【正文】 時間”。另外，還常需要清潔刀柄及刀孔 、 刀座的裝置，因而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，換刀時間一般也比較長。從而有利于提高機床的加工精度。 刀庫不承受切削加工的作用力，它的工作條件比較 好 。 刀庫中刀具的數(shù)目可根據(jù)工藝要求與機床的結(jié)構(gòu)布局而定，數(shù)量可較多。當(dāng)需要某一刀具進行切削加工時，將該刀具自動地從刀庫轉(zhuǎn)置至 機床 主軸或刀架中；在切削完畢后，又將用過的刀具自動的從 機床 主軸或刀架移回刀庫中。獨立的刀庫大大增加了刀具的儲存數(shù)量，有利于擴大 機床的功能，并能較好地 減少 各種影響加工精度的干擾。 利用刀庫換刀，是目前加工中心中大量使用的換刀方式。 2 加工中心自動換刀系統(tǒng)方案 確定 加工中心自動換刀系統(tǒng)概述 加工中心要完成對工件的多工序加工，必須要在加工過程中自動更換刀具，為完成這項工作而設(shè)置的儲存及更換刀具的系統(tǒng)統(tǒng)稱為自動換刀系統(tǒng)。這些特點有利于使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。使用加工中心加工零件時，分?jǐn)傇诿總€零件上的設(shè)備費用是較昂貴的，但在單件 、小批量生產(chǎn)的情況下，可以節(jié)省許多其他方面的費用，因此能獲得良好的經(jīng)濟效益。加工中心生產(chǎn)的柔性不僅體現(xiàn)在對特殊要求的快速反應(yīng)上，而且能快速實現(xiàn)批量生產(chǎn)，提高市場競爭能力。加工中心對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的，操作者除了操作鍵盤、裝卸零件、進行關(guān)鍵工序的中間測量以及觀察西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 機床的運行之外，不需要進行繁重的重復(fù)性手工操作，勞動強度和緊張程度均可大為減輕，勞動條件也得到很大的改善。 ④ 加工中心能自動改變機床主軸 轉(zhuǎn)速、進給量和刀具相對工件的運動軌跡及其他輔助機能。加工中心備有刀庫并能自動更換刀具，對工件進行多工序加工，使得工件在一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機床按不同工序自動選擇和更換刀具，自動改變主軸轉(zhuǎn)速、進給量和刀具相對工件的運動軌跡以及其他輔助功能 ，現(xiàn)代加工中心更大程度地使工件在一次裝夾后實現(xiàn)更多表面、多特征、多工位的連續(xù)、高效、高精度加工，即工序集中。加工中心帶有刀庫和自動換刀裝置，在一臺機床上能集中完成多種工序，因而可減少工件裝夾、測量和機床的調(diào)整時間，減少工件半成品的周轉(zhuǎn)、搬運和存放時間，使機床的切削利 用率（切削時間和開動時間之比）高于普通機床 3～ 4 倍，達(dá) 80%以上。 ② 能自動進行刀具更換，加工生產(chǎn)率高。 （ 2）加工特點 ① 全封閉防護，加工精度高。這是加工中心機床主軸部件中三個主要組成部分，也是加工中心機床能夠順利地實現(xiàn)自動換刀所需具備的結(jié)構(gòu)保證。這些刀具通過換刀機構(gòu)自動調(diào)用和更換，也可以通過控制系統(tǒng)對刀具壽命進行管理。這是加工中心與數(shù)控銑床和數(shù)控鏜床的主要區(qū)別，使加工中心的功能和自動化加工的能力更強了。 ⑤ 設(shè)置有刀庫和換刀機構(gòu)。目前加工中心 95%以上的主軸傳動都采用交流伺服系統(tǒng)，速度可從（ 10～ 2020） r/min 無級變速。 ③ 主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，無齒輪箱變速系統(tǒng)（特殊的也只保留 1～ 2 級齒輪傳動）。它們由伺服電機直接驅(qū)動，省去齒輪傳動機構(gòu)，傳遞精度高，速度快。 ② 機床的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，傳遞精度高，速度快。 ① 機床的剛度高、抗振性好。這些裝置雖然不直接參與切削運動，但對加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起 著保障作用，因此也是加工中心不可缺少的部分。 （ 6） 輔助裝置。 自動換刀系統(tǒng)是由刀庫、機械手等部件組成。它是執(zhí)行順序控制動作和完成加工過程的控制中心。 （ 4） 數(shù)控系統(tǒng)（ CNC）。 伺服系統(tǒng)主要是進給傳動系統(tǒng)，其作用是把來自數(shù)控裝置的信號轉(zhuǎn)換為機床移動部件的運動，其性能是決定機床的加工精度、表面精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率的主要因素之一。主軸是加工中心的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣對加工中心的性能有很大影響。 主軸部件由主軸箱、主軸電動機、主軸和主軸軸承等零件組成。這些大件可以是鑄鐵件，也可以是焊接而成的鋼結(jié)構(gòu)件，它們 是加工中心體積和質(zhì)量最大的部件。 （ 1） 基礎(chǔ)部件 。加工中心適用于零件形狀比較復(fù)雜、精度要求較高、產(chǎn)品更換 頻繁的中小批量生產(chǎn)。工件在一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)加工的需要，自動選擇和更換刀具，根據(jù)粗精加工的不同要求自動改變機床主軸的轉(zhuǎn)速、進給量和刀具相對于工件的運動軌跡和其他輔助功能，一次完成多工序的加工。全數(shù)字交流伺服電機和驅(qū)動裝置，高技術(shù)含量的電主軸、力矩電機、直線電機，高性能的直線滾動組件，高精度主軸單 元等功能部件推廣應(yīng)用，極大的提高數(shù)控機床的技術(shù)水平。通過機床結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化、機床零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán)控制及溫度、振動等動態(tài)誤差補償技術(shù)，提高機床加工的幾何精度，降低形位誤差、表面粗糙度等，從而進入亞微米、納米級超精加工時代。超精密數(shù)控機床的微細(xì)切削和磨削加工，精度可穩(wěn)定達(dá)到 ，形狀精度可達(dá) 左右。機器人與加工中心、車銑復(fù)合機床、磨床、齒輪加工機床、工具磨床、電加工機床、鋸床、沖壓機床、激光加工機床、水切割機床等組成多種形式的柔性單元和柔性生產(chǎn)線已經(jīng)開始應(yīng)用。如：自動調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動退出安全區(qū)斷電保護功能、加工零件檢測和自動補償學(xué)習(xí)功能、高精度加工零件智能化參數(shù)選用功能、加工過程自動消除機床震動等功能進入了實用化階段，智能化提升了機床的功能 和品質(zhì)。 “一臺機床就是一個加工廠 ”、 “一次裝卡，完全加工 ”等理念正在被更多人接受，復(fù)合加工機床發(fā)展正呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢。 數(shù)控機床 技術(shù) 的發(fā)展 趨勢 高速、精密、復(fù)合、智能和綠色是數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展的總趨勢，近幾年來，在實用化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得可喜成績。 “十一五 ”期間，中國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)將步入快速發(fā)展期，中國數(shù)控機床行業(yè)面臨千載難逢的大 好發(fā)展機遇，根據(jù)中國數(shù)控車床 1996—2020 年消費數(shù)量，通過模型擬合，預(yù)計 2020 年數(shù)控車床銷售數(shù)量將達(dá) 萬臺，年均增長率為 %。如果我們能在普及型數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品快速產(chǎn)業(yè)化上取得突破，中國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)就有望從根本上實現(xiàn)戰(zhàn)略反擊。更重要原因是缺乏自主創(chuàng)新能力，完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同時中國在應(yīng)用技術(shù)及技術(shù)集成方面的能力也還比較低，相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究制定相對滯后，國產(chǎn)的數(shù)控機床還沒有形成品牌效應(yīng)。 長期 以來，國產(chǎn)數(shù)控機床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進展緩慢，高檔依靠進口的局面，特別是國家重點工程需要的關(guān)鍵設(shè)備主要依靠進口，技術(shù)受制于人。 2020 年，中國數(shù)控金切機床產(chǎn)量達(dá) 123,257 臺，數(shù)控金屬成形機床產(chǎn)量達(dá)3,011 臺；國產(chǎn)數(shù)控機床擁有量約 50 萬臺，進口約 20 萬臺。 2020 年，中國數(shù)控金切機床產(chǎn)量達(dá)到 85756 臺，同比增長 %，增幅高于金切機床產(chǎn)量增幅 個百分點，進而使金切機床產(chǎn)值數(shù)控化率達(dá)到 %，同比增加 個百分點。 “十五 ”期間，中國機床行業(yè)發(fā)展迅猛的主要原因是市場需求旺盛。 “十五 ”期間，中國數(shù)控機床行業(yè)實現(xiàn)了超高速發(fā)展。它為國民經(jīng)濟各個部門提供裝備和手段，具有無限放大的經(jīng)濟與社會效應(yīng)。 數(shù)控機床發(fā)展現(xiàn)狀 外數(shù) 控機床的發(fā)展?fàn)顩r 隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，世界機床業(yè)已進入了以數(shù)字化制造技術(shù)為核心的機電一體化時代，其中數(shù)控機床就是代表產(chǎn)品之一。 數(shù)控機床的發(fā)展在很大程度上取決于數(shù)控系統(tǒng)的性能和水平， 而數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展及其技術(shù)基礎(chǔ)離不開微電子技術(shù)和計算機技術(shù)。而 數(shù)控 機床是機電一體化現(xiàn)代機床，對復(fù)雜件、難削件的加工起到 重要 作用，又特別適合 于 中小批多品種柔性生產(chǎn)。數(shù)控裝備的整體水平標(biāo)志著一個國家工業(yè)現(xiàn)代化水平和綜合國力的強弱。結(jié)合工廠實際，該自動換刀系統(tǒng)在數(shù)控的控制下能靈活的完成換刀程序，節(jié)省了時間、提高了效率、安全可靠。 以加工中心為對象， 通過分析 加工中心的整體結(jié)構(gòu)和自動換刀系統(tǒng)的特點、應(yīng)用條件，設(shè)計要求等，并結(jié)合在數(shù)控機床上對刀庫和換刀 控制 的需要 —— 能在數(shù)控程序的控制下靈活的實現(xiàn)換刀過程。西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院