数控车削中心主轴箱及自驱动刀架的设计.docx

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数控车削中心主轴箱及自驱动刀架的设计

摘要

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。

为进一

步提高数控机床的加工效率，数控机床正向着工件在一台机床一次装夹即可完成

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。

本论文是开发设计出一种体积小、结构紧凑、价格较低、生产周期短的小型

立式加工中心刀库本文。

首先介绍了国内外加工中心研究现状及发展趋势，阐明

了本课题研究的目的、意义。

然后进一步介绍本小型加工中心刀库总体结构和各

部件方案的选择，并在此基础上进行了小型加工中心刀库的机械结构的设计计算，

主要包括刀盘部件设计（含刀盘，夹块，刀爪），刀库转动定位机构设计（含转臂，

槽轮，滚子，锁止盘），刀库总体机构设计（含轴承套，轴，箱盖，箱体）刀库移

动部分设计。

关键词：

数控系统加工中心刀库机械手

ABSTRACT

Alongwiththenumericalcontroltechnologydevelopmentandthe

popularization,theprocessingcenterfunctionrevealsitsimportanceevenmore

suddenly.Forfurtherenhancesthenumericalcontrolenginelathstheprocessing

efficiency,thenumericalcontrolenginelathsisclampingtotheworkpieceinan

enginelathsattirethencompletesthemulti-channelworkingprocedureorthecomplete

workingprocedureprocessingdirectiondevelops,thereforeappearedeachkindoftype

processingcenterenginelaths,liketheturningcenter,theboringmillprocessingcenter,

drillstruncatescenterandsoon.Thiskindofworkingprocedureprocessingnumerical

controlenginelathsmustusemanykindsofcuttingtoolsintheprocessingprocess,

thereforemusthavetradestheknifeinstallmentautomatically,alsoistheknife

storehousewhichsaid,inordertoselectthedifferentcuttingtool,completesthe

differentworkingproceduretheprocessingcraft.Tradestheknifeequipmenttohave

automaticallytohavetradestheknifetimeshort,thecuttingtoolrepetitionpointing

accuracyhigh,theenoughcuttingtoolmargin,theareasmall,safereliableandsoon

thecharacteristics.

Thepresentpaperisthedevelopmentdesignsonekindofvolumeslightly,the

structurecompact,thepriceislow,productioncycleshortsmallverticalprocessing

centerknifestorehousethisarticle.Firstintroducedthedomesticandforeign

processingcenterresearchpresentsituationandthetrendofdevelopment,have

expoundedthistopicresearchgoal,thesignificance.Thenfurtherintroducedthissmall

processingcenterknifestorehouseoverallstructureandvariouspartsplanchoice,and

hascarriedonthesmallprocessingcenterknifestorehousemechanismdesign

calculationinthisfoundation,mainlyincludestheknifestorehouseoverall

organizationdesign,theelectricalmachineryselection,theknifestorehouserotation

detentmechanismdesignknifestorehousemigrationpartdesignandsoon.

Keywords:

numericallycontrolledlathe;machiningcenters;cutdatabase;

mechanicalhand

1、绪言……………………………………………………………4

2、毕业设计工艺要求的基本任务和要求……………………………………4

2.1、基本任务………………………………………………………………………5

2.1.1、工艺设计的基本任务……………………………………………………6

2.1.2、夹具设计的基本任务……………………………………………………6

2.2、设计要求……………………………………………………6

2.2.1、工艺设计的设计要求……………………………………………………6

2.2.2、夹具设计的设计要求……………………………………………………6

3.1刀库的结构设计……………………………………………………………8

3.1.1刀库主要参数的确定…………………………………………………10

3.1.2刀盘部分的设计………………………………………………………10

3.1.3刀库转动定位机构的设计……………………………………………10

3.1.4轴的设计…………………………………………………………………11

3.1.5滚动轴承的选择计算…………………………………………………12

3.1.6键的选用与计算………………………………………………………13

3.1.4刀库的支承部分的设计……………………………………………14

3.2刀库移动部分的设计……………………………………………………14

3.2.1刀库支承横梁和导轨的设计………………………………………14

3.2.2刀库移动丝杠和电机的选择……………………………………15

3.3刀库、横梁的安装……………………………………………………16

4刀具交换装置的设计……………………………………………………16

4.1确定换刀机械手形式………………………………………………………18

4.2换刀机械手的工作原理……………………………………………………22

4.3机械手的自动换刀过程的动作顺序………………………………………22

4.4机械手回转轴4上的齿轮齿条设计………………………………………23

4.5自动换刀装置的相关技术要求……………………………………………24

4.5.1主轴准停装置…………………………………………………………24

4.5.2换刀机械手的安装与调试……………………………………………24

4.6自动换刀程序的编制……………………………………………………26

5自动换刀装置的控制原理…………………………………………………27

5.1自动换刀装置的液压系统原理图………………………………………28

5.2自动换刀装置换刀动作的顺序控制过程………………………………29

6、经济型数控机床改造时数控系统的选用………………………31

小结………………………………………………………………………………31

参考文献…………………………………………………………………………32

1、绪言

1.1、毕业设计的目的

（1）培养工程意识

（2）训练基本技能

（3）培养质量意识

（4）培养规范意识

2、毕业设计工艺要求的基本任务和要求

2.1、基本任务

2.1.1、工艺设计的基本任务

（1）绘制零件工作图一张

（2）绘制毛坯-零件合图一张

（3）编制机械加工工艺规程卡片一套

（4）编写设计说明书一份

2.1.2、夹具设计的基本任务

（1）收集资料,为夹具设计做好准备

（2）绘制草图,进行必要的理论计算和分析以及夹具的结构方案

（3）绘制总图和主要非标准件零件图,编写设计说明书

（4）编制夹具的使用说明或技术要求

2.2、设计要求

2.2.1、工艺设计的设计要求

（1）保证零件加工质量,达到图纸的技术要求

（2）在保证加工质量的前提下,尽可能提高生产效率

（3）要尽量减轻工人的劳动强度,生产安全

（4）在立足企业的前提下,尽可能采用国内技术和装备

（5）工艺规程应正确.清晰,规范化,标准化的要求

2.2.2、夹具设计的设计要求

（1）保证工件的加工精度

（2）提高生产效率

（3）工艺性好

（4）使用性好

（5）经济性好

第3章刀库的设计

刀库是加工中心的象征，是加工中心区别于NC镗床和NC铣床的本质所在，因此来说，刀库的设计是加工中心设计的核心。

由于作者所要设计的加工中心是一个主要用来加工中小批量电子元件等小型零件的小型加工中心，在满足加工要求，经济实用的条件下，应尽量使加工中心的结构紧凑，减小加工中心的外形轮廓尺寸，刀库在满足使用要求的前提下，尽量结构使其简单紧凑，易制造，从而降低生产加工中心的成本。

3.1刀库的结构设计

在总体设计方案中已确定：

自动换刀系统采用无机械手换刀，且刀库置于立柱侧面的横梁上。

刀库在横梁上的移动采用滚珠丝杠传动和快速移动电机。

采用盘型刀库，由槽轮机构实现回转、分度和转位，由交流伺服电机驱动。

刀库的结构设计从以下几个方面进行。

3.1.1刀库主要参数的确定

1.刀库容量

本加工中心主要用来加工小型零件或多孔零件上的小孔和小平面，所以刀库上主要安装一些孔加工刀具（如钻头、扩孔钻等）和加工小平面的立铣刀及小直径的面铣刀；同时又考虑到所选用电主轴轴端的尺寸及刀盘直径等的限制；再考虑到主要用于中小批生产及教学实验等，刀具的品种不宜过多，以免造成不必要的浪费和刀库尺寸过大，采用8