【正文】 心而言，它可承擔多個工件的切削任務，因而要配備刀具的種類和規(guī)格較多。圖31為刀庫容量與機床能加工工件的比率統(tǒng)計曲線。因此，刀庫容量應在經(jīng)濟合理的條件下，力圖將一組類似的零件所需的全部刀具裝入刀庫，以縮短每次裝刀所需的裝調(diào)時間。由圖可知，4把銑刀可完成加工工件的95％左右的銑削工藝，10把孔加工刀具可完成70％的鉆削工藝， 14把刀的容量就可完成70％以上工件的鉆銑工藝，配有14—40把刀具的刀庫就能夠滿足70％95％工件的加工需要。由以上考慮XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床的結(jié)構(gòu)布局等原因，決定采用軸向放置的鼓盤式刀庫形式。刀庫容量為6,容量不大，并且用于小型立式加工中心，因此決定采用盤式刀庫。此換刀裝置的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，換刀可靠性較好。 初步估計刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩及選定電機刀庫回轉(zhuǎn)運動多數(shù)采用液壓馬達、直流電動機驅(qū)動，并沒有降速傳動裝置。直流伺服電動機具有體積小，重量輕、伺服性好、力能指標高等優(yōu)點，且該電機可用信號電壓進行無級調(diào)速。m（《袖珍機械師設計手冊》P10781079）。THK6363型自動換刀數(shù)控鏜銑床的刀庫也是采用軸向放置的鼓盤式刀庫形式，其容量為36把刀具，最大刀具重達10kgf，刀庫回轉(zhuǎn)由最大扭矩為25N現(xiàn)在由于設計的刀庫容量為6把刀具，可初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩(主要是指直接驅(qū)動刀盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩)為T0=8N（1） 刀庫負載扭矩的計算圓盤式刀庫負載扭矩估算方法：這種刀庫的負載扭矩主要用來克服刀具質(zhì)量的不平衡，估算按如下兩種情況進行：第一，用平均重量的刀具插滿圓盤的半個圓，如圖41（a）所示，根據(jù)工藝要求所需的各種刀具，確定每個刀具的（包括刀柄）平均重量，而其重心則設定為離刀庫回轉(zhuǎn)中心2/3半徑處。按加工中心規(guī)格規(guī)定的最大刀具質(zhì)量算，而其重心則設定為離刀庫回轉(zhuǎn)中心半徑處。考慮到實際情況比計算時所設定的條件復雜，~?？芍短追胖冒霃綖閙m，圓整為245mm。,轉(zhuǎn)速為3000R/MIN,%,1經(jīng)2減速后驅(qū)動蝸桿3,蝸桿為主動,蝸輪為從動,要求傳動此為6,單向旋轉(zhuǎn),單班工作制,預計壽命為5年. 刀庫轉(zhuǎn)位機構(gòu)傳動示意圖1)選擇蝸桿傳動類型根據(jù)GB10085—88的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）。3)確定主要參數(shù)蝸桿蝸輪傳動，以蝸桿為主動，蝸輪為從動。則Z2= Z1ⅹi= 6ⅹ6=36。m其中n1 =3000/100=30(r/min)b)載荷系數(shù)K=c)許用接觸應力==220ⅹⅹ= MPa式中, =220 MPa, 估計滑動速度5m/s，用浸沒潤滑,則由(參考文獻11) (P972圖18—2)查得滑動速度影響系數(shù)=,=（其中=60at=60ⅹ1ⅹⅹ5ⅹ300ⅹ8=ⅹ,按圖18—3查得）；d)計算m2d1值,并選定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑d1m2d1ⅹⅹ= mm3。6)驗算蝸輪齒彎曲強度驗算公式為a)使用系數(shù)=1b)動載荷系數(shù)=c)載荷分布系數(shù)=1d1= mm，=m== mm,其中模數(shù)m=(mm)。f)導程角系數(shù)=1/120176。7)計算蝸桿蝸輪的主要參數(shù)a)分度圓直徑=，=m==b)中心距aa=(++2m)/2=[++2()]/2=74 mmc)蝸桿導程角 8)計算其他尺寸a)蝸桿齒頂圓直徑 =+2=+= mm，其中為蝸桿齒頂高，且=m= mm；b)蝸輪喉圓直徑 =+2=+= mm，其中為蝸輪齒頂高，且=+== mm；c)蝸輪外圓直徑=+m=+=122 mm；d)蝸桿齒寬 由于=6，故按結(jié)構(gòu)設計，取=64 mme)蝸輪齒寬 = =,取=28 mm；f)蝸輪齒頂圓弧半徑 =m== mmg)蝸輪齒根圓弧半徑 =+c=+=+= mm；h)蝸桿軸向齒厚 =/2==,其中為蝸桿軸向齒距；i)蝸桿法向齒厚 === mm；j)蝸輪分度圓齒厚 === mm。不論刀具放入那個地址，均可跟蹤記憶；利用刀庫上裝刀位置檢測裝置，可測得每一地址。 如刀庫裝配圖所示，當數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，直流伺服電動機接通，其運動經(jīng)過十字聯(lián)軸器、波傳動減速器、套筒式聯(lián)軸器、蝸桿、蝸輪后，再經(jīng)花鍵聯(lián)接傳到刀盤上，刀盤帶動刀座上的6個刀套轉(zhuǎn)動，完成選刀動作 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球頭銷釘，后有彈簧用以夾住刀具，故當?shù)短仔D(zhuǎn)90176。刀套頂部的滾子用以在刀套處于水平位置時支撐刀套。通過氣缸作用，與上述動作相反，刀座帶動刀具夾頭順時針轉(zhuǎn)動，直到水平位置為止，此時滾子銷重新處于支撐板的凹槽中。另外對刀庫工作原理進行了總體設計。在自動換刀過程中，機械手要完成抓刀、拔刀、交換主軸上和刀庫上的刀具位置、插刀、復位等動作。手爪6上握刀的圓弧部分有一個錐銷4，機械手抓刀時，該錐銷插入刀柄的鍵槽中。抓住刀具時，兩手爪上的長銷12分別被主軸前端面和刀庫上的擋塊壓下，使軸向開有長槽的活動銷14在彈簧的作用下右移頂住刀具。時，刀具不會被甩出。復位。該機械手安裝在主軸的左側(cè)面，隨同主軸箱一起運動。的斜殼體組成。固定在回轉(zhuǎn)軸4上，回轉(zhuǎn)軸與主軸成45176。伸縮動作：液壓缸（圖中未標出）帶動手臂托架5沿主軸軸向移動。從而實現(xiàn)手臂正向和反向180176。抓刀、松刀動作：機械手對刀具的夾緊和松開是通過液壓缸6。碟形彈簧實現(xiàn)夾緊，液壓缸實現(xiàn)松開。 自動換刀裝置的動作順序換刀動作的大致過程為：1)主軸箱回到最高處（z坐標零點），同時實現(xiàn)“主軸準?！?。2)機械手抓住主軸和刀庫上的刀具。3)把卡緊在主軸和發(fā)庫上的刀具松開4)活塞桿推動機械手下行，從主軸和刀庫上取出刀具5)機械手回轉(zhuǎn)180176。在自動換刀的整個過程中，各項運動均由限位開關控制，只有前一個動作完成后，才能進行下一個動作，從而保證了運動的可靠性自動換刀的順序本章主要介紹了自動換刀裝置中機械手的設計，機械手內(nèi)部的工作原理，自動換刀的過程。此外，聯(lián)軸器還可能具有補償兩軸相對位移、緩沖和減震以及安全防護等功能。剛性聯(lián)軸器或稱固定式聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器雖然不具有補償功能，但有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、不易維護、成本低等特點而仍有其應用范圍；撓性聯(lián)軸器中又分為無彈性元件撓性聯(lián)軸器(也稱可移式剛性聯(lián)軸器)和帶彈性元件撓性聯(lián)軸器，前一類只具有補償兩軸相對位移的能力，后一類能產(chǎn)生較大環(huán)性交形的元件，除有補償性能外還具有緩沖和減振作用，但在傳遞轉(zhuǎn)矩的能力上，因受彈性元件的強度限制，一般不及無彈性元件聯(lián)軸器。非金屬彈性元件的優(yōu)點是制造方便，易獲得各種結(jié)構(gòu)形狀，又具有較高的阻尼性能。具體選擇時可順序考慮以下幾點：(1)原動機和工作機的機械性能。而各種工作機的載荷性質(zhì)差異更大，有的平穩(wěn)，有的沖擊甚至強烈沖擊或震動。對于載荷為平穩(wěn)的，則可選用剛性聯(lián)軸器，否則宜選用彈性聯(lián)軸器。對于連接軸系的質(zhì)量大、轉(zhuǎn)動慣量大，而又經(jīng)常起動、變速或反轉(zhuǎn)的，則應考慮選用能承受較大瞬時過載，并能緩沖吸震的彈性聯(lián)軸器。其中膜片聯(lián)軸器對高速運轉(zhuǎn)適應性較好。聯(lián)軸器的對中調(diào)整難易，除與本身結(jié)構(gòu)有關外，還應與機械類型在對中時采用措施相適應。所以，選擇的聯(lián)軸器不但要補償安裝時難免存在的一定相對偏差，還應預計到能補償兩軸在運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的相對位移的能力。對于要求運轉(zhuǎn)可靠，不允許運轉(zhuǎn)工作臨時中斷的傳動，最好選用不需潤滑、無非金屬彈性元件的聯(lián)軸器。有灰塵、潮濕的環(huán)境，應用有罩殼的聯(lián)軸器。(6)聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)及工作特性，聯(lián)軸器的外形尺寸，安裝、拆卸所需的空間大小和難易程度以及對維護的要求等都有與聯(lián)接機組的具體配置位置和要求相適應，例如聯(lián)接兩軸垂直時，有些齒式聯(lián)軸器就不適用。如單十字軸式萬向聯(lián)軸器的從動軸轉(zhuǎn)速有周期性波動，一般彈性聯(lián)軸器在啟動和載荷或轉(zhuǎn)速改變時，從動軸有彈性回差現(xiàn)象。 聯(lián)軸器的選用計算在選用標準聯(lián)軸器或已有推薦的系列尺寸的聯(lián)軸器型號時，一般都是以聯(lián)軸器所需傳遞的計算轉(zhuǎn)矩小于所選聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩[T]或標準聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩為原則。查相關資料K=, =, =, =,電動機最大轉(zhuǎn)矩T=10，因此可計算得: =10111=。該聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速為[n]=12000r/min。它與一般過盈的無鍵聯(lián)接、有鍵連接相比，具有許多獨特優(yōu)點：（1） 制造和安裝簡單。安裝無需加熱、冷卻或使用加壓設備，只需將螺釘按規(guī)定扭矩擰緊即可。（2） 有良好的互換性，且拆卸方便。（3） 脹套聯(lián)接可以承受重載荷。一個脹套不夠，可以多個串聯(lián)使用。沒有相對運動，工作中不會磨損。（5） 脹套在超載時失去聯(lián)接作用，可以保護設備不受損壞。43結(jié)論本次畢業(yè)設計的題目是立式加工中心自動換刀裝置的設計。本文章闡述的是該立式加工中心中盤式刀庫結(jié)構(gòu)和參數(shù)的設計計算，刀庫驅(qū)動電機的選擇計算，蝸輪蝸桿相關參數(shù)的計算，總體來說，刀庫的傳動結(jié)構(gòu)比較緊湊。本設計中采用了一個調(diào)整套杯，通過將套杯旋入或旋出來調(diào)整蝸輪蝸桿間的傳動間隙。如此機械手才可以將位于主軸和刀庫上的所選刀具進行交換。至于機械手的拔刀、換刀和插刀動作，則是通過氣缸、液壓缸和齒輪齒條的聯(lián)合作用來實現(xiàn)的。比如在銑削機械手傳動的箱體壁時可能比較困難。只有發(fā)現(xiàn)問題面對問題才有可能解決問題，以后自己在這些方面一定要努力學習去克服。 Manufacture,199749致謝 致謝感謝**大學四年來對我的辛苦培育，讓我在大學這四年來學到很東西，特別感謝**學院為我提供了良好的學習環(huán)境、感謝領導、老師們四年來對我無微不至的關懷和指導，讓我得以在這四年中學到很多有用的知識。 特別感謝我的指導老師**老師，在本畢業(yè)設計中給予我悉心指導，從系統(tǒng)開發(fā)到結(jié)束中過程遇到很多困難都是她給我鼓勵與指引，使我能夠克服重重困難，將畢業(yè)設計完成，在此謹向**老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。由于加工中心能集中完成多種工序，因而可減少工件裝夾、測量和調(diào)整時間，減少工件周轉(zhuǎn)、搬運存放時間，使機床的切削利用率高于通用機床3倍～4倍，所以說，加工中心不僅提高了工件的加工精度，而且是數(shù)控機床中生產(chǎn)率和自動化程度最高的綜合性機床。Trecker）公司首次把銑、鉆、鏜等多種工序集中于一臺數(shù)控機床上，通過換刀方式實現(xiàn)連續(xù)加工，成為世界上第一臺加工中心。如今，世界上出現(xiàn)了立式、臥式、龍門式、落地式等各種加工中心，據(jù)不完全統(tǒng)計，大約有1000多個品種規(guī)格。加工中心是數(shù)控機床的代表，是高新技術集成度高的典型機電一體化機械加工設備，我國的加工中心從70年代開始，已有很大發(fā)展，但技術、品種和數(shù)量上都還遠不能適應我國經(jīng)濟、技術發(fā)展的需要。然而，目前市場上生產(chǎn)和銷售的都是以大、中型的加工中心為主，小型加工中心幾乎是空白，而機械加工業(yè)、小型模具的制造、工科院校、技工學校等對小型加工中心存在著大量的需求。在加工中心中，刀庫和機械手組成自動換刀裝置（Automatic Tool Changer,簡稱ATC），而自動換刀裝置的好壞，將直接影響加工中心的好壞，從目前情況看，加工中心的主機部分基本定型，變化不大，但自動換刀裝置種類繁多，五花八門，是最難搞好的部分。因此各加工中心制造廠家都在下大力研制動作迅速、可靠性高的自動換刀裝置，以求在激烈的競爭中取得好效益，正因為自動換刀裝置是加工中心的核心內(nèi)容，各廠家都在保密，極少公開有關資料，尤其機械手這部分更是如此。此換刀裝置的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，換刀可靠性較好，缺點是換刀時間長，適用于刀庫容量較小的加工中心上采用。（7） 格子箱式刀庫 結(jié)構(gòu)緊湊，刀庫空間利用率高，換刀時間較長。（8） 直線式刀庫 刀庫容量少，一般在十幾把左右，多用于自動換刀數(shù)控車床，鉆床上也有采用。②雙手式機械手 向刀庫還回用完的刀具和選取新刀，均可在主軸正在加工時進行，故換刀時間可較短。與單臂單手式機械手相比，可以縮短換刀時間。④多手式機械手 使用者較少。所研究的主要內(nèi)容有：掌握加工中心的基本結(jié)構(gòu)、工作原理；刀庫、換刀機械手結(jié)構(gòu)設計；刀庫電機的選擇及計算；繪制裝配圖、零件圖。三、研究步驟、方法及措施查閱有關的立式加工中心自動換刀裝置文獻或資料，掌握立式加工中心的基本結(jié)構(gòu)。本課題中刀庫采用盤型刀庫結(jié)構(gòu)，根據(jù)刀庫中儲存刀具的數(shù)目和最大刀具直徑計算出盤式刀庫的最小直徑，相鄰刀具間應留有一定間隙。這種機械手的拔刀、插刀動作，大都由油缸動作來完成。而手臂的回轉(zhuǎn)動作，則通過活塞的運動帶動齒輪齒條來實現(xiàn)。圖1單臂雙手式機械手傳動部分設計（1）利用單頭蝸輪蝸桿實現(xiàn)刀庫的旋轉(zhuǎn)，此傳動機構(gòu)在使用中可隨時調(diào)整蝸輪蝸桿的傳動間隙，實現(xiàn)準確的轉(zhuǎn)位分度，保證刀庫工作的可靠性。圖2 刀庫傳動結(jié)構(gòu)簡圖（2）利用伺服電機實現(xiàn)蝸輪蝸桿的傳動。圓盤式刀庫負載轉(zhuǎn)矩計算方法 這種刀庫的負載轉(zhuǎn)矩主要來自刀具重量的不平衡。② 將三把最重刀挨在一起，按加工中心規(guī)格規(guī)定的最大刀具重量計算，而其重心則設定為離刀庫回轉(zhuǎn)中心半徑處。 圖3 圓盤式刀庫刀具分布 機械手換刀過程①刀套下轉(zhuǎn)90176。③刀具松開 ④機械手拔刀 ⑤交換兩刀具位置 ⑥機械手插刀 ⑦刀具夾緊 ⑧機械手反轉(zhuǎn)75176。換刀過程如下：圖4 換刀過程示意圖四、研究工作進度(一)、第一階段（14周）開題報告（含文獻綜述、參考資料等）方案論證和方案設計（含初步的設計及計算）完成ppt文檔，準備第一階段考核（二）、第二階段（510周）完成第一張A0完成第二或第三張的草圖繪制