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（定稿）MC无机械手换刀刀库设计（全套下载）

利用交流伺服系统可进行精密定位控制。所以应用越来越广。由于该加工中心刀库容量较小，而且精度较高，故选用交流伺服电机。设计中选用了日本公司生产的系列交流伺服电机和驱动器。自动换刀系统通过自动换刀系统来实现零件加工时的换刀。它由刀库电机传动装置刀夹等组成。任务要求采用无机械手换刀方式。无机械手换刀方式是直接在刀库与主轴或刀架之间的自动换刀方式。这种换刀方式没有机械手，因而结构简单。换刀时必须首先将用过的刀具送回刀库，然后再从刀库中取出新刀具，这两个动作不能同时进行，所以换刀过程较为复杂，它的选刀和换刀由三个坐标轴的数控定位系统来完成，因此换刀时间较长，影响了机床的加工效率但是刀库回转时在工步于工步之间，即非切削时进行的，因此虽然刀库设置在立柱侧面，却免去刀库回转时的振动对加工精度的影响。适用于号以下刀柄的小型加工中心或换刀次数少的用重型刀具的重型机床。考虑到所设计的小型加工中心主要用于中小批量生产，且只用来加工小型零件上的孔和面，刀库容量较小，无须过多考虑换刀时间的长短，决定采用号刀柄。.刀库形式的选取无机械手换刀方式中，刀库可以是圆盘形直线排列式，也可以是格子箱式等。无机械手换刀方式中特别需要注意的是刀库转位定位的作用准确度。圆盘形刀库容量较小，刀库结构简单紧凑，刀库转位换刀方便，易控制。直线排列式和格子箱式刀库结构相对复杂，适用于刀库容量较大的加工中心。考虑到所设计的加工中心只用来加工小型零件上的孔和面，不必在刀库里放太多刀具，根据实用性进行考虑，因此选用结构简单容量较小体积较小的圆盘式刀库。.刀库位置的放置立式加工中心无机械手换刀方式的圆盘形刀库的放置又两种形式刀库置于立柱侧面大横梁上如图所示。此方案可使工作台的尺寸较小，且可采用厂家已生产队合适尺寸的工作台，可减少设计制造周期。结构简单，且不会发生刀库和主轴干涉现象，但刀库的支承刚通常见于大中型动柱式加工中心。这种方案可以避免的尺寸工作台在溜板两端极限位置发生翘曲和大溜板加工难的问题，从而减少了溜板和结构的多层，有利于提高机床精度。.由工作台实现两个方向的进给，而唷刀具来完成垂直进给运动，当加工质量较轻体积较小的工件，且主轴部件的重量体积较小时，也可以由工作台实现两个方向的进给，而由刀具来完成垂直进给运动。适用于小型加工中心，通常都采用固定立柱方式。由于立柱固定在床身上，就便于把刀库电柜等装在立柱上。.功能部件的设计方案加工中心般由主传动系统进给伺服系统自动换刀系统基础部件数控系统和辅助装置等部分组成。主传动系统主传动系统用来实现加工中心的主运动。由主轴箱主轴轴承松拉刀机构电动机等零件组成。这是加工中心自动换刀装置的关键部分，主轴的启动停止变速等动作通过数控系统控制由主传动系统来实现。并且通过安装在主轴上的刀具实现切削运动。要求主轴部件必须具备足够的转速范围功率和扭矩，在大部分转速范围内要保持恒功率，当降到计算转速以下时，要保持恒扭矩传动主传动系统的各零部件，应具有足够的强度和必要的刚度及抗震性能噪声低运转平稳性好。传动方案有以下几种.齿轮传动目前加工中心主传动大多用宽调速主轴电机,其调速范围达。对些中小型加工中心，已经足够了，不需要经过齿轮变速。如果所需转速范围超过如中型以上规格的加工中心，则需通过齿轮换档的方法实现。.带传动加工中心主传动系统使用的带传动多为同步带传动。它是种综合了带链传动优点的新型传动。具有以下优点传动比准确同步带传动是啮合传动，工作时无滑动。传动效率高可达以上，节能效果明显。重量轻，结构紧凑不需依靠摩擦传动，预紧张力小，对轴和轴承的作用力小，带轮直径小。线速度高可达，因齿形带较薄。自动化程度高，劳动强度低加工中心的加工零件是按事先编好的程序自动完成的，操作者除了操作键盘装卸零件进行关键工序的中间测量以及观察机床的运行之外，不需要进行繁重的重复性手工操作，劳动强度可大为减轻。有利于生产的现代化管理用加工中心加工零件，能够准确地计算零件的加工工时，并有效地简化检验和工夹具半成品的管理工作。这些特点有利于使生产管理现代化。自动换刀系统产品化的意义和前景自动换刀系统是数控机床的重要组成部分。刀具夹持元件的结构特性及它与机床主轴的联结方式，将直接影响机床的加工性能。刀库结构形式及刀具交换装置的工作方式，则会影响机床的换刀效率。自动换刀系统本身及相关结构的复杂程度，又会对整机的成本造价产生直接影响。随着机械加工业的发展，制造行业对于带有自动换刀系统的高效高性能加工中心的需求量越来越大。在现有的各种类型的加工中心中，传统结构的自动换刀系统的造价在机床整机造价中总是占着很大比重，这是加工中心价格居高不下应用不普遍的重要原因。如果把自动换刀系统的设计制造从现有加工中心的制造模式中分离出来，把它作为加工中心的标准件或附件组织专门化的生产，同时由于该项技术的应用简化了机床主轴结构采用弹簧夹头和外驱动机械手等关键技术采用圆柱柄刀具和辅具，这不仅使数控机床工作性能有所提高，而且使得由它配套构成的加工中心的总体造价大幅度下降。低造价高性能的加工中心将会被中小厂广泛接收，这样必将给自动换刀系统生产厂商和加工中心制造厂商带来巨大的经济效益。.本论文研究的目的和意义本课题开发设计的小型加工中心刀库。随着数控技术的发展和普及，加工中心的作用越发突显它的重要性。为进步提高数控机床的加工效率，数控机床正向着工件在台机床次装夹即可完成多道工序或全部工序加工的方向发展，因此出现了各种类型的加工中心机床，如车削中心镗铣加工中心钻削中心等等。这类多工序加工的数控机床在加工过程中要使用多种刀具，因此必须有自动换刀装置，也就是所说的刀库，以便选用不同刀具，完成不同工序的加工工艺。自动换刀装置应当具备换刀时间短刀具重复定位精度高足够的刀具储备量占地面积小安全可靠等特性。.本论文完成的主要工作本论文是开发设计出种体积小结构紧凑价格较低生产周期短的小型立式加工中心无机械手换刀刀库。新突破网络化集成化柔性化数控制造装备可实现在多台机床连成的局域网上实现集成资源共享实时图象监视和管理，服务器上实现加工对象的实体造型并将刀具路径文件和加工程序自动化送至各数控机床。总之，随着科学技术的进步发展，市场经济活动的不断深入，中国在加入参与世界市场激烈竞争中，无论是国内市场国际市场，对机床的需求将日益增多，机床的发展前景非常广阔。中国机床工业能否振兴机床技术能否迅速提高产量能否迅速扩大，关键在于中国是否有此实力。加工中心的发展动向近年来，加工中心的发展主要目标是主轴转速进给速度和自动换刀的高速化缩短辅助时间提高加工精度缩短刀具交换时间提高自动化程度等。国际上加工中心正向自动化程度更好机床精度更高功能更全切削效率更高机床结构更趋合理的方向发展。我国数控机床研究存在的问题我国的数控机床行业在近几年中有了很大的发展，但对数控机床的进口量依然很大。我国进口的机床，大都是自己不能生产水平达不到的中高档机床，其中特别是加工中心。均采用有限元分析先进的数控程序软件等先进方法，配套基础元部件系统实行国际配套方面，我国仍需大力提高。.加工中心概论加工中心的功能及特点.加工中心的功能加工中心是种功能较全的数控加工机床。它把铣削镗削钻削和切削螺纹等功能集中在台设备上，使其具有多种工艺功能。加工中心设置有刀库，刀库中存放着不同数量的各种刀具和量具，在加工过程中由程序自动选用和更换。这是它与数控铣床数控镗床的主要区别。加工中心与同类数控机床相比结构较复杂，控制系统功能较多。加工中最少有三个运动坐标系，多的达十几个。其控制功能最少可实现两轴联动控制，实现刀具运动直线插补和圆弧插补。多的可实现五轴联动六轴联动，从而保证刀具进行复杂加工。加工中心还具有不同的辅助功能如各种加工固定循环，刀具半径自动补偿，刀具长度自动补偿，刀具破损报警，刀具寿命管理，过载超程自动保护，丝杠螺距误差补偿，丝杠间隙补偿，故障自动诊断，工件与加工过程图形显示，人机显示，工件在线检测和加工自动补偿离线编程等，这些功能提高了数控机床的加工效率，保证了产品的加工精度和质量，是普通加工设备无法相比的。,机械手,刀刀,设计毕业设计,全套,图纸绪论随着科学技术的发展，世界先进制造技术的兴起和成熟，而对作为现代制造业非常重要的加工中心提出了更高的要求，超高速切削超精密加工等技术的应用，对加工中心的组成部分提出了更高的性能指标。加工中心是种综合加工能力较强的数控加工设备，工件次装夹后能完成较多的加工工序，加工精度较高，就中等加工难度的批量工件，其效率是普通设备的倍，特别是它能完成许多普通设备不能次完成的加工。加工中心对形状较复杂，精度要求高的单件加工或中小批量多品种生产更为合适，特别是对于必需采用工装和专用设备来保证产品质量和效率的工件，采用加工中心加工，可以省去工装和专机。这为新产品的研制和改型换代节省大量的时间和费用，从而使企业具有较强的竞争力。然而目前国内外加工中心的生产厂家设计生产的加工中心大多是大中型零件的加工。加工中心有多种形式，常见的有盘式链式两种刀库。盘式结构中,刀具可以沿着主轴的轴向径向斜向按放，刀具轴向的安装的结构最为紧密，但为了换到时与主轴同向，有的刀具库中刀具需要在换刀位作度翻转。在刀库容量较大时，为在存放方便的同时保持结构紧凑，可采用弹仓式结构，目前大量的刀库安装在机车立柱的顶面或侧面，在刀库较大时，也有安装在专门的地基上，以隔离刀库转动造成的震动。链式刀库存放刀具容量比盘式大，结构比较灵活，可以采用加长链带方式加大刀库容量，也可以采用链带折叠回绕的方式提高空间利用率，在需要刀具容量较大时，还可以采用多链带结构。.国内外的研究现状和发展趋势当前世界机床的研究现状世界各国对数控机床加工中心以至等各种新技术的研究与发展进程，是与世界经济形势紧密相连的。机床工业与世界经济相互促进和发展，进入世纪知识经济时代，人们的知识所起的作用更加突出，而机床工业作为机器制造业的基础，其重点地位与战略意义更加明显。当前世界机床的技术研究主要有以下几点.更加重视新技术和创新在世界范围内，对新工艺新材料新结构新单元新元件的研究开发工作正在大力发展，如新的刀具材料新的主轴结构高速电主轴高速直线电机等的开发研究。以加工工艺的改进创新为基础，为加工超硬难切削材料及特殊符合材料及复杂零件不规则曲面等在不断研究开发新机种。.提高机床加工的精度的研究为了提高加工中心的加工精度，不断提高机床的刚度减少振动，消除热变形，降低噪声，提高机床的定位精度重复精度工作可靠性稳定性精度保持性，世界很多国家都在进行机床热误差机床运动及负载变形误差的软件补偿技术研究，并采取精度补偿软件补偿等措施加以改善，有的已可使此类误差消除。