加工中心16刀盤式刀庫的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙和說明書】,含CAD圖紙和說明書,加工,中心,16,刀盤式刀庫,設(shè)計(jì),cad,圖紙,以及,說明書,仿單 文獻(xiàn)綜述 姓名： 學(xué)號： 設(shè)計(jì)課題：加工中心16刀盤式刀庫設(shè)計(jì) 摘 要：90年代以來，數(shù)控加工技術(shù)得到迅速的普及及發(fā)展，高速加工中心作為新時(shí)代數(shù)控機(jī)床的代表，已在機(jī)床領(lǐng)域廣泛使用。自動(dòng)換刀刀庫的發(fā)展儼然已超越其為數(shù)控加工中心配套的角色，在其特有的技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)展出符合機(jī)床高精度、高效率、高可靠度及多任務(wù)復(fù)合等概念的獨(dú)特產(chǎn)品。刀庫作為加工中心最重要的部分之一，它的發(fā)展也直接決定了加工中心的發(fā)展。本論文完成的是盤式刀庫的總體設(shè)計(jì)、傳動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)。刀庫是自動(dòng)換刀裝置中最主要的部件之一，其容量、布局以及具體結(jié)構(gòu)對加工中心的設(shè)計(jì)有很大影響。 16刀刀庫總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行闡述，闡述其各部件的工作原理，然后就刀庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制分章節(jié)對各個(gè)部分進(jìn)行計(jì)算與設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)針對16刀刀庫進(jìn)行設(shè)計(jì)，本盤式刀庫在小型加工中心應(yīng)用最為廣泛，根據(jù)使用的場合和實(shí)際運(yùn)用的要求，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的16刀的圓盤式刀庫，并且對它的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一定的研究。 關(guān)鍵詞：加工中心；刀庫；自動(dòng)換刀；盤式刀庫；圓盤式。 前 言： 刀庫是自動(dòng)換刀裝置中最主要的部件之一，其容量、布局以及具體結(jié)構(gòu)對加工中心的設(shè)計(jì)有很大影響。 這種刀庫在數(shù)控加工中心上應(yīng)用非常廣泛，其換刀過程簡單，換刀時(shí)間短，定位精度高；總體結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠；維護(hù)方便，成本低。本刀庫減速傳動(dòng)部分分兩級減速，一級傳動(dòng)部分采用齒輪減速裝置，二級傳動(dòng)部分采用蝸輪蝸桿減速裝置，此種設(shè)計(jì)方案可提高輸出軸的傳動(dòng)平穩(wěn)性能，即提高刀盤的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。本刀庫滿載裝刀24把，采用單環(huán)排列方式排放，按就近選刀原則選刀。 數(shù)字控制是20世紀(jì)中期發(fā)展起來的一種自動(dòng)控制技術(shù)，是用數(shù)字化信號進(jìn)行控制的一種方法。采用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行控制的機(jī)床，稱為數(shù)控機(jī)床。加工中心（Machining Center,簡稱MC）是一種備有刀庫并能自動(dòng)更換刀具對工件進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。它是適應(yīng)省力、省時(shí)和節(jié)能的時(shí)代要求而發(fā)展起來的，它綜合了機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、拖動(dòng)技術(shù)、現(xiàn)在控制理論、測量及傳感技術(shù)以及通訊診斷、刀具和應(yīng)用編程技術(shù)的高技術(shù)產(chǎn)品，將數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床的功能聚集在一臺加工設(shè)備上，且增設(shè)有自動(dòng)換刀裝置和刀庫，可以在一次安裝工件后，數(shù)控系統(tǒng)控制機(jī)床按不同工序自動(dòng)選擇和更換刀具，自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其他輔助功能；依次完成多面和多工序的端平面、孔系、內(nèi)外倒角、環(huán)形槽及攻螺紋等加工。 隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，以及各種性能良好的傳感器的出現(xiàn)和運(yùn)用，加工中心的功能日趨完善，這些功能包括：刀具壽命的監(jiān)視功能，刀具磨損和損傷的監(jiān)視功能，切削狀態(tài)的監(jiān)視功能，切削異常的監(jiān)視、報(bào)警和自動(dòng)停機(jī)功能，自動(dòng)檢測和自我診斷功能及自適應(yīng)控制功能等。加工中心還與載有隨行夾具的自動(dòng)托板進(jìn)行有機(jī)連接，并能進(jìn)行切屑自動(dòng)處理，使得加工中心成為柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)合自動(dòng)化工廠的關(guān)鍵設(shè)備和基本單元。 正文： 從換刀系統(tǒng)發(fā)展的歷史來看，1956 年日本富士通研究成功數(shù)控轉(zhuǎn)塔式?jīng)_床，美國 IBM 公司同期也研制成功了“APT”(刀具過程控制裝置)。1958 年美國 K&T公司研制出帶 ATC(自動(dòng)刀具交換裝置)的加工中心。1967 年出現(xiàn)了 FMS(柔性制造系統(tǒng))。1978 年以后，加工中心迅速發(fā)展，帶有 ATC 裝置，可實(shí)現(xiàn)多種工序加工的機(jī)床，步入了機(jī)床發(fā)展的黃金時(shí)代。1983 年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了數(shù)控刀具錐柄的國際標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)換刀系統(tǒng)便形成了統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)模式。 目前國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀系統(tǒng)中，刀具、輔具多采用錐柄結(jié)構(gòu)，刀柄與機(jī)床主軸的聯(lián)結(jié)、刀具的夾緊放松機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)方式幾乎都采用同一種結(jié)構(gòu)模式。在這種模式中，機(jī)床主軸常采用空心的帶有長拉桿、碟形彈簧組的結(jié)構(gòu)形式，由液壓或氣動(dòng)裝置提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)夾緊放松刀柄的動(dòng)作。利用這種機(jī)構(gòu)夾持刀具進(jìn)行數(shù)控加工的最大問題是，它不能同時(shí)獲得高的夾持剛度和刀具振擺精度，而且主軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主軸軸向尺寸過大，加上它的液壓驅(qū)動(dòng)裝置及刀具輔具錐柄的制造成本，使得自動(dòng)換刀系統(tǒng)的造價(jià)在機(jī)床整機(jī)中占有較大的比重。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)介紹，在刀具采用錐柄夾頭、側(cè)壓夾頭以及彈簧夾頭夾緊性能的對比實(shí)驗(yàn)中，采用彈簧夾頭夾持刀具是唯一可同時(shí)獲得高的夾持剛度和振擺精度的理想組件。采用這種夾持組件，刀具或刀具輔具可做成圓柱柄，其制造成本低，精度易保證，這對大容量刀庫降低刀具輔具的制造成本，意義更為顯著。在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上亦有采用彈簧夾頭作為刀具的夾持組件，但機(jī)床的主軸結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)方式仍然采用與上述錐柄刀具完全相同的結(jié)構(gòu)形式。采用這種結(jié)構(gòu)模式，在實(shí)際數(shù)控加工中，尤其是在需要超高速主軸、主軸的徑向、軸向尺寸都很小、沒有足夠的換刀空間的微細(xì)加工場合中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀將會是很困難的，如果實(shí)施自動(dòng)換刀那將使機(jī)床成本大幅度提高。如在 CNC 控制磨削球面銑刀的數(shù)控磨削機(jī)床上，直接由高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸，使用小直徑盤形砂輪和指形砂輪加工球面銑刀，換刀空間很小，在這種條件下，將難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。國外最新研制的內(nèi)圓磨床上采用的彈簧夾頭自動(dòng)換刀裝置售價(jià)昂貴。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，世界先進(jìn)制造技術(shù)的興起和成熟，而對作為現(xiàn)代制造業(yè)非常重要的加工中心提出了更高的要求，超高速切削、超精密加工等技術(shù)的應(yīng)用，對加工中心的組成部分提出了更高的性能指標(biāo)。 加工中心是一種綜合加工能力較強(qiáng)的數(shù)控加工設(shè)備，工件一次裝夾后能完成較多的加工工序，加工精度較高，就中等加工難度的批量工件，其效率是普通設(shè)備的5～10倍，特別是它能完成許多普通設(shè)備不能一次完成的加工。加工中心對形狀較復(fù)雜，精度要求高的單件加工或中小批量多品種生產(chǎn)更為合適，特別是對于必須采用工裝和專用設(shè)備來保證產(chǎn)品質(zhì)量和效率的工件，采用加工中心加工，可以省去工裝和專機(jī)。這為新產(chǎn)品的研制和改型換代節(jié)省大量的時(shí)間和費(fèi)用，從而使企業(yè)具有較強(qiáng)的競爭力。然而目前國內(nèi)外加工中心的生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)生產(chǎn)的加工中心大多是大、中型零件的加工。 加工中心有多種形式，常見的有盤式、鏈?zhǔn)絻煞N刀庫。 盤式結(jié)構(gòu)中，刀具可以沿著主軸的軸向、徑向、斜向按放，刀具軸向的安裝的結(jié)構(gòu)最為緊密，但為了換到時(shí)與主軸同向，有的刀具庫中刀具需要在換刀位作90度翻轉(zhuǎn)。在刀庫容量較大時(shí)，為在存放方便的同時(shí)保持結(jié)構(gòu)緊湊，可采用彈倉式結(jié)構(gòu)，目前大量的刀庫安裝在機(jī)車立柱的頂面或側(cè)面，在刀庫較大時(shí)，也有安裝在專門的地基上，以隔離刀庫轉(zhuǎn)動(dòng)造成的震動(dòng)。 盤式刀庫使用方法： 圓盤式刀庫應(yīng)該稱之為固定地址換刀刀庫，即每個(gè)刀位上都有編號，一般從1編到12、18、20、24等，即為刀號地址。操作者把一把刀具安裝進(jìn)某一刀位后，不管該刀具更換多少次，總是在該刀位內(nèi)。 （1）制造成本低。主要部件是刀庫體及分度盤，只要這兩樣零件加工精度得到保證即可，運(yùn)動(dòng)部件中刀庫的分度使用的是非常經(jīng)典的“馬氏機(jī)構(gòu)”，前后、上下運(yùn)動(dòng)主要選用氣缸。裝配調(diào)整比較方便，維護(hù)簡單。一般機(jī)床制造廠家都能自制。 （2）刀號的計(jì)數(shù)原理。一般在換刀位安裝一個(gè)無觸點(diǎn)開關(guān)，1號刀位上安裝擋板。每次機(jī)床開機(jī)后刀庫必須“回零”，刀庫在旋轉(zhuǎn)時(shí)，只要擋板靠近（距離為0.3mm左右）無觸點(diǎn)開關(guān)，數(shù)控系統(tǒng)就默認(rèn)為1號刀。并以此為計(jì)數(shù)基準(zhǔn)，“馬氏機(jī)構(gòu)”轉(zhuǎn)過幾次，當(dāng)前就是幾號刀。只要機(jī)床不關(guān)機(jī)，當(dāng)前刀號就被記憶。刀具更換時(shí)，一般按最近距離旋轉(zhuǎn)原則，刀號編號按逆時(shí)針方向，如果刀庫數(shù)量是18，當(dāng)前刀號位8，要換6號刀，按最近距離換刀原則，刀庫是逆時(shí)針轉(zhuǎn)。如要換10號刀，刀庫是順時(shí)針轉(zhuǎn)。機(jī)床關(guān)機(jī)后刀具記憶清零。 （3）固定地址換刀刀庫換刀時(shí)間比較長國內(nèi)的機(jī)床一般要8秒以上（從一次切削到另一次切削）。 （4）圓盤式刀庫的總刀具數(shù)量受限制，不宜過多，一般40#刀柄的不超過24把，50#的不超過20把，大型龍門機(jī)床也有把圓盤轉(zhuǎn)變?yōu)殒準(zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，刀具數(shù)量多達(dá)60把。 小 結(jié) 經(jīng)過一段時(shí)間的資料收集和整理，我對盤式刀庫有了一定的了解。同時(shí)我也進(jìn)一步的認(rèn)識了它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，初步形成了本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路，明確了設(shè)計(jì)方向。由于我閱歷有限，因而對資料的收集整理工作做得有些不足。在收集整理中發(fā)現(xiàn)自己的知識很明顯不夠用，且有些內(nèi)容也是我從未接觸的，但我相信這次資料的整理對今后的設(shè)計(jì)工作意義重大，在以后的工作中完善開拓思路，爭取完成一份完美的成果。 參考文獻(xiàn) [1]鄭洪生．氣壓傳動(dòng)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985．6． [2]《實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》編寫組．實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994．1． [3]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004．8． [4]古文生.數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.6. [5] 彭文.槽輪機(jī)構(gòu)在加工中心鼓輪式刀庫上的應(yīng)用 [J]. 機(jī)械工程師，1999，1 [6] Edward R C. Finite element analysis in manufacturing engineering.New York:McGraw-Hill，1991. [7] Martins P A F,Barata M J M.Model 3—a Three-Dimensional Mesh Generation [J]. Computer ＆ Structure,1992。 [8] 邱宣懷.機(jī)械設(shè)計(jì) 北京：高等教育出版社 2000：194-267 [9] 張建中.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社 1999.6 [10] Panasonic 交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 MINASA 系列使用說明書 [11] 徐正平.CIMT2001 加工中心評述 [J]. 制造技術(shù)與機(jī)床，2001，6 [12] 劉利. FPC-20VT 型立式加工中心[J]. 機(jī)械制造，1994，7 [13]范思沖.畫法幾何及機(jī)械制圖 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2004.6