数控加工中心盘式刀库设计
盘式刀库随机换刀的程序设计(FANUC系统)
关键字：自动刀具交换装置（ATC）；随机换刀；数据刷新；摘要：采用PLC控制程序和宏程序（固定换刀循环程序）组成的两部分完成复杂的刀库随机换刀控制程序是比较有效的方法。
机床是制造机器的机器，机床工业的技术水平决定着装备制造业乃至整个国民经济的技术水平。
马克思在《资本论》中有一段论述："大工业必须掌握这特有的生产资料，即机器的本身，必须用机器生产机器。
这样，大工业才能建立起与自己相应的技术基础，才得以自立"。
我国数控技术及其数控机床设备在各工业部门中应用的整体水平与工业发达国家相比还有一定差距。
为了实现"十一五"规划的发展目标，进一步发展我国的装备制造业，加快机床的数控化，对各行各业尤其对于加工批量零件、关键零件和形状复杂零件的行业，如航空、电力、船舶、模具制造业等都具有十分重要的意义。
数控机床尤其是加工中心的PLC控制程序设计是比较复杂的。
因为加工中心自动换刀的控制程序是一个比较复杂的控制过程。
按自动换刀方式通常可以分为随机换刀和固定换刀两种方式。
如图1，圆盘式刀库是ATC随机换刀典型的形式之一。
其换刀机构（ATC）通过凸轮机构来完成整个换刀过程。
换刀的动作过程准确可靠，是一种被经常采用的刀库。
在链式、盘式或箱式刀库程序设计时，通常可以将刀具交换分为两个步骤，T命令主要完成搜索刀库中的刀具，M命令完成刀具的交换，使主轴上更换新的刀具。
因此，刀具交换实际上就是指搜索和交换目标刀具。
随机换刀是一个非常复杂的逻辑控制过程。
它只对刀具进行编码而不对刀套进行编码，刀具在刀库中的位置是随机的。
理想的随机换刀控制通常包括圆盘式刀库PLC控制程序和宏程序（固定循环换刀程序）两部分组成。
PLC控制程序根据T码完成搜索刀库中的刀具，NC宏程序完成刀具交换的整个过程。
1随机换刀PLC程序设计以XH716加工中心（FANUC 数控系统）圆盘式刀库为例，刀库刀具交换的PMC控制程序设计主要考虑搜索目标刀具在刀库上的刀套位置、大小刀具管理和判别、刀库旋转方向（目标刀套最短路径）的判别、刀具数据的刷新和管理以及可预选刀具（主要为了可以缩短换刀时间），从而完成目标刀具的搜索，为刀具交换作准备。
盘式刀库的选刀控制设计
摘要：设计了一套由西门子S7-300 PLC 在数控加工中心刀具库转位自动选择的方案，阐述了设计要求，并根据要求进行方案设计，确定了PLC 输入和输出的地址分配、接线控制等，最后设计出梯形图并进行实物调试，经调试该设计方案能满足设计要求。
关键词：S7-300; PLC; 数控加工中心; 刀具库数控加工中心在加工工件时需要根据加工工艺的要求进行刀具库转位自动选择刀具。
由于数控加工中心在实际加工工件时多数采用任意转位自动选择刀具的方式，本文着重讨论S7-300 PLC 在数控加工中心刀具库控制中，采用任意转位自动选择刀具的设计应用。
经在实际加工中应用该方案，能有效地实现刀具库换刀准确的自动选择，具有良好的加工效率和加工精度。
1 设计要求刀具库选刀的原则是采用最近方向旋转，即根据程序指令把下一工序要用的刀具移到换刀位置时，都要向距换刀位置<180°的方向旋转，以减少换刀时间。
当选定刀具旋转到换刀位置时，刀具库转盘停止旋转，并由取放刀机械手进行换刀(图1)。
该设计中按钮SB0-SB7 分别为8 种供选择刀具的选择按钮;ST0-ST7 为各刀具旋转到位的行程开关，由霍尔元件构成;Q0.0-Q0.1 分别为到位指示灯和换刀指示灯;Q0.2-Q0.7 用来控制步进电机的驱动器。
2 硬件设计根据设计方案要求，该数控加工中心刀具库转位控制选择需要16 个输入端和4 个输出端，在保证稳定的性能和以后升级改造需要的前提下，我们采用西门子公司的S7-300 CPU314C-2DP 和众为兴技术有限公司Q2-BYG403BM 二相步进驱动器进行控制设计。
CPU314C-2DP 是一个用于分布式结构的紧凑型CPU，内置24 个数字量输入(所有输入都可用作中断处理)和16 个数字量输出，以及4 个模拟量输入和2 个模拟量输出，足以满足该设计及以后升级改造的需求。
Q2-BYG403BM 二相步进驱动器，可驱动二相四、六、八线混合式42、56、85、86 系列步进电机。
加工中心自动换刀系统设计(盘式)
本科毕业设计（论文）题目加工中心自动换刀系统设计（盘式）——刀库系统学院名称机械与动力工程学院专业名称机械设计制造及其自动化年级班级学生姓名指导教师2017年5月目录前言1.加工中心概述 (1)1.1加工中心发展现状和发展趋势 (1)1.2加工中心的特点 (2)1.3加工中心的分类 (3)1.4加工中心的结构 (5)1.5加工中心刀库及自动换刀装置 (6)1.5.1加工中心刀库形式 (6)1.5.2加工中心的自动换刀装置 (8)1.5.3刀库结构及换刀过程 (9)2.刀库传动设计…………………………………………………………………2.1电动机的选择…………………………………………………………2.1.1初选电动机………………………………………………………2.1.2校核电动机………………………………………………………2.2运动和动力参数计算……………………………………………2.3蜗杆传动设计…………………………………………………………2.3.1蜗杆传动的选择…………………………………………………2.3.2蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算…………………………2.3.3校核齿根弯曲疲劳强度…………………………………………2.3.4验算蜗杆传动的效率、润滑及热平衡……………………………2.3.5蜗杆和蜗轮的结构设计…………………………………………2.4传动轴设计…………………………………………………………2.4.1轴的材料…………………………………………………………2.4.2蜗杆轴的结构设计………………………………………………2.4.3蜗轮轴的结构设计………………………………………………2.4.4轴系零、部件的校核………………………………………………3.刀库结构设计………………………………………………………………3.1刀盘设计………………………………………………………………3.2刀库设计………………………………………………………………4.液压系统的设计……………………………………………………………4.1液压缸的载荷计算…………………………………………………4.2液压缸的主要参数计算……………………………………………结论…………………………………………………………………………………致谢…………………………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………………前言目前机床发展的主要趋势是加工中心，其在机械制造业中得到了大规模的应用，而且加工中心还在不断地向高速化、高效率、高精度的目标发展着，在机床结构方面，多轴化、复合加工等方面的创新也日趋活跃。
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。
数控加工中心盘式刀库设计
数控加工中心盘式刀库设计一、设计目标1.提高数控加工中心刀具管理效率，减少刀具更换时间，提高加工效率；2.提高数控加工中心的加工精度和质量；3.方便操作和维护。
二、设计方案1.刀库结构设计（1）刀库选用盘式刀库，能够同时存放多种刀具，提高刀具的配套程度，方便操作人员进行刀具更换；（2）采用旋转结构，可以通过旋转盘来选择所需刀具，同时盘式刀库还可以实现自动刀具更换，提高加工效率；（3）刀具位置间隔合理，避免相互干扰，保证刀具的整齐摆放。
2.刀库容量设计（1）根据加工中心的加工需求确定刀具种类和数量，根据需求确定刀库的容量大小，确保能够存放足够多的刀具；(2)根据加工需求，将相似的刀具进行归类，减少刀具种类的多样性，以便提高刀库的利用率；（3）合理规划刀库的存储空间，减少刀具占地空间，节省仓储成本。
3.刀具的标识和管理（1）为每个刀具设计明确的编号和标识，便于操作人员快速找到所需刀具；（2）建立刀具管理系统，对刀具进行清点和登记，记录刀具的使用寿命和更换次数，及时进行维护和更换；（3）对于长期不用或使用寿命超出的刀具，及时进行检修或报废。
4.刀具存放环境设计（1）为刀具提供干燥、清洁和稳定的环境，减少刀具的氧化和磨损；（2）设置恒温和湿度控制设备，以保持刀具的稳定性；（3）选择合适的材料和涂层，提高刀具的耐磨性和使用寿命。
5.刀库的维护和保养（1）定期对刀库进行清洁和检查，清除切屑和尘土，避免切削液对刀具的腐蚀和影响；（2）定期检查刀具的切削力和切削温度，根据使用情况调整刀具的加工参数；（3）定期检查刀具组件的磨损情况，及时更换磨损的零部件，保证刀库的正常运行。
三、设计方案的优势1.盘式刀库能够同时存放多种刀具，减少了刀具更换时间，提高了加工效率；2.盘式刀库的旋转结构和自动刀具更换功能，进一步提高了加工效率；3.刀库容量设计合理，充分考虑了加工需要和刀具种类，节省了仓储成本；4.刀具的标识和管理方便操作和维护，提高了刀具的使用寿命和维修周期；5.刀库的环境设计和维护保养能够保证刀具的稳定性和使用寿命。
加工中心自动换刀系统设计(盘式)——刀库设计开题报告
（4）直线式刀库 刀库容量少，一般在十几把左右，多用于自动换刀数控车床，钻床上也有采用。
目前常见的换刀机械手类型有：①单臂单手式机械手 结构较简单，换刀各动作均需顺序进行，时间不能重合，故换刀时间较长。
1958年，美国卡尼，特雷克（Kearney&Trecker）公司首次把铣、钻、镗等多种工序集中于一台数控机床上，通过换刀方式实现连续加工，成为世界上第一台加工中心。该产品出现后，销路惊人，引起了日、德、美、英、法、意等先进工业国家的高度重视，竞相开发生产，不断扩大和完善机床的功能，成为数控机床中发展最快、需求量最大的商品之一。如今，世界上出现了立式、卧式、龙门式、落地式等各种加工中心，据不完全统计，大约有1000多个品种规格。
二、国内外研究综述：
在加工中心中，刀库和机械手组成自动换刀装置（Automatic Tool Changer,简称ATC），而自动换刀装置的好坏，将直接影响加工中心的好坏，从目前情况看，加工中心的主机部分基本定型，变化不大，但自动换刀装置种类繁多，五花八门，是最难搞好的部分。它是加工中心的象征，又是加工中心成败的关键环节。因此各加工中心制造厂家都在下大力研制动作迅速、可靠性高的自动换刀装置，以求在激烈的竞争中取得好效益，正因为自动换刀装置是加工中心的核心内容，各厂家都在保密，极少公开有关资料，尤其机械手这部分更是如此。
[6] 林宋，田建君编.现代数控机床.北京：化学工业出版社，2003
[7] 曹秋霞，马国亮.小型立式加工中心圆盘式刀库的设计.机电产品开发与创新，2005
[8] 向金林.TH7130立式加工中心自动换刀系统的设计.装备制造技术，2006
毕业设计论文-数控加工中心刀库设计论文
1前言1.1数控加工中心简介加工中心是一种可以对工件进行多工序加工的数字控制机床，它装备有刀库，并可以自动更换里面的刀具。
工件经过一次装夹之后，数字控制系统能控制机床按照不同的工序，自动选择刀具或者更换刀具，自动地改变机床主轴的转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹，并且可以完成很多其他辅助机能，依次完成工件几个面上多工序的加工。
减少了工同时也减少了工序之间的工件周转、搬运和存放的时间，大大缩短了生产的周期，具有显明经济效益。
一种功能较全的数控加工机床就是数控加工中心。
目前数控加工中心是世界上生产产出的数量最高、最广的应用数控类机床之一。
它综合加工的能力特别强，工件一次装夹后能够完成很多的加工内容，加工工件质量比较高，就要求中等加工难度和批量生产的工件，其加工效率是普通类机床的6～10倍，特别的是：它还能够完成许多普通机床所不能完成的加工，对要求精度高，单件加工或中小批量多品种生产形状较复杂的尤为适和。
它把削铣、钻、攻等功能加在一个装置上，使其具有多种工艺手段。
加工中心设置有储存刀具的刀库，刀库中存放着各种不同数量和规格的刀具或量具，在加工过程中利用程序来实现自动地更换和选用。
这就是加工中心与数控铣、镗的差异。
加工中心是一种综合的加工能力比较强的设备，工件一次装夹之后就能完成很多的工步，加工精度很高，就批量的中等的工件而言，其加工效率是普通制造机器和设备的7～12倍多，尤其是它能够实现很多普通机床所不能完成的加工，就像一些特别的行面等。
这将会使新产品的研制和更新换代节省大量的人力和物力，从而使得企业具有特别强的竞争力。
1.2数控加工中心刀库系统简介刀库系统是一种可以提供自动化加工过程中所需的换刀及储刀需求的装置。
藉由电脑程式（PLC）的控制，可以实现各种不同的加工的需求，如攻、削、铣、搪、钻洞等。
储存刀具的位置主要是刀库来提供，并依电脑的控制，正确选择刀具，并且定好位置，以便进行刀具的交换；如果没有机构用来自动换刀，则无法自刀库依序更换加工所需刀具，从而达不到减少时间的目的。
盘式刀库就近选刀的程序设计
xx 学院本科毕业设计(论文) 题目：盘式刀库就近选刀的程序设计教学单位：机电工程系专业：机械设计制造及其自动化学号：姓名：指导教师：2012年5月摘要本设计研究的是盘式刀库的捷径方向选刀的程序设计，刀库的旋转控制是通过PLC来实现的，要成功的完成本次设计，就必须熟悉PLC的一些基本知识，及其相关的指令系统。
PLC具有系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并使用方便，编程简单，系统开发周期短，现场调试容易能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强等优点。
有刀库和机械手组成的自动换刀装置（Automatic Tool Changer,ATC）是加工中心的重要组成部分。
加工中心上所需要更换的刀具较多，从十几把到几十把。
甚至上百把，故通常采用刀库形式，"圆盘刀库"一般俗称"盘式刀库"，本次设计中盘式刀库装有16把刀。
关键词：PLC 刀库盘式刀库AbstractThe design of the study is the shortcut to the library disc knife knife program design direction choose, the sword the rotation of the library is controlled by PLC to implementation, for the successful implementation of the design, it must be familiar with PLC some basic knowledge, and related instruction system.PLC has a flexible system, expanding easy to switch quantity control for the specialty; Also the PID control loop constant process; And easy to use, simple programming and system development cycle is short, the commissioning easy to adapt to all kinds of bad operation environment, strong anti-interference, reliability, etc.A sword and robots library of Automatic change Tool device (Automatic Tool Changer, ATC) is an important part of the processing center. Processing center need the tool to replace is more, from teenagers to dozens of the. Even the hundreds, so usually by knife library form, "cutter disks library" general known as "disc knife library", in the design of the disc knife library contains 16 knife.Keywords: PLC knife library disc knife library目录前言 (1)1 PLC的基础知识 (2)1．1 PLC的产生 (2)1.1.1 起源 (2)1.1.2 发展 (2)1.2 PLC的定义 (3)1.3功能特点 (3)1.4 PLC的组成及其工作原理 (4)1.4.1PLC硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为： (4)1.4.2工作原理 (5)1.5 PLC的分类及其应用领域 (6)1.5.1 可编程序控制器PLC的分类 (6)2 PLC的控制系统 (8)2.1 FX2N系列PLC的软元件 (8)2.1.1 FX2N系列PLC输入、输出继电器的编号及功能 (8)2.1.2 FX2N PLC辅助继电器M的编号及功能 (9)2.1.3 FX2NPLC状态S的编号及功能 (10)2.1.4 PLC数据寄存器D的编号及功能 (10)2.2 FX2N系列PLC的基本指令系统 (12)2.2.1 取指令与输出指令（LD/LDI/LDP/LDF/OUT） (12)2.2.2 触点串联指令（AND/ANI/ANDP/ANDF） (13)2.2.3 触点并联指令（OR/ORI/ORP/ORF (14)2.2.4 块操作指令（ORB / ANB） (14)2.2.5 置位与复位指令（SET/RST） (16)2.2.6 微分指令（PLS/PLF） (16)2.2.7 堆栈指令（MPS/MRD/MPP） (17)2.2.8 逻辑反、空操作与结束指令（INV/NOP/END） (18)2.3 梯形图编程规则 (19)3 刀库捷径方向选择刀具的PLC控制 (19)3.1 工艺要求及其相关硬件软件设计 (19)3.1.1 工艺要求 (19)3.1.2控制要求 (20)3.2流程图 (20)3.3 I/O分配 (21)3.4梯形图表示 (22)3.5 PLC程序工作原理 (26)4 FX2N在使用中应该注意的问题 (28)4.1 工作环境 (29)5 FX2N的故障诊断 (29)5.1电源指示（[POWER]LED指示） (29)5.2出错指示 (30)5.2.1出错指示（［EPROR］LED闪烁） (30)5.2.2出错指示（［EPROR］LED灯亮） (30)5.3输入/输出指示 (30)5.3.1输入指示 (30)5.3.2输出指示 (30)结束语 (31)致谢 (32)参考文献 (33)前言数字控制是20世纪中期发展起来的一种自动控制技术，是用数字化信号进行控制的一种方法。
加工中心16刀刀库(盘式刀库)
加工中心16刀刀库(盘式刀库)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。
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。
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。
1.1 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。
1.2 加工中心简介1.2.1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70%~80%的状况。
加工中心盘式刀库自动换刀控制系统设计
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｕ ｏｍａ ｉ ｏ ｌ ｈ ｎ ｅ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｏｒ ｓｇ ｎａ ｔ ｔ ｔ ｏ ａ ｇ ｒ ｎ ｒ Ｉ ｓ ｅ ｆ ｃ ｉｅ ｃ ｎ ｅ ｃ ｃ ｃ ｓ ｍａ ｈ ｎ ｅ ｔ ｒ
第５ 期 ２ １ 年 ５月 ０１
文章编号 ：０ １３ ９ （０ ）５ ０ ３— ３ １０ — ９ ７ ２ １ ０ — １ ７ ０ １
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｉ ｅｙ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｒ ｎ ｆ ｃｕ ｅ １７ ３
加 工 中心盘 式刀库 自动换 刀控 制 系统设计 米
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中图分 类号 ： Ｈ１ ， Ｐ ７ ＋４ 文献标 识码 ： Ｔ ６Ｔ ２ １． Ａ
１ 引言
．
工中心几乎是空 白， 而机械加工业 、 小型模具的制造 、 工科 院校 、 技工学校等对小型加工 中心存在着大量的需求目 。为了填补市场 的空白， 台自主研发制作 的微型立式加工中心应运而生 。加工 本 中心工作 台采用 — ｙ双向精密数控工作台 ； 以进行 Ｘ、 Ｚ三 可 Ｙ、 个方向的进给； 配装 自动换 刀系统 ， 可以完成铣 、 、 、 、 、 钻 扩 铰 锪 攻 丝等多种加工工序 ， 体积小 、 紧凑 ， 结构 不但可满足本科实验教学 的需要 ， 还能进行小型板类、 盘类 、 叉架类和箱体类等复杂零件 的 多品种 中小批量加工。 整体结构 ， 如图 １ 所示 。 加工中心的关键技 术在于 自动换刀系统装置 。 针对 自主研发制作的微型立式加工 中
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毕业设计(论文) 题目：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、结构设计以及传动部分的运动和动力设计。
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。
本刀库减速传动部分分两级减速，一级传动部分采用齿轮减速装置，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，按就近选刀原则选刀。
关键词：加工中心；刀库；数控加工ABSTRACTSince the 1990s, CNC machining technology made the rapid and universal development, as a new era of the representatives of NC machine tools, High-speed processing center has been widely used in the field of machine tools. The development of automatic Tool Change,s tool house in recent years seems to have gone beyond the NC Center for supporting the role of technology in their unique areas of development to meet the high-precision machine tools, high efficiency and reliability, and more complex tasks, such as the concept of unique products . The tool house as a processing center one of the most important part, it has a direct bearing on the development of the processing center's development.This paper completed the overall design,transmission design,structure design and the transmission part's movement and dynamic design of the disc tool house. Such a tool house in the CNC Machining Center is widely used, the tool change is simple, tool change time is short, high-precision positioning; overall structure is simple and compact , Action is accurate and reliable; convenient maintenance and low cost.The slowdown part in the transmission of the tool house includes two parts, the first part of the transmission is gear deceleration device, the second transmission part of the transmission is Worm Gear deceleration device, such design can increase the output shaft of the transmission smooth performance, improve the smooth functioning of the tool house. The tool house which can load with the maximum of 24 tools use single-ring arrangement of emissions and according to the principle of the nearest to election tools.目录1引言 (1)1.1 数控加工中心概述 (1)1.2 数控加工中心的分类 (1)1.3 加工中心的主要加工对象 (2)1.4 加工中心的特点 (3)1.5 加工中心刀库的形式 (4)1.6 换刀装置的形式 (5)2 总体方案的确定 (7)2.1 刀库主要参数 (7)2.2 电动机的初选 (7)2.3 确定传动装置的总传动比和分配传动比 (8)2.4 确定各轴转速、转矩和功率 (9)2.5 电动机的校核 (11)3刀库设计与校核 (13)3.1 齿轮传动的计算 (13)3.2轴的校核 (17)3.3滚动轴承的校核 (21)3.4蜗轮蜗杆的设计 (22)3.5键的校核 (22)4 刀具交换装置 (23)4.1换刀简介 (23)4.2换刀过程 (23)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录1 (27)附录2 (28)附录3 (28)1 引言1.1数控加工中心概述数字控制是20世纪中期发展起来的一种自动控制技术，是用数字化信号进行控制的一种方法[16]。
采用数控技术进行控制的机床，称为数控机床[8]。
加工中心（Machining Center,简称MC）是一种备有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床。
它是适应省力、省时和节能的时代要求而发展起来的，它综合了机械技术、电子技术、计算机软件技术、气动技术、拖动技术、现在控制理论、测量及传感技术以及通讯诊断、刀具和应用编程技术的高技术产品，将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能聚集在一台加工设备上，且增设有自动换刀装置和刀库，可以在一次安装工件后，数控系统控制机床按不同工序自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助功能；依次完成多面和多工序的端平面、孔系、内外倒角、环形槽及攻螺纹等加工[4]。
随着电子技术的迅速发展，以及各种性能良好的传感器的出现和运用，加工中心的功能日趋完善，这些功能包括：刀具寿命的监视功能，刀具磨损和损伤的监视功能，切削状态的监视功能，切削异常的监视、报警和自动停机功能，自动检测和自我诊断功能及自适应控制功能等[1]。
加工中心还与载有随行夹具的自动托板进行有机连接，并能进行切屑自动处理，使得加工中心成为柔性制造系统、计算机集成制造系统合自动化工厂的关键设备和基本单元。
1.2 数控加工中心的分类1.2.1 按照机床形态分类（1）卧式加工中心指主轴轴线为水平状态设置的加工中心。
卧式加工中心一般具有3-5个运动坐标。
常见的有三个直线运动坐标(沿X、Y、Z轴方向)加一个回转坐标(工作台)，它能够使工件一次装夹完成除安装面和顶面以外的其余四个面的加工。
卧式加工中心较立式加工中心应用范围广，适宜复杂的箱体类零件、泵体、阀体等零件的加工。
但卧式加工中心占地面积大，重量大；结构复杂，价格较高[1]。
（2）立式加工中心指主轴轴心线为垂直状态设置的加工中心。
立式加工中心一般具有三个直线运动坐标，工作台具有分度和旋转功能，可在工作台上安装—个水平轴的数控转台用以加工螺旋线零件。
立式加工中心多用于加工筒单箱体、箱盖、板类零件和平面凸轮的加工。
立式加工中心具有结构简单、占地面积小、价格低的优点。
（3）龙门加工中心与龙门铣床类似，适应于大型或形状复杂的工件加工。
（4）万能加工中心万能加工中心也称五面加工中心小工件装夹能完成除安装面外的所有面的加工；具有立式和卧式加工中心的功能。
常见的万能加工中心有两种形式：一种是主轴可以旋转900既可象立式加工中心一样，也可象卧式加工中心一样；另一种是主轴不改变方向，而工作台带着工件旋转900完成对工件五个面的加工。
在万能加工中心安装工件避免了由于二次装夹带来的安装误差，所以效率和精度高，但结构复杂、造价也高[1，2]。
1.2.2按换刀形式分类（1）带刀库机械手的加工中心加工中心换刀装置由刀库、机械手级组成，换刀动作由机械手完成。
（2）机械手的加工中心这种加工中心的换刀通过刀库和主轴箱配合动作来完成换刀过程。
（3）转塔刀库式加工中心一般应用于小型加工中心，主要以加工孔为主。
加工中心常按主轴在空间所处的状态分为立式加工中心和卧式加工中心，加工中心的主轴在空间处于垂直状态的称为立式加工中心，主轴在空间处于水平状态的称为卧式加工中心。
主轴可作垂直和水平转换的，称为立卧式加工中心或五面加工中心，也称复合加工中心。
按加工中心立柱的数量分；有单柱式和双柱式（龙门式）[7]。
1.2.3按数控系统功能分类加工中心根据数控系统控制功能的不同分：有三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、六轴五联动等。
三轴、四轴是指加工中心具有的运动坐标数，联动是指控制系统可以同时控制运动的坐标数，从而实现刀具相对工件的位置和速度控制[11]。
1.2.4按工作台的数量和功能分类有单工作台加工中心、双工作台加工中心，和多工作台加工中心。
1.2.5按加工精度分类（1）普通加工中心普通加工中心，分辨率为1μm，最大进给速度15～25m/min，定位精度l0 μm左右。
（2）高精度加工中心高精度加工中心，分辨率为0.1μm，最大进给速度为15～100m/min，定位精度为2μm左右。
介于2～l0 μm之间的，以±5 μm较多，可称精密级[3]。
1.3 加工中心的主要加工对象加工中心适宜于加工复杂、工序多、要求较高、需用多种类型的普通机床和众多刀具夹具，且经多次装夹和调整才能完成加工的零件。
其加工的主要对象有箱体类零件、复杂曲面、异形件、盘套板类零件和特殊加工等五类[4-6]。
1.3.1箱体类零件箱体类零件一般是指具有一个以上孔系，内部有型腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。
这类零件在机床、汽车、飞机制造等行业用的较多。