加工中心刀库装置设计_时雨
加工中心自动换刀系统设计(盘式)—刀库设计
加工中心自动换刀系统设计（盘式）—刀库设计刀库是自动换刀装置中最主要的部件之一，其容量、布局以及具体结构对加工中心的设计有很大影响。
16刀刀库是在小型加工中心应用最为广泛，根据使用的场合和实际运用的要求，设计了相应的16刀的圆盘式刀库，并且对它的控制进行了一定的研究。
论文首先对16刀刀库总体设计方案进行阐述，阐述其各部件的工作原理，然后就刀库的结构设计与控制分章节对各个部分进行计算与设计。
刀库的结构设计是本文研究的重点，传动部分为蜗杆蜗轮的一种减速装置，对于该装置中的蜗杆、蜗轮以及相关的轴都进行了详细的计算;控制部分为刀库送刀部分，由液压控制和PLC控制完成。
绪论本章首先从数控机床的发展历程引出加工中心的发展趋势，再具体到本次设计针对的刀库的任务要求，明确了本设计任务的主要内容。
1引言1952年世界上出现了第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。
1958年第一台加工中心问世，它将多工序（铣、钻、镗、铰、攻丝等）加工集于一身；适应加工多品种和大批量的工件；增加机床功能（自动换刀、自动换工件、自动检测等），使自动化程度和加工效率上了一个新台阶；使无人化（或长时间无人操作）加工成为现实。
加工中心已成为柔性制造系统、计算机集成制造系统和自动化工厂的基本单元。
加工中心是数控机床的代表，是高新技术集成度高的典型机电一体化机械加工设备，受到世界各工业发达国家的高度重视，技术迅速发展，品种和数量大幅度增加，成为当今世界机械加工设备中最引人注目的一类产品。
1.1加工中心简介1.1.1加工中心的发展简史1952年世界上出现第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。
它用易于修改的数控加工程序进行控制，因而比大批量生产重使用组合机床生产线和凸轮、开关控制的专用机床有更大的柔性，容易适应加工件品种的变化，进行多品种加工。
它用数控系统对机床的工艺功能、几何图形运动功能和辅助功能实行全自动的数字控制，因为有更高的自动化程度和加工效率，大大改变了中小批量生产中普通机床占整个机械加工的状况。
加工中心自动换刀装置结构设计
加工中心自动换刀装置结构设计[摘要]本论文完成的是立式加工中心盘式刀库的传动设计、结构设计以及机械手部分的传动设计、结构设计。
盘式刀库在数控加工中心上应用非常广泛，其换刀过程简单，总体结构简单、紧凑，定位精度高。
刀库传动部分采用蜗轮蜗杆减速装置，可提高输出轴的传动平稳性能，即提高刀盘的运转平稳性。
刀库满载装刀16把，采用单环排列方式放置。
本次设计中的机械手采用单臂双手式机械手，可以同时完成插刀和拔刀动作，结构简单，换刀时间短。
机械手传动部分采用一个液压升降缸和液压回转缸带动花键轴，进而带动机械手的运动。
[关键词]立式加工中心；盘式刀库；机械手；自动换刀装置Automatic tool changer structural design of machiningcentersAbstractwhat finished in this paper is drive design, structural design and the power transmission parts design of disc tool magazine in vertical machining center. This tool magazine is widely applied in NC machining center. And the process of changing tools is simple, short change time , high precision, simple and compact of structure, reliable, easy maintenanced and low cost. The transmission part of this tool magazine adopts gear reducer. The design of worm gearbox device can improve the stationarity of output shaft, namely, increasing the operation stability and smooth transmission properties of tool magazine.Transmission device of tool magazine adopts a adjusting sleeve to eliminate the transmission clearance of worm.This tool magazine can load 16 cutting tools which are arranged with monocylic and according to the principle of nearby to choose the right tool. The manipulator of this design is the manipulator with one arm and pair of hands.The advantage of this manipulator is that it can complete the action of inserting tool and pulling out the tool at the same time,simple structure and short change time. Mechanical transmission part adopts a hydraulic lift cylinder and hydraulic cylinder drives the spline shaft rotation, thus drive the motion of the manipulator.Key wordsV ertical machining center; Disc tool magazine; Manipulator; Automatic Tool Changer毕业论文﹙设计﹚任务书一、毕业设计题目加工中心自动换刀装置结构设计二、毕业设计工作自_ 2012 年__11_ 月__19 _日起至 2013 _年 6 月_10 _日止三、毕业设计进行地点: 校内四、毕业设计内容要求：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。
加工中心刀刀库(链式刀库)机械毕业设计方案
第一章绪论本章首先从数控机床的发展历程引出加工中心的发展趋势，再具体到本次设计针对的刀库的任务要求，明确了本设计任务的主要内容。
引言1952年世界上出现了第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。
1958年第一台加工中心问世，它将多工序<铣、钻、镗、铰、攻丝等）加工集于一身；适应加工多品种和大批量的工件；增加机床功能<自动换刀、自动换工件、自动检测等），使自动化程度和加工效率上了一个新台阶；使无人化<或长时间无人操作）加工成为现实。
90年代以来，数控加工技术得到迅速的普及及发展，数控加工中心在制造业得到越来越广泛的应用。
目前国内企业生产制造的加工中心主要是面向生产领域，其结构复杂、精度高、封闭性强，价格昂贵。
加工中心已成为柔性制造系统、计算机集成制造系统和自动化工厂的基本单元。
加工中心是数控机床的代表，是高新技术集成度高的典型机电一体化机械加工设备，受到世界各工业发达国家的高度重视，技术迅速发展，品种和数量大幅度增加，成为当今世界机械加工设备中最引人注目的一类产品。
加工中心简介加工中心的发展简史1952年世界上出现第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。
它用易于修改的数控加工程序进行控制，因而比大批量生产重使用组合机床生产线和凸轮、开关控制的专用机床有更大的柔性，容易适应加工件品种的变化，进行多品种加工。
它用数控系统对机床的工艺功能、几何图形运动功能和辅助功能实行全自动的数字控制，因为有更高的自动化程度和加工效率，大大改变了中小批量生产中普通机床占整个机械加工70%~80%的状况。
数控机床能实现两坐标以上联动的功能，其效率和精度比用手工和样板控制加工复杂零件要高得多。
1958年第一台加工中心在美国卡尼、特雷克<Kearney&Trecker）公司问世。
现代加工中心的内容是什么？第一，它是在数控镗床或数控铣床的基础上增加自动换刀装置，可使工件在一次装卡中，能够自动更换刀具，自动完成工件上的铣削、钻孔、镗孔、铰孔、攻丝等工序的数控机床。
一种加工中心液压刀库手动装刀的简易装置的使用方法
一种加工中心液压刀库手动装刀的简易装置的使用方法
使用该简易装置装刀的步骤如下：
1. 首先，将需要安装的刀具准备好，并确保其是干净的并没有任何杂物附着在上面。
2. 将该简易装置放置在加工中心的刀库上，并确保其稳定不会滑动。
3. 打开装置上的手动夹紧装置，将其张开。
4. 将刀具的刀杆插入手动夹紧装置中，并确保刀具与装置的刀杆夹持部位对齐。
5. 使用手动夹紧装置上的手柄，逐渐将刀具夹紧，直至刀具牢固地固定在装置上。
6. 通过装置上的调节装置，调整刀具的夹持力度，确保刀具夹持的紧固程度适中，既不会松动也不会过紧。
7. 检查刀具的安装情况，确保刀具已经完全固定在装置上，并且没有松动的迹象。
8. 将装置上的刀具悬起，并将装置放回加工中心的刀库中。
9. 确保刀库和刀夹具的位置对齐，然后将装置轻轻放置在刀库上，确保装置稳定不移动。
10. 关闭刀库的门，并进行其他操作或加工。
注意事项：
- 在装刀过程中，应保证安全，避免手部接触到刀具及装置运作的部位。
- 在调整刀具夹持力度时，应适度控制力度，避免造成刀具损坏或夹紧过紧而难以取出。
- 在放置装置到刀库时，应确保装置的稳定性，避免在操作过程中掉落或滑动。
机电专业加工中心自动换刀装置的结构及控制设计
加工中心自动换刀装置的结构及控制设计摘要加工中心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，这类多工序加工的加工中心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。
本设计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。
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加工中心刀库的机械结构和控制部分的设计计算，主要包括刀库转动定位机构设计、刀库总体机构设计、机械手部分设计以及液压、PLC的控制设计。
关键词：刀库；机械手；液压控制；PLC控制AbstractWith the direction of One machining center can manufacture several process only by one fixing .These manufacture needs different toolings , so it have to have automatic switching system. It means the machine have to own a tooling storeroom. Then it can select different tooling to finish different process during manufacture.This design is to develop design a small volume, compact structure, low price, short production cycle of small vertical machining center tool library. First introduced the processing center research status and development trend at home and abroad, illustrates the this topic research purpose and meaning. Then further introduces theoverall structure and parts machining center tool storage scheme choice, on the basis of the machining center tool library of mechanical structure and control part of the design and calculation, mainly including library rotational positioning design, knife library overall organization design, mechanical parts and hydraulic design, PLC control design.Keywords: Knife library, Mechanical, Hydraulic control, PLC control.目录摘要 (1)Abstract (1)目录 (2)第1章绪论 (5)1.1国内外的研究现状和发展趋势 (6)1.1.1当前世界NC机床的研究现状 (6)1.1.2我国数控机床产业的发展状况 (7)1.1.3我国数控机床研究存在的问题 (13)1.2加工中心简介 (9)1.2.1加工中心的发展简史 (9)1.2.2加工中心的结构组成 (10)1.2.3加工中心的分类 (11)1.2.4加工中心的功能及特点 (17)1.2.5加工中心的发展动向 (19)1.3自动换刀系统产品化的意义和前景 (22)1.4本设计研究的目的和意义 (25)1.5本设计完成的主要工作 (25)第2章总体方案的设计 (26)2.1运动方案的设计 (26)2.1.1运动数目的确定 (26)2.1.2运动方案的确定 (26)2.2功能部件的设计方案 (23)2.2.1主传动系统 (23)2.2.2进给伺服系统 (30)2.2.3自动换刀系统 (28)2.2.4基础部件 (30)2.2.5数控系统 (30)2.2.6辅助装置 (31)2.3方案的分析论证及确定 (31)2.3.1 机械结构方案的提出 (31)2.3.2传动方案的提出 (31)2.3.3机械结构方案的可行性分析 (32)2.3.4传动方案的可行性分析 (32)2.3.5机械结构方案的确定 (33)2.3.6传动方案的确定 (33)2.4总体布局 (34)2.5主要技术参数 (34)第3章刀库的设计 (40)3.1刀库简介 (40)3.1.1 刀库的类型 (40)3.2刀库的结构设计 (42)3.2.1刀库主要参数的确定 (42)3.2.2刀库转动定位机构的设计 (39)3.2.3刀库主轴的设计 (41)3.2.4刀库转动电机的选择计算 (45)3.2.5滚动轴承的选择计算 (51)3.2.6键的选用与计算 (53)3.2.7刀库的支承部分的设计 (53)第4章机械手的设计 (51)4.1确定换刀机械手形式 (51)4.1.1单臂双爪机械手的结构及工作原理 (52)4.2机械手的结构设计 (54)4.2.1齿轮的设计计算 (54)4.2.2机械手轴的设计计算 (57)4.2.3滑动轴承的选型计算 (61)第5章自动换刀装置的液压控制设计 (62)5.1液压传动系统简介 (63)5.1.1液压传动系统的组成 (63)5.1.2液压传动系统的结构 (63)5.1.3液压传动系统的控制原理 (64)5.2自动换刀装置的液压系统原理图 (64)5.2.1自动换刀装置换刀动作的顺序控制过程 (65)5.3 执行元件的选型计算 (65)5.3.1液压缸的计算 (65)5.4动力元件的选型 (72)5.4.1液压泵的选型 (72)5.5 控制元件的选型 (72)5.5.1方向控制阀的选型 (73)5.5.2流量控制阀的选型 (73)5.5.3控制元件的计算结果 (73)5.6 辅助元件的选型 (73)5.6.1管道的选型计算 (73)5.6.2管接头的选型 (70)5.6.3 过滤器的选型 (70)5.6.4 油箱的选型 (70)5.7 工作介质的选择 (71)5.7.1 液压油的选择 (71)第6章自动换刀装置的PLC控制设计 (72)6.1 PLC概述 (72)6.1.1 PLC简介 (72)6.1.2 PLC的主要特点 (72)6.2 PLC控制设计 (72)6.2.1 机械手控制系统PLC的选择 (72)6.2.2 机械手的工作流程 (73)6.2.3 机械手自动换刀系统的原理 (73)6.2.4 工步时间分配 (74)6.2.5 PLC的硬件I/O单元 (74)6.2.6 PLC的硬件I/O接口原理图 (75)6.2.7 PLC的控制流程图 (76)6.2.7 PLC的梯形图 (81)6.2.8 指令表 (82)结论............................................. 错误！未定义书签。
数控加工中心盘式刀库设计
数控加⼯中⼼盘式⼑库设计摘要90年代以来，数控加⼯技术得到迅速的普及及发展，⾼速加⼯中⼼作为新时代数控机床的代表，已在机床领域⼴泛使⽤。
⾃动换⼑⼑库的发展俨然已超越其为数控加⼯中⼼配套的⾓⾊，在其特有的技术领域中发展出符合机床⾼精度、⾼效率、⾼可靠度及多任务复合等概念的独特产品。
⼑库作为加⼯中⼼最重要的部分之⼀，它的发展也直接决定了加⼯中⼼的发展。
本论⽂完成的是盘式⼑库的总体设计、传动设计、结构设计，在确定了整体设计⽅案后，运⽤UG对整个盘式⼑库进⾏了实体建模和运动仿真分析。
分析结果显⽰，整个系统⽆⼲涉，且整体运⾏平稳。
运⽤ ANSYS 对系统的关键部件进⾏了受⼒和变形分析。
结果显⽰：系统关键部件设计合理，变形量在设计范围之内。
这种⼑库在数控加⼯中⼼上应⽤⾮常⼴泛，其换⼑过程简单，换⼑时间短，定位精度⾼；总体结构简单、紧凑，动作准确可靠；维护⽅便，成本低。
本⼑库传动部分分两级减速，⼀级传动部分采⽤直齿轮减速装置，⼆级传动部分采⽤蜗轮蜗杆减速装置，此种设计⽅案可提⾼输出轴的传动平稳性能，即提⾼⼑盘的运转平稳性。
本⼑库满载装⼑24把，采⽤单环排列⽅式排放。
关键词：加⼯中⼼；⼑库；数控加⼯AbstractSince the 1990s, CNC machining technology has been rapidly gaining popularity and development. As a new era of high-speed machining center CNC machine tools represent, have been widely used in the field of machine tools. Automatic tool changer magazine seems to have gone beyond the development of CNC machining centers supporting its role in the field of its unique technology developed to meet the machine precision, high efficiency, high reliability and multi-task complex concepts such unique products. Magazine as a processing center one of the most important parts, and its development is also directly determines the machining center.In this thesis, completed the disc magazine's overall design, transmission design, structural design, in determining the overall design, the use of UG to the entire disc magazine conducted a physical modeling and motion simulation analysis. The results showed that the system without interference and the overall smooth operation. Using ANSYS on the system key components of stress and deformation analysis. The results showed that: the system key component design is reasonable, the amount of deformation in the design range. This magazine in CNC machining center is widely used, its tool change process is simple, tool change time is short, high positioning accuracy; overall structure is simple, compact, accurate and reliable; easy maintenance, and low cost. The magazine drive part of two deceleration, a transmission part adopts straight gear reduction, two transmission part adopts worm gear unit, such a design can improve the output shaft of the transmission smooth performance, that is, raising the cutter smooth operation sex. The magazine full loaded knife 24, the use of single-ring arrangement emissions.Keywords: machining centers; magazine; CNC machining⽬录摘要 .............................................................................................. 错误！未定义书签。
加工中心刀具库结构设计大学论文
毕业设计(论文) 加工中心刀具库结构设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日课题是加工中心刀具库结构设计。
刀库容量—40把刀，最大刀具直径160mm，寻刀速度1秒/刀位。
刀具库由电机传动。
这种刀库在数控加工中心上应用非常广泛,其换刀过程简单，换刀时间短；总体结构简单、紧凑，动作准确可靠；维护方便，成本低。
本课题的目的就是要通过对加工中心刀库的优化设计以提高换刀速度，减少助助时间。
全套设计请加197216396或401339828关键词：加工中心，刀具库，电机，数控Topic is the design tool library structure of machining center. The capacity of the tool storage - 40 knife, the maximum tool diameter 160mm, find the knife speed 1 / cutter. Cutter is driven by the motor. The cutter in NC machining center is widely used, the tool change is simple, tool change time is short; the structure is simple, compact, accurate and reliable operation; easy maintenance, low cost. The purpose of this paper is to the optimal design for the machining center to improve the tool change speed, reduce the auxiliary time.Key Words:machining centers, CNC machine tool library目录摘要 (II)Abstract (III)目录 ...................................................................................................................................... I V 第1章绪言 .. (1)1.1课题的目的 (1)1.2课题设计方案的选择和设计手段 (1)1.3刀库系统的发展趋势 (2)1.4刀库系统的发展方向 (2)第2章加工中心刀具库总体结构设计 (5)2.1设计参数或原始数据 (5)2.2刀套线速度 (5)2.3链参数确定 (5)2.4负载转矩选电机 (5)第3章链参数计算 (9)3.1传送链的设计 (9)3.2轴承的选型及校核 (11)3.3链强度计算 (13)3.3.1链传动的运动特性 (13)3.3.2链传动的动载荷 (15)3.3.3链传动的受力分析 (16)3.3.4滚轮接触强度的计算 (17)第4章二级齿轮传动零件的设计计算 (18)4.1高速级齿轮的设计计算 (18)4.2低速级齿轮的设计计算 (21)4.3轴的计算 (25)4.3.1高速轴的计算 (25)4.3.2中间轴 (32)4.3.3输出轴 (34)4.3.4低速轴的计算 (38)4.4键连接的选择和计算 (38)4.4.1 高速轴（I轴）上键的选择及校核 (38)4.4.2 中间轴（II轴）上键的选择及校核 (39)4.4.3 高速轴（III轴）上键的选择及校核 (39)4.5滚动轴承的选择和计算 (40)4.6联轴器的选择和计算 (43)4.7主要尺寸及数据 (43)4.8润滑与密封 (44)总结 (45)参考文献 (46)致谢 (47)第1章绪言1.1课题的目的未来工具机产业的发展，均以追求高速、高精度、高效率为目标。
加工中心刀库形式
加工中心刀库形式13数控技术一田磊 135307127摘要：加工中心有立式、卧式、龙门式等多种，其自动换刀装置的形式更是多种多样，换刀的原理及结构的复杂程度也各不相同，除利用刀库进行换刀外，还有自动更换主轴箱、自动更换刀库等形式。
利用机械手实现换刀，是目前加工中心大量使用的换刀方式。
由于有了刀库，机床只要有一个固定的主轴夹持刀具，有利于提高主轴刚度。
独立的刀库，大大增加了刀具的存储数量，有利于扩大机床的功能，并能较好地隔离各种影响加工精度的因素。
刀库用于存放刀具，它是自动换刀装置中的主要部件之一。
根据刀库存放刀具的数目和取刀方式，刀库可设计成不同类型。
关键词：加工中心自动换刀刀具刀库AbstractMachining center has a vertical, horizontal, gantry, etc, the automatic tool change device form is varied, the principle of tool change and the complexity of the structure are different, in addition to the use of knife library for tool change, and automatically change the spindle box, automatically change the knife library, etc. Using manipulator to realize too change, is the way of tool change is widely used in machining center. Library with the knife, as long as there is a fixed axis machine tool clamping tool, to improve the spindle stiffness. Independent of knife library, greatly increases the storage quantity of cutting tool, which helps to expand the function of machine tool, and can be well isolated various factors that affect the machining accuracy. Knife library to hold the cutting tool, it is one of the main components of automatic tool change device. According to the number of inventory to put the knives and take knife, knife library can be designed into different types.Keywords:processing center automatic tool change the cutting tool knife library1、引言自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!5计算及试验情况5.1疲劳仿真分析2010年4月，委托北京交通大学采用AAR 机务标准M-1001-97“货车设计制造规范”中确定载荷谱和“BS EN 1993-1-9：2005Euro code 3：钢结构设计规范”中的疲劳寿命预测方法及S-N 曲线，对CW1型米轨敞车设计方案进行了疲劳仿真分析计算，结果表明该车体各部位结构的疲劳寿命均大于600万km 。
5.2动力学性能仿真分析2010年4月，委托西南交通大学对CW1型米轨敞车设计方案进行了动力学性能仿真计算，结果如下：（1）空车工况车辆的临界速度为101km/h ，重车临界速度为108km/h ，空重车临界速度均高于最高运行速度80km/h 的110%；能够满足运行要求，并且稳定性具有一定的裕量。
（2）在所计算的速度范围和曲线工况下，轮轴横向力最大值、脱轨系数最大值和轮重减载率最大值都能够满足GB5599-85的要求，能够保证安全运行。
（3）在美国五级谱的激励下，速度在90km/h 以下范围内，空、重车的横向、垂向平稳性指标和平均最大加速度均为优，车体振动最大加速度垂向均小于0.7g ，横向均小于0.5g 。
5.3静强度试验2011年6月委托青岛四方车辆研究所，在包头对CW1型米轨敞车样车进行了车体静强度试验，分别对车体在纵向载荷、垂向载荷、侧向力、顶车载荷和翻车机工况作用下的强度进行了试验验证。
试验结果表明：CW1型敞车车体强度满足TB/T1335-1996的要求，并具有一定的强度储备。
车体刚度试验与垂向静载荷试验同时进行，测量中梁中央处和心盘处的位移值，并计算中梁中央处相对于心盘处的挠度。
中梁中央处相对于心盘处挠度为3.52mm ，挠跨比为0.49/1500＜1/1500，满足设计和用户要求。
5.4线路运行试验2011年11月，首批CW1型米轨敞车在印度尼西亚用户指定线路上进行了车辆线路运行试验，运行性能稳定、状态良好，符合运用要求。
6结论通过样车试制及相关试验，以及运用考验，CW1型米轨敞车符合标准及用户使用要求，效果良好。
（编辑立明）作者简介：高宏强（1974-），男，高级工程师，从事产品研发营销管理工作。
收稿日期：2０１２－１１－１９加工中心刀库装置设计时雨（哈尔滨市国际工程咨询中心，哈尔滨150000）1引言随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈，产品更新速度越来越快。
形状复杂的零件越来越多，对精度的要求也越来越高。
多品种、中小批量的生产方式逐渐占据了工业市场。
激烈的市场竞争使得产品研发生产周期逐渐缩短。
传统的加工设备和制造方法已难以满足这种多样化、柔性化的高效高质量零件加工要求。
近几十年来，世界各国十分重视发展能有效解决复杂、精密、小批多变零件的数控加工技术，在加工设备中大量采用以微电子技术和计算机技术为基础的数控技术［1］。
加工中心就是一种这样应运而生的数控设备［2］。
目前我国加工中心技术水平同发达国家相比仍存在巨大差距，本设计力求在刀库及换刀装置方面最大限度地改进并设计出相对可靠、高效率的刀库装置［3］。
2刀库的综述首先我们要对刀库进行一次系统的定义。
刀库是储存加工工序所需的各种刀具的机构，可以按程序指令，把即将使用的刀具迅速、准确地送到换刀位置，并接受计算机指令将使用过的刀具复位。
因此，刀库不单单是储存刀具的单一机构，而是能够按程序运作的一个精确机构［4］。
常见刀库形式可分为三种：圆盘式刀库，链条式刀库以及斗笠式刀库，具体对比见表1。
对于每种刀库，它们各自的结构也不同，这里主要介绍设计中所选择的圆盘式刀库结构［5］。
传统圆盘式刀库通摘要：在全面了解数控加工中心的结构、工作原理和控制方法的基础上，设计出加工中心的刀库装置。
根据加工中心刀库的工作原理，确定结构与技术参数并给出结构设计方案，设计出一套符合技术要求的刀库，具有工作效率高、刚性好、使用寿命长等特点。
关键词：数控加工中心；刀库；刀座中图分类号：T G659文献标识码：A 文章编号：1002－2333（2013）01－0138－02解决方案SOLUTION工艺／工装／模具／诊断／检测／维修／改造机械工程师2013年第1期138!!!!!!!!!!表3蜗杆几何尺寸分度圆直径齿根圆直径d 1=50d f1=60齿顶圆直径轴向齿距d a1=60P X =5分度圆直径齿根圆直径齿顶圆弧半径d 2=155d f2=138R a2=20喉圆直径齿宽齿根圆弧半径d a2=160b 2=45R f2=31/mm 表4蜗轮几何尺寸/mm 表2主要参数主轴箱行程主轴端面到工作台的距离主轴中心线到床身直导轨距离主轴转速范围主轴电动机快速移动速度刀库电动机最大刀具质量机床定位精度重复定位精度470mm 80~650mm 450mm30~3000r/minFANUC AC 交流电动机12型10m/minFANUC BESK 直流伺服电动机15型10kg±0.012mm/300mm ±0.006mm图1刀库、主轴箱、换刀装置及床身装配关系表1常见刀库形式刀库容量换刀方式斗笠式刀库16~24直接与主轴配合，不通过机械手圆盘式刀库20~30与机械手配合链条式刀库20~120与机械手配合常可容纳40把刀具，由直流伺服电机驱动，通过半联轴器和蜗杆蜗轮带动与圆盘相连的轴转动。
圆盘上均布40个刀座和刀套，其外侧边缘有相应的刀座编码板，刀库下方有固定不动的刀座号读取装置。
圆盘转动时，刀座号板依次经过刀座号读取装置。
这种刀库结构比较简单，总体布局比较紧凑，但圆盘直径较大，转动惯量大，而且刀具离主轴较远，需使用换刀机械手来换刀。
3刀库总体结构方案拟定设计的机械手在工件一次装夹后，由数控系统控制，可连续完成铣、钻、铰、扩、攻丝等多种工序加工，故适合于小型板类、盘类、壳体类、模具等零件的加工。
具体布局为立柱的中间安装机械手控制箱，机械手的长度为主轴轴心线到刀库的刀具换刀位置之间的距离。
换刀机械手为单臂双爪回转式机械手，大致装配关系如图1。
各项主要参数见表2。
4刀库的结构设计4.1电机的选择根据数控系统常用配套电机选择方式及刀库低扭矩、低转速等要求，设计中选取FANUC FB15直流伺服电动机，输出功率1.4kW ，最高转速1500r/min ，额定转速757.9r/min 。
4.2蜗杆蜗轮参数计算蜗杆蜗轮由于具有良好的传动性能，工作平稳，噪声低，结构紧凑，可自锁而且传动比准确，能够改变力矩方向，故在刀库结构中是最重要的传动机构。
盘式刀库角速度一般在10°/s ～90°/s ，驱动电机最高转速1500r/min ，故其运动传动比大［6］。
在查阅相关文献后，确定蜗杆蜗轮相关参数见表3、表4。
蜗杆材料采用综合机械性能较好的45钢，表面淬火，蜗轮材料采用耐磨且强度较高的ZCuAl10Fe3，砂模铸造；蜗杆通常与轴做成一体，有车制和铣制两种。
当轴径小于蜗杆齿根圆直径时，采用车削；当轴径大于蜗杆齿根圆直径时，采用铣削。
故本设计采用铣削蜗杆。
蜗轮结构采用整体式。
蜗杆与蜗轮分别采用润滑脂润滑［7］。
4.3刀盘及刀具夹紧结构设计刀盘用于固定刀套，16个刀套固定在刀盘上，随着刀盘一起转动，实现换刀。
故刀盘在换刀时起着至关重要的作用。
假设刀套在圆盘上紧密排列（即刀套间以相切形式排列），则刀具中心线夹角22.5°，回转半径192.2mm ；此时刀套中心所在圆的理论周长为1207.016mm ，而实际上刀套间存在一定的间隙，取间隙大约为25mm ，这时刀套中心所在圆的周长变为1607.016mm ，此时刀套中心所在圆的直径为511.8mm 圆整后取525mm 。
刀套下表面到静轴中心的距离为225mm ，最终确定取刀盘的直径420mm ，厚20mm 。
静盘用于刀套的辅助支撑，取其直径为435mm,厚30mm 。
刀盘采用40Cr 材料，调质处理，保证机械性能［8］。
刀具夹紧弹簧用于防止刀具在刀套旋转至垂直位置的过程中被甩出。
查阅参考文献，弹簧材料选用60Si2MnA 。
已知弹簧工作载荷100N ，直径2mm ，中径12mm ，节距4.28mm ，工作极限载荷184.4N 。
5结论本次设计完成了刀库装置结构设计，其中采用了常见的圆盘式刀库，以便提高设备的通用性及可更换性。
本设计中刀库针对立式加工中心设计，故使用时需注意。
［参考文献］［1］吴宗泽.机械设计实用手册［M ］.北京：化学工业出版社，2009.［2］王三民，诸文俊.机械原理与设计［M ］.北京：机械工业出版社，2007.［3］李洪.实用机床设计手册［M ］.沈阳：辽宁科学技术出版社，2007.［4］黄鹤汀.金属切削机床设计［M ］.北京：化学工业出版社，2009.［5］赵宝生.CNC32数控车床的设计［M ］.北京：机械工业出版社，2009.［6］王建军.齿轮系统动力学［M ］.北京：科学出版社，2007.［7］戴曙.机床滚动轴承应用手册［M ］.北京：机械工业出版社，2009.［8］CNC Machining Process and Equipment ［M ］.New York ：OxfordUniversity Press ，2007.（编辑明涛）作者简介：时雨（1963-），男，硕士学位，高级工程师，主要从事工程咨询工作。
收稿日期：2０１２－０７－１０139机械工程师2013年第1期解决方案SOLUTION工艺／工装／模具／诊断／检测／维修／改造。