單位代碼 學(xué)號 分 類 號 密 級 畢業(yè)論文斗笠式刀庫換刀裝置設(shè)計中心 院（系）名稱工學(xué)院機械系 專業(yè)名稱數(shù)控技術(shù) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2011 年 4月 8日 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文開題報告表課題名稱斗笠式刀庫換刀裝置設(shè)計中心課題來源教師擬訂課題類型DY指導(dǎo)教師學(xué)生姓名專 業(yè)數(shù)控技術(shù)學(xué) 號一、調(diào)研資料的準備本課題是理論研究類的題型，在做本課題時，已查閱了數(shù)控車床說明書等資料。二、論文要求大學(xué)畢業(yè)設(shè)計，是提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)的理論知識來處理實際問題的能力，是培養(yǎng)學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的一個重要的實踐性環(huán)節(jié)，是對大學(xué)三年所學(xué)知識總結(jié)與運用。因此，本環(huán)節(jié)在教學(xué)過程中有著特別重要的意義。本課題在此基礎(chǔ)上擬定而成的。本課題要求寫出斗笠式換刀裝置設(shè)計中心進行了詳細闡述。三、論文的思路與預(yù)期成果 1、論文的思路根據(jù)任務(wù)書中的要求寫篇關(guān)于斗笠式換刀裝置設(shè)計中心的論文。 （1）斗笠式換刀裝置設(shè)計中心的封面 （2）斗笠式換刀裝置設(shè)計中心的摘要及目錄 （3）斗笠式換刀裝置設(shè)計中心的正文2、預(yù)期的成果論文應(yīng)滿足以下幾點：（1）封面一份。（2）摘要及目錄一份。（3）正文一份，字數(shù)不少于五千字四、任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時間安排1-4 周 完成開題報告、文獻翻譯、文獻摘要5-6 周 完成正文五、完成論文所具備的條件因素 本人已修完機械設(shè)計、機械制圖等課程，借助圖書館的相關(guān)文獻資料，以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)等資源。指導(dǎo)教師簽名： 日期： 課題來源：（1）教師擬訂；（2）學(xué)生建議；（3）企業(yè)和社會征集；（4）科研單位提供課題類型：（1）A工程設(shè)計（藝術(shù)設(shè)計）；B技術(shù)開發(fā)；C軟件工程；D理論研究；E調(diào)研報告 （2）X真實課題；Y模擬課題；Z虛擬課題要求（1）、（2）均要填，如AY、BX等。斗笠式刀庫換刀裝置設(shè)計中心摘 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代數(shù)控機床的代表，已在機床領(lǐng)域廣泛使用。自動換刀刀庫的發(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)展出符合機床高精度、高效率、高可靠度及多任務(wù)復(fù)合等概念的獨特產(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。斗笠式刀庫一般只能存1624把刀具，斗笠式刀庫在換刀時整個刀庫向主軸移動。當主軸上的刀具進入刀庫的卡槽時，主軸向上移動脫離刀具，這時刀庫轉(zhuǎn)動。當要換的刀具對正主軸正下方時主軸下移，使刀具進入主軸錐孔內(nèi)，夾緊刀具后，刀庫退回原來的位置。關(guān)鍵詞：數(shù)控加工中心，斗笠式刀庫Rain hat type knife knife device design center library change Author :XXXTutor :XXABSTRACTSince 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.Rain hat type knife library normally only save 16 to 24 knife sword rain hat type, change cutters in the library in the sword to the spindle mobile library. Rain hat type knife library normally only save 16 to 24 knife sword rain hat type, change cutters in the library in the sword to the spindle mobile when spindle library on the library card slot cutter into the knife, spindle, when moving upwards from cutter knife library rotation. When to change tool to align the spindle, when spindle moves directly into the spindle cone hole cutter, clamping tool, return the original position knife library.Keywords: CNC processing center, rain hat type knife library目 錄1 引言11.1數(shù)控加工中心概述11.2 數(shù)控加工中心的分類21.2.1 按照機床形態(tài)分類21.2.2按換刀形式分類31.2.3按數(shù)控系統(tǒng)功能分類31.2.4按工作臺的數(shù)量和功能分類31.2.5按加工精度分類31.3 加工中心的主要加工對象41.3.1箱體類零件41.3.2復(fù)雜曲面41.3.3異形件51.3.4盤、套、板類零件51.3.5特殊加工51.4加工中心的特點51.4.1工序集中51.4.2對加工對象的適應(yīng)性強61.4.3加工精度高61.4.4加工生產(chǎn)率高61.4.5操作者的勞動強度減輕61.4.6經(jīng)濟效益高61.4.7有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化71.5換刀裝置的形式72 斗笠式刀庫2.1 刀庫主要參數(shù)72.2主軸的定位精度72.3機的初選82.4定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比92.5定各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率92.6動機的校核122.7輪傳動的計算133 斗笠式刀庫的換刀173.1刀庫動作簡介173.2Z軸的定位精度183.3PLC與NC程序的配合18致謝19參考文獻201 引 言1.1數(shù)控加工中心概述數(shù)字控制是20世紀中期發(fā)展起來的一種自動控制技術(shù)，是用數(shù)字化信號進行控制的一種方法1。采用數(shù)控技術(shù)進行控制的機床，稱為數(shù)控機床2。加工中心（Machining Center,簡稱MC）是一種備有刀庫并能自動更換刀具對工件進行多工序加工的數(shù)控機床。它是適應(yīng)省力、省時和節(jié)能的時代要求而發(fā)展起來的，它綜合了機械技術(shù)、電子技術(shù)、計算機軟件技術(shù)、氣動技術(shù)、拖動技術(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)控制機床按不同工序自動選擇和更換刀具，自動改變機床主軸轉(zhuǎn)速、進給量和刀具相對工件的運動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3。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、報警和自動停機功能，自動檢測和自我診斷功能及自適應(yīng)控制功能等4。加工中心還與載有隨行夾具的自動托板進行有機連接，并能進行切屑自動處理，使得加工中心成為柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)合自動化工廠的關(guān)鍵設(shè)備和基本單元。1.2 數(shù)控加工中心的分類1.2.1 按照機床形態(tài)分類（1）臥式加工中心 指主軸軸線為水平狀態(tài)設(shè)置的加工中心。臥式加工中心一般具有3-5個運動坐標。常見的有三個直線運動坐標(沿X、Y、Z軸方向)加一個回轉(zhuǎn)坐標(工作臺)，它能夠使工件一次裝夾完成除安裝面和頂面以外的其余四個面的加工。臥式加工中心較立式加工中心應(yīng)用范圍廣，適宜復(fù)雜的箱體類零件、泵體、閥體等零件的加工。但臥式加工中心占地面積大，重量大；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高。 （2）立式加工中心 指主軸軸心線為垂直狀態(tài)設(shè)置的加工中心。立式加工中心一般具有三個直線運動坐標，工作臺具有分度和旋轉(zhuǎn)功能，可在工作臺上安裝個水平軸的數(shù)控轉(zhuǎn)臺用以加工螺旋線零件。立式加工中心多用于加工筒單箱體、箱蓋、板類零件和平面凸輪的加工。立式加工中心具有結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、價格低的優(yōu)點。 （3）龍門加工中心 與龍門銑床類似，適應(yīng)于大型或形狀復(fù)雜的工件加工。 （4）萬能加工中心 萬能加工中心也稱五面加工中心小工件裝夾能完成除安裝面外的所有面的加工；具有立式和臥式加工中心的功能。常見的萬能加工中心有兩種形式：一種是主軸可以旋轉(zhuǎn)900既可象立式加工中心一樣，也可象臥式加工中心一樣；另一種是主軸不改變方向，而工作臺帶著工件旋轉(zhuǎn)900完成對工件五個面的加工。在萬能加工中心安裝工件避免了由于二次裝夾帶來的安裝誤差，所以效率和精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價也高。1.2.2按換刀形式分類（1）帶刀庫機械手的加工中心 加工中心換刀裝置由刀庫、機械手級組成，換刀動作由機械手完成。（2）機械手的加工中心 這種加工中心的換刀通過刀庫和主軸箱配合動作來完成換刀過程。（3）轉(zhuǎn)塔刀庫式加工中心 一般應(yīng)用于小型加工中心，主要以加工孔為主。加工中心常按主軸在空間所處的狀態(tài)分為立式加工中心和臥式加工中心，加工中心的主軸在空間處于垂直狀態(tài)的稱為立式加工中心，主軸在空間處于水平狀態(tài)的稱為臥式加工中心。主軸可作垂直和水平轉(zhuǎn)換的，稱為立臥式加工中心或五面加工中心，也稱復(fù)合加工中心。按加工中心立柱的數(shù)量分；有單柱式和雙柱式（龍門式） 。1.2.3按數(shù)控系統(tǒng)功能分類加工中心根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)控制功能的不同分：有三軸二聯(lián)動、三軸三聯(lián)動、四軸三聯(lián)動、五軸四聯(lián)動、六軸五聯(lián)動等。三軸、四軸是指加工中心具有的運動坐標數(shù)，聯(lián)動是指控制系統(tǒng)可以同時控制運動的坐標數(shù)，從而實現(xiàn)刀具相對工件的位置和速度控制5。 1.2.4按工作臺的數(shù)量和功能分類有單工作臺加工中心、雙工作臺加工中心，和多工作臺加工中心。1.2.5按加工精度分類（1）普通加工中心 普通加工中心，分辨率為1m，最大進給速度1525m/min，定位精度l0 m左右。（2）高精度加工中心 高精度加工中心，分辨率為0.1m，最大進給速度為15100m/min，定位精度為2m左右。介于2l0 m之間的，以±5 m較多，可稱精密級。1.3 加工中心的主要加工對象加工中心適宜于加工復(fù)雜、工序多、要求較高、需用多種類型的普通機床和眾多刀具夾具，且經(jīng)多次裝夾和調(diào)整才能完成加工的零件。其加工的主要對象有箱體類零件、復(fù)雜曲面、異形件、盤套板類零件和特殊加工等五類。1.3.1箱體類零件箱體類零件一般是指具有一個以上孔系，內(nèi)部有型腔，在長、寬、高方向有一定比例的零件。這類零件在機床、汽車、飛機制造等行業(yè)用的較多6。箱體類零件一般都需要進行多工位孔系及平面加工，公差要求較高，特別是形位公差要求較為嚴格，通常要經(jīng)過銑、鉆、擴、鏜、鉸、锪，攻絲等工序，需要刀具較多，在普通機床上加工難度大，工裝套數(shù)多，費用高，加工周期長，需多次裝夾、找正，手工測量次數(shù)多，加工時必須頻繁地更換刀具，工藝難以制定，更重要的是精度難以保證。加工箱體類零件的加工中心，當加工工位較多，需工作臺多次旋轉(zhuǎn)角度才能完成的零件，一般選臥式鏜銑類加工中心。當加工的工位較少，且跨距不大時，可選立式加工中心，從一端進行加工。1.3.2復(fù)雜曲面復(fù)雜曲面在機械制造業(yè)，特別是航天航空工業(yè)中占有特殊重要的地位。復(fù)雜曲面采用普通機加工方法是難以甚至無法完成的。在我國，傳統(tǒng)的方法是采用精密鑄造，可想而知其精度是低的。復(fù)雜曲面類零件如：各種葉輪，導(dǎo)風(fēng)輪，球面，各種曲面成形模具，螺旋槳以及水下航行器的推進器，以及一些其它形狀的自由曲面。這類零件均可用加工中心進行加工。銑刀作包絡(luò)面來逼近球面。復(fù)雜曲面用加工中心加工時，編程工作量較大，大多數(shù)要有自動編程技術(shù)。1.3.3異形件異形件是外形不規(guī)則的零件，大都需要點、線、面多工位混合加工。異形件的剛性一般較差，夾壓變形難以控制，加工精度也難以保證，甚至某些零件的有的加工部位用普通機床難以完成7。用加工中心加工時應(yīng)采用合理的工藝措施，一次或二次裝夾，利用加工中心多工位點、線、面混合加工的特點，完成多道工序或全部的工序內(nèi)容。1.3.4盤、套、板類零件帶有鍵槽，或徑向孔，或端面有分布的孔系，曲面的盤套或軸類零件，如帶法蘭的軸套，帶鍵槽或方頭的軸類零件等，還有具有較多孔加工的板類零件，如各種電機蓋等。端面有分布孔系、曲面的盤類零件宜選擇立式加工中心，有徑向孔的可選臥式加工中心。1.3.5特殊加工在熟練掌握了加工中心的功能之后，配合一定的工裝和專用工具，利用加工中心可完成一些特殊的工藝工作，如在金屬表面上刻字、刻線、刻圖案；在加工中心的主軸上裝上高頻電火花電源，可對金屬表面進行線掃描表面淬火；用加工中心裝上高速磨頭，可實現(xiàn)小模數(shù)漸開線圓錐齒輪磨削及各種曲線、曲面的磨削等。1.4加工中心的特點加工中心（Machining Center）是典型的集高新技術(shù)于一體的機械加工設(shè)備，它的發(fā)展代表了一個國家設(shè)計、制造的水平，因此在國內(nèi)外企業(yè)界都受到高度重視8。如今，加工中心已成為現(xiàn)代機床發(fā)展的主流方向，加工廣泛應(yīng)用于機械制造中。與普通數(shù)控機床相比，它具有以下幾個突出特點：1.4.1工序集中加工中心備有刀庫并能自動更換刀具，對工件進行多工序加工，使得工件在一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機床按不同工序，自動選擇和更換刀具，自動改變機床主軸轉(zhuǎn)速、進給量和刀具相對工件的運動軌跡，以及其他輔助功能，現(xiàn)代加工中心更大程度地使工件在一次裝夾后實現(xiàn)多表面、多特征、多工位的連續(xù)、高效、高精度加 工，即工序集中，這是加工中心最突出的特點。1.4.2對加工對象的適應(yīng)性強加工中心生產(chǎn)的柔性不僅體現(xiàn)在對特殊要求的快速反應(yīng)上而且可以快速實現(xiàn)批量生產(chǎn)，提高市場競爭能力1.4.3加工精度高加工中心同其他數(shù)控機床一樣具有加工精度高的特點，而且加工中心由于加工工序集中，避免了長工藝流程，減少了人為千擾，故加工精度更高，加工質(zhì)量更加穩(wěn)定。1.4.4加工生產(chǎn)率高零件加工所需要的時間包括機動時間與輔助時間兩部分。加工中心帶有刀庫和自動換刀裝置，在一臺機床上能集中完成多種工序，因而可減少工件裝夾、測量和機床的調(diào)整時間，減少工件半成品的周轉(zhuǎn)、搬運和存放時間，使機床的切削利用率（切削時間和開動時間之比）高于普通機床34倍，達80以上。1.4.5操作者的勞動強度減輕加工中心對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的，操作者除了操作鍵盤、裝卸零件、進行關(guān)鍵工序的中間測量以及觀察機床的運行之外，不需要進行繁重的重復(fù)性手工操作，勞動強度和緊張程度均可大為減輕，勞動條件也得到很大的改善。1.4.6經(jīng)濟效益高使用加工中心加工零件時，分攤在每個零件上的設(shè)備費用是較昂貴的，但在單件、小批生產(chǎn)的情況下，可以節(jié)省許多其他方面的費用，因此能獲得良好的經(jīng)濟效益。例如，在加工之前節(jié)省了劃線工時，在零件安裝到機床上之后可以減少調(diào)整、加工和檢驗時間，減少了直接生產(chǎn)費用。另外，由于加工中心加工零件不需手工制作模型、凸輪、鉆模板及其他工夾具，省去了許多工藝裝備，減少了硬件投資還由于加工中心的加工穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進一步下降。1.4.7有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化用加工中心加工零件，能夠準確地計算零件的加工工時，并有效地簡化了檢驗和工夾具、半成品的管理工作。這些特點有利于使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。當前有許多大型CAD/CAM集成軟件已經(jīng)開發(fā)了生產(chǎn)管理模塊，實現(xiàn)了計算機輔助生產(chǎn)管理。1.5換刀裝置的形式換刀裝置的形式有回轉(zhuǎn)刀架換刀、更換主軸換刀、更換主軸箱換刀、帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)。2斗笠式刀庫2.1 刀庫主要參數(shù)載刀量：20把主軸鼻端：刀具形式BT40換刀時間：最大換刀時間6.5s鄰刀換刀時間0.63s；相鄰刀位的刀具最大直徑：100mm；刀具最大長度：500mm；刀具最大重量：8kg；初選刀庫直徑：660mm刀盤最低轉(zhuǎn)速：60r/min選刀電機功率：0.04Kw；由于刀具形式為BT40，其刀具直徑為100mm選的刀庫直徑660mm來排列可知每把刀之間的間隔約為6mm。2.2主軸的定位精度斗笠式刀庫在換刀的過程中對主軸的定位精度的要求非常高，這是有標準刀具和主軸的結(jié)構(gòu)決定的。標注刀具有兩個對稱的定位鍵槽，應(yīng)主軸上有兩個配合鍵，這就要求主軸在換刀過程中始終定位到同一位置。只用PLC是不能實現(xiàn)上述要求，還需要主軸和NC程序配合才能實現(xiàn)。當系統(tǒng)檢測到該程序執(zhí)行M06TXX信號時，NC程序發(fā)出換刀準備和主軸定位信號，PLC控制主軸變頻使主軸定位，使主軸編碼器反饋主軸位置給NC程序，由于NC程序檢測主軸是否定位到要求范圍內(nèi)，定位完成后NC程序發(fā)出換刀開始信號并輸給PLC。2.3電動機的初選（1） 選擇電動機類型按工作要求和條件，選用三相異步電動機，電壓380V，Y型。（2） 選擇電動機的容量初選電動機型號為Y27122，其主要參數(shù)如下表2-1：表2-1 電機參數(shù)表型號額定功率滿載轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩質(zhì)量Y271220.5528202.22.3電動機輸出轉(zhuǎn)矩： Nm= Nm=1.86 Nm在此論文中、分別為軸承、齒輪傳動（包括蝸輪蝸桿）的傳動效率。取=0.98(滾子軸承), =0.97(齒輪精度為8級,不包括軸承效率)。 （3） 確定電動機轉(zhuǎn)速刀庫工作刀庫轉(zhuǎn)盤所必需滿足的轉(zhuǎn)速最低為：n = 60根據(jù)傳動比合理取值，取一級齒輪的傳動比i2,二級渦輪蝸桿減速器傳動比i20，則總傳動比合理范圍為i40，故電動機轉(zhuǎn)速約為n= in=40=24002.4定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比由選定電動機滿載轉(zhuǎn)速n和工作機主動軸轉(zhuǎn)速n,可得傳動裝置總傳動比為 （2-1）總傳動比為各級傳動比的乘積，即電動機型號為Y27122，滿載轉(zhuǎn)速n=。（1） 總傳動比由式(2-1) （2） 分配減速器的各級傳動比 按展開式布置?？紤]潤滑條件，得2，=19.5則此時的輸出轉(zhuǎn)速為2.5定各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率（1） 各軸轉(zhuǎn)速 （2-2）式中：電動機滿載轉(zhuǎn)速；電動機至軸的傳動比。以及 = （2-3） （2-4）由式（2-3）（2-4）得I軸 II軸 = = 1410 III軸 （2） 各軸輸入功率 kW （2-5） kW , （2-6） kW, （2-7）式中、分別為軸承、齒輪傳動的傳動效率。由式（2-5）（2-7）得I軸 = 0.55 ×0.98 =0.54kWII軸 = = 0.5390.980.97 =0.51kW III軸 0.51 0.40 kWIIII軸的輸出功率則分別為輸入功率乘軸承效率0.98,例如I軸輸出功率為0.53kW,其余類推。（3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 Nm （2-8）其中為電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，按下式計算： Nm （2-9）所以 = Nm （2-10） = Nm （2-11） = Nm （2-12）由式（2-8）（2-12）電動機軸輸出轉(zhuǎn)矩 = 1.86 Nm2.6動機的校核（1）轉(zhuǎn)矩校核加載在刀盤轉(zhuǎn)軸上的重力為刀庫旋轉(zhuǎn)刀架的重力，其中刀架厚度為15mm：G1=5.6××4×0.015×0.16×0.06+（-）×0.03×（-）×0.03×10=150N 刀庫轉(zhuǎn)盤的重量，其中轉(zhuǎn)盤厚度為30mm：G2=+70×24=5.6××0.15×=4560N則可得刀庫作用在軸3上的轉(zhuǎn)矩T/3 =Gd3=0.004×(4560+150)×0.06 Nm =1.13 Nm可得T/3,故此電動機的轉(zhuǎn)矩符合刀庫的設(shè)計要求。（2）轉(zhuǎn)速校核由上述計算可知電動機要滿足刀庫最低每分鐘60轉(zhuǎn)的要求，則此電動機轉(zhuǎn)速應(yīng)不低于n= in=40=2400，而此次選的電動機的轉(zhuǎn)速為n=2820，即n> n，故此電動機的轉(zhuǎn)速也滿足刀庫的轉(zhuǎn)速要求。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、轉(zhuǎn)矩、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見此電動機比較合適。因此選定電動機型號為Y2-112-2。2.7輪傳動的計算1、選擇齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 選用直齒輪加工中心為一般工作機器且輕質(zhì)載荷，故選用7級精度（GB1009588）材料選擇。選擇小齒輪材料為（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。選小齒輪齒數(shù)，傳動比為, 大齒輪齒數(shù)由設(shè)計計算公式確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值試選載荷系數(shù)1.3。計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 =0.3657 Nmm3)選取齒寬系數(shù)1。4)材料的彈性影響系數(shù) 5)按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限=;大齒輪的接觸疲勞強度極限=。6）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 = 6014101（283658）= 1.4417)取接觸疲勞壽命系數(shù)0.95;0.96。8）計算接觸疲勞許用應(yīng)力?？煽砍潭萐HSF高可靠性1.251.5一般可靠性1.001.00低可靠性0.80.7取失效概率為，有上表得S = 1得 = =計算試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。=mm=22.6mm由于機床實際的尺寸關(guān)系，這里小齒輪的分度圓直徑取為40mm2)計算圓周速度v。 v=3)計算齒寬b。 根據(jù)機床經(jīng)驗公式，齒寬為模數(shù)的68倍，這里模數(shù)先試取2，故b =（68）m = 16mm , 這里取b=20mm4)計算齒寬與齒高之比。模數(shù) 40/20 mm = 2 mm齒高 h = = 2.252 mm = 4.5 mm 5)計算載荷系數(shù)。根據(jù)v = , 7級精度，動載系數(shù) 1.06 直齒輪，1使用系數(shù)；用插值法得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，。由, 1.35；故載荷系數(shù)=1.251.0611.420 = 1.88156）計算模數(shù)m m mm = 2.26mm3、按齒根彎曲強度設(shè)計得彎曲強度的設(shè)計公式為 m確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值小齒輪的彎曲疲勞強度極限大齒輪的彎曲強度極限=取彎曲疲勞壽命系數(shù),；計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4得：=計算載荷系數(shù)K。K=1.251.0611.35=1.789查取齒形系數(shù)。 ;。 查取應(yīng)力校正系數(shù)。 ;。計算大、小齒輪的并加以比較。大齒輪的數(shù)值大。設(shè)計計算 m mm=0.81 mm故可知上面所預(yù)選的模數(shù)m=2符合設(shè)計要求。20 大齒輪齒數(shù) 4、幾何尺寸計算（1）計算分度圓直徑 =m=202=40 mm =m=402=80 mm（2）計算中心距a=（3）計算齒輪寬度根據(jù)機床實際設(shè)計取值，取=20mm,=15mm。3斗笠式刀庫的換刀3.1刀庫動作簡介刀庫的換刀動作如下：1刀庫轉(zhuǎn)到換刀坐標處如圖3.1（a）所示；2主軸準停；3刀庫前進抓舊刀，如圖3.1（b）所示；4主軸松刀5Z軸向上移動（讓出刀庫旋轉(zhuǎn)尺寸），如圖3.1（c）所示；6刀庫旋轉(zhuǎn)（選刀）。如圖3.1（d）所示7Z軸向下移動（移動至換刀位置）如圖3.1（e）所示；8主軸緊刀（抓新刀）；9刀庫后退（換刀結(jié)束），如圖3.1（f）圖3.1斗笠式刀庫換刀過程動作圖3.2Z軸的定位精度Z軸的定位精度指的是Z軸準確定位到圖3.1（c）和圖3.1（e）所示位置，NC程序是通過Raipid命令快速定位到換刀點和上升點，坐標值是通過多次實驗檢測出來的。定位完成后接近開關(guān)的信號傳輸給PLC，PLC將順序執(zhí)行下一動作。3.3PLC與NC程序的配合PLC在整個換刀過程中主要控制刀庫的正/反轉(zhuǎn)，刀庫的前進/后退，松刀/緊刀閥的動作以及換刀動作順序。主軸的的上升，下降和定位都是由NC程序配合在整個換刀過程中動作順序是由PLC控制的，利用PLC控制的，應(yīng)用PLC中的D儲存器，D儲存器放置的不同數(shù)字代表換的不同動作（參見表3.1）。表3.1換刀動作與數(shù)字D800換刀動作順序1換刀開始2氣缸前進到位3松刀完成4刀位信號讀取完畢5刀庫回轉(zhuǎn)到位6Z軸換刀點到位7緊刀完成8換刀完成從表3.1和圖3.1中可以知道，NC程序和PLC的配合應(yīng)該在D800=3和D800=5的動作。當D800=3是，動作如圖3.1（b）所示，下一動作如圖3.1（c），Z軸上升，這就要求NC程序在PLC的配合，所以當松刀完成后，PLC會發(fā)出一個信號給NC程序，NC程序?qū)⒖刂芞軸上升。當D800=5，動作如圖3.1（d）所示下一動作如圖3.1（e），Z軸下降到換刀點，這就要求NC程序和PLC配合，所以當?shù)侗P回轉(zhuǎn)到位后，PLC會發(fā)出一個信號給NC程序，NC程序?qū)⒖刂芞軸下降到換刀點。當D800=8時，環(huán)島完成，PLC會發(fā)出一個信號給NC程序，NC程序?qū)?zhí)行M06TXX后的命令。PLC和NC程序的配合體現(xiàn)在當換刀過程中需要Z軸動作時，PLC就會提前告訴NC程序，NC程序會根據(jù)PLC所給的條件判斷執(zhí)行什么命令，PLC將順序執(zhí)行下一動作。PLC和NC程序的配合在整個換刀過程中至關(guān)重要，之后配合恰到好處才能順利完成整個換刀過程。致 謝從十二月份接受課題到現(xiàn)在完成畢業(yè)設(shè)計論文，我的本科畢業(yè)設(shè)計論文一直是在我的導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下進行的，衷心的感謝我的指導(dǎo)老師給予了精心的指導(dǎo)和熱情的幫助，尤其在課題設(shè)計的前期準備階段和本人的總體的設(shè)計階段，導(dǎo)師提出許多寶貴的設(shè)計意見，在最后的修改階段老師在百忙之中抽出時間為我提供了必要的幫助，這樣使得我得以順利的完成畢業(yè)設(shè)計開發(fā)工作，在短暫的幾個月的相處時間里，老師淵博的知識，敏銳的思路和實事求是的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象，這將使得我終身受益。常老師治學(xué)態(tài)度嚴謹，學(xué)識淵博，為人和藹可親，在機械及自動化方面具有豐富的實踐經(jīng)驗，對我的實驗工作給予了很多的指導(dǎo)和幫助，使我能夠?qū)⒗碚撝械慕Y(jié)果與實際相結(jié)合。并且在整個畢業(yè)設(shè)計過程中，老師不斷對我得到的結(jié)論進行總結(jié)，并提出新的問題，使得我的畢業(yè)設(shè)計課題能夠深入地進行下去，也使我接觸到了許多理論和實際上的新問題，使我做了許多有益的思考。另外，他對待問題的嚴謹作風(fēng)也給我留下了深刻的印象。在此表示深深的謝意！參考文獻1 夏田數(shù)控加工中心設(shè)計M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20062 高德文數(shù)控加工中心M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20033 邱混城刀庫之發(fā)展趨勢與未來展望J制造技術(shù)與機床，2007，(4)：114-1154 余仲裕數(shù)控技術(shù)M北京：機械工業(yè)出版社，20035 孫漢卿數(shù)控機床維修技術(shù)M北京：機械工業(yè)出版社，20016 熊永超，陶勇國產(chǎn)數(shù)控機床現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J煤礦機械，2006，27(3)：361-3637 譚春暉加工中心換刀方式的選擇J組合機床與自動化加工技術(shù)，2004，(3)：1128 雷才洪，陳志雄.數(shù)控機床M北京：科學(xué)出版社，2005