設計。主軸及組件的設計通過市場調(diào)研及和典型的組合形式確定主軸結構。（7）滾子盤的抓刀轉(zhuǎn)角 、回零轉(zhuǎn)角、換刀轉(zhuǎn)角 ， 、根據(jù)設計時的空間結構制定，一般取?！?0176。包括拔刀、插刀。（3） 在相同沖擊、振動和噪聲指標限制條件下，凸輪驅(qū)動比液壓驅(qū)動可獲得更大的換刀速度。液壓式 采用液壓式驅(qū)動的ATC，插、拔刀動作均由油缸完成。 按蝸輪齒面接觸疲勞強度設計 　 （51）（1）確定載荷系數(shù)K，由參考文獻表103中選取使用系數(shù)，由于載荷平穩(wěn)，選取，因轉(zhuǎn)速不高，選取則（2）計算作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩，取效率，刀庫轉(zhuǎn)速為150r/min ( 52) 代入數(shù)值得（3）確定彈性系數(shù)，由文獻表104查得（4）計算，確定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑　　根據(jù)計算由文獻表101查得取m=4mm,=40mm（5）確定中心距a 校核齒根彎曲疲勞強度（1）計算蝸桿導程角 （2）計算蝸輪當量齒數(shù)（3）確定齒形系數(shù)（4）確定螺旋角系數(shù)（5） 校核彎曲強度 （53） 代入數(shù)值得 滿足要求。（13）由表，按失效概率，查取，因有資料可參照，～。（5）由表，按按Ⅱ公差組7級，未經(jīng)表面淬火的直齒輪，查取?？傻茫?轉(zhuǎn)位齒輪的設計計算 選擇齒輪傳動的材料及熱處理由查取，小齒輪的材料用45鋼，調(diào)質(zhì)熱處理200～250HBS，大齒輪的材料用45鋼，正火處理170～217HBS。第4章 轉(zhuǎn)位裝置的設計計算 中心液壓缸的設計計算確定液壓缸的輸出推力：液壓缸主要作用是抬起轉(zhuǎn)塔體：F= （41）=G=mg=3601002800010N=20000N式中為工作機構的負載力。在閉式齒輪傳動裝置中，當齒輪圓周速度≥2m/s時，常采用飛濺潤滑。槽深mm；。 （323） （324）Ψ=～,取Ψ=由表1214，根據(jù)無載荷時軸向移動，工作情況良好齒面經(jīng)熱處理，查取。速度v通過表進行選取 表35 缸體和活塞最大相對速度極限值 mm缸內(nèi)徑（mm）活塞和缸體之間的最大相對速度（m/s）缸內(nèi)徑（mm）活塞和缸體之間的最大相對速度（m/s）25～63250～32080～100400～500125～200——選擇v= m/s。夾緊放松液壓缸的設計（1）確定液壓缸的輸出推力：夾緊和放松刀柄時，液壓缸主要克服彈簧的彈力和摩擦力，所以液壓缸的輸出推力為：F= （316）式中為工作機構的負載力。在這種模式中,機床主軸常采用空心的帶有長拉桿、碟形彈簧組的結構形式,由液壓或氣動裝置提供動力,實現(xiàn)夾緊放松刀柄的動作。 主軸及其組件的結構設計，根據(jù)軸的受力選N231E型和7016型軸承，軸結構設計如圖所示：圖35 主軸總體布局3. 按扭曲合成強度校核軸的直徑 N N 水平面： (a) (b) (c) (d) (e) (f) (h) 圖36 受力簡圖 ( 311) （312） 豎直面： （313） 1）作出軸的空間受力簡圖（ a） 2）作出水平面和豎直面的受力簡圖（、c）3）作出水平面彎矩圖（）MH1=, MH2= 4）作出垂直面彎矩圖（）。溫度和熱變形 溫升會引起機床部件熱變形，使主軸旋轉(zhuǎn)中心的相對位置發(fā)生變化，影響加工精度。 齒輪的受力分析，齒輪受Fn、Ft、Fr 主軸及組件的設計計算 主軸組件的設計要求主軸組件應達到以下幾點設計基本要求：旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)度 指機床在空載低速旋轉(zhuǎn)時，主軸前端安裝工件或刀具部位的徑向和軸向跳動值滿足要求。（7）由圖138， 按，查取。 強度的計算由于大小動齒輪齒面硬度均小于350HBS，所以為閉式軟齒面的齒輪傳動。，主從動齒輪均采用實心式結構。（7）圖，按，查取。 強度的計算由于主從動齒輪齒面硬度均小于350HRS，所以為閉式軟齒面的齒輪傳動。第3章 主軸轉(zhuǎn)動的設計計算 傳動系統(tǒng)的原理設計根據(jù)任務書要求，主軸電機功率15kW、主軸轉(zhuǎn)速3000r/min、刀柄錐度號為40。另外，還有一些密集型的鼓輪式。刀具呈多環(huán)排列的刀庫的空間利用率高，但必然使得取刀機構復雜，適用于機床空間受限制而刀庫容量又較大的場合；雙盤式結構是兩個較小容量的刀庫分置于主軸兩側，布局較緊湊，儲刀數(shù)量也相應增大，適用于中小型加工中心。 1，2中心液壓缸 3活塞桿齒輪條 4小齒輪 5定位銷 6大齒輪 7軸 8轉(zhuǎn)塔體 圖22 主軸轉(zhuǎn)位裝置 刀庫及換刀裝置刀庫是存儲刀具的裝置,常見的刀庫主要有以下幾種形式:轉(zhuǎn)塔式刀庫包括水平轉(zhuǎn)塔頭和垂直轉(zhuǎn)塔頭兩種，其特點為：所有刀具固定在同一轉(zhuǎn)塔上,無換刀臂，儲刀數(shù)量有限，通常為6～8把。換刀前需將刀夾松開時，壓力油進入液壓缸右腔，活塞6推動拉桿9向左移動，碟形彈簧8被壓縮；當鋼球14隨拉桿9一起左移至進入主軸孔直徑較大的d1處時，它就不再能約束拉釘11的頭部，緊接著拉桿9前端內(nèi)孔的臺肩端面碰到拉釘11，把刀頂松。當數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令時，通過液壓撥叉（圖中未畫出）將滑移齒輪15與大齒輪7脫離嚙合。研究內(nèi)容：總體方案設計、主軸轉(zhuǎn)動的設計計算，圓柱齒輪的結構設計，輸出軸齒輪的設計，主軸的設計，花鍵軸的設計，轉(zhuǎn)位裝置的設計計算，刀庫的設計計算，機械手驅(qū)動裝置的設計。采用全封閉結構，具有空氣強冷，可保證高轉(zhuǎn)速和超載能力，有很寬的調(diào)速范圍。德國 CHIRON 公司生產(chǎn)這種結構的機床。兩個主軸交替將刀送到工作位置，一個主軸用于加工，另一個主軸在此期間更換刀具。下面介紹幾種常用加工中心的換刀方法:多主軸換刀這種機床沒有傳統(tǒng)的刀庫和換刀裝置，而是采用多個主軸并排固定在主軸架上，一般為 3~18 個。1967年出現(xiàn)了FMS（柔性制造系統(tǒng)）。這樣就可以使切削加工和主軸換刀同時進行，由此可知換刀時間實際就是已經(jīng)裝好刀具的兩個主軸的換位時間，使輔助時間減少到最少，即機床切屑對切屑時間達到最短?？焖贀Q刀技術是減少加工輔助時間重要手段。to change the main spindle. That will enable cutting and exchanging tool of spindle simultaneous, it means the time of cuttingtool places. Thus assistant time is least. Meanwhile the tool magazine can hold a large number of cutting tool, so more plex machining processes can be done, the adaptability and processing efficiency of machine can be improved. Keywords　 Highspeed Cutting；Tool Magazine；Exchange Spindle；ATC；Tool chasing Time II 目錄摘要 IAbstract II 背景及研究意義 3 自動換刀裝置國內(nèi)外發(fā)展與現(xiàn)狀 3 工作內(nèi)容 4 設計構想 5第2章 設計總體方案論證 6 刀庫和交換主軸換刀裝置的原理 7 主軸交換的原理 7 主軸抬起及轉(zhuǎn)位的原理 7 刀庫及換刀裝置 8 本章小結 9第3章 主軸轉(zhuǎn)動的設計計算 10 傳動系統(tǒng)的原理設計 10 電動機的選擇 10 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 11 圓柱齒輪的結構設計 11 設計內(nèi)容及方法 11 齒輪的設計 12 齒輪的結構設計 14 齒輪的受力分析 14 輸出軸齒輪的設計計算 16 齒輪的設計 16 齒輪的結構設計 18 齒輪的受力分析 18 主軸及組件的設計計算 18 主軸組件的設計要求 18 主軸及組件的設計與校核 19 鍵連接的設計計算 23 夾緊裝置的設計計算 23 花鍵軸的設計計算 26 花鍵軸結構設計 26 傳動齒輪鍵連接的設計計算 28 潤滑與密封 29 系統(tǒng)的潤滑 29 軸承的密封 29 本章小結 29第4章 轉(zhuǎn)位裝置的設計計算 30 中心液壓缸的設計計算 30 轉(zhuǎn)位齒輪的設計計算 31 選擇齒輪傳動的材料及熱處理 31 確定選擇齒輪傳動的參數(shù)和尺寸 31 驗算齒根彎曲應力 32 本章小結 33第5章 刀庫的設計計算 34 電動機的選擇 34 蝸輪蝸桿的設計計算 34 蝸輪蝸桿的計算 34 蝸輪、蝸桿承載能力計算 37 本章小結 38第6章 機械手驅(qū)動裝置的設計 39 概述 39 凸輪聯(lián)動裝置的原理 39 基本原理 39 凸輪曲線的設計 40 本章小結 41結