2924 加工中心自動換刀系統(tǒng)設計1,加工,中心,自動,系統(tǒng),設計 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）開題報告題目名稱 加工中心自動換刀系統(tǒng)設計（盤式）——刀庫設計學生姓名 李清泉 專業(yè)班級 機制 10 升 1 班 學號 0816101026一、 選題的目的和意義：加工中心（Machining Center,MC）是適應省力、省時和節(jié)能的時代要求而迅速發(fā)展起來的自動換刀數(shù)控機床，它是綜合了機械技術、電子技術、計算機軟件技術、拖動技術、現(xiàn)代控制理論、測量及傳感技術以及通信診斷、刀具和編程技術的高科技產(chǎn)品。由于加工中心能集中完成多種工序，因而可減少工件裝夾、測量和調(diào)整時間，減少工件周轉(zhuǎn)、搬運存放時間，使機床的切削利用率高于通用機床 3 倍～4 倍，所以說，加工中心不僅提高了工件的加工精度，而且是數(shù)控機床中生產(chǎn)率和自動化程度最高的綜合性機床。1958 年，美國卡尼，特雷克（Kearney&Trecker）公司首次把銑、鉆、鏜等多種工序集中于一臺數(shù)控機床上，通過換刀方式實現(xiàn)連續(xù)加工，成為世界上第一臺加工中心。該產(chǎn)品出現(xiàn)后，銷路驚人，引起了日、德、美、英、法、意等先進工業(yè)國家的高度重視，競相開發(fā)生產(chǎn)，不斷擴大和完善機床的功能，成為數(shù)控機床中發(fā)展最快、需求量最大的商品之一。如今，世界上出現(xiàn)了立式、臥式、龍門式、落地式等各種加工中心，據(jù)不完全統(tǒng)計，大約有 1000 多個品種規(guī)格。未來加工中心的發(fā)展動向是高速化、進一步提高精度和愈發(fā)完善的機能。加工中心是數(shù)控機床的代表，是高新技術集成度高的典型機電一體化機械加工設備，我國的加工中心從 70 年代開始，已有很大發(fā)展，但技術、品種和數(shù)量上都還遠不能適應我國經(jīng)濟、技術發(fā)展的需要。隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，推動了模具制造業(yè)、機械加工業(yè)的巨大發(fā)展，使得數(shù)控機床的使用越來越普遍，而加工中心更是以其高自動化程度得到廣泛應用。然而，目前市場上生產(chǎn)和銷售的都是以大、中型的加工中心為主，小型加工中心幾乎是空白，而機械加工業(yè)、小型模具的制造、工科院校、技工學校等對小型加工中心存在著大量的需求。為加速我國加工中心的發(fā)展，需進一步加強對加工中心的研究、設計、制造和應用。2二、 國內(nèi)外研究綜述：在加工中心中，刀庫和機械手組成自動換刀裝置（Automatic Tool Changer,簡稱 ATC） ，而自動換刀裝置的好壞，將直接影響加工中心的好壞，從目前情況看，加工中心的主機部分基本定型，變化不大，但自動換刀裝置種類繁多，五花八門，是最難搞好的部分。它是加工中心的象征，又是加工中心成敗的關鍵環(huán)節(jié)。因此各加工中心制造廠家都在下大力研制動作迅速、可靠性高的自動換刀裝置，以求在激烈的競爭中取得好效益，正因為自動換刀裝置是加工中心的核心內(nèi)容，各廠家都在保密，極少公開有關資料，尤其機械手這部分更是如此。刀庫的形式和容量主要是為滿足機床的工藝范圍，目前常見的刀庫類型如下：（1） 盤式刀庫 此刀庫結(jié)構(gòu)簡單，應用較多。此換刀裝置的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，換刀可靠性較好，缺點是換刀時間長，適用于刀庫容量較小的加工中心上采用。（2） 鏈式刀庫 此刀庫結(jié)構(gòu)緊湊，刀庫容量較大，鏈環(huán)的形狀可根據(jù)機床的布局制成各種形狀，也可將換刀位突出以便于換刀，能充分利用機床的占地空間，通常為軸向取刀，位置精度較低，造價也較高。（3） 格子箱式刀庫 結(jié)構(gòu)緊湊，刀庫空間利用率高，換刀時間較長。布局不靈活，通常刀庫安裝在工作臺上，應用者較少。（4） 直線式刀庫 刀庫容量少，一般在十幾把左右，多用于自動換刀數(shù)控車床，鉆床上也有采用。目前常見的換刀機械手類型有：①單臂單手式機械手 結(jié)構(gòu)較簡單，換刀各動作均需順序進行，時間不能重合，故換刀時間較長。②雙手式機械手 向刀庫還回用完的刀具和選取新刀，均可在主軸正在加工時進行，故換刀時間可較短。③回轉(zhuǎn)式單臂雙手機械手 這類機械手可以同時抓住和拔、插位于主軸和刀庫里的刀具。與單臂單手式機械手相比，可以縮短換刀時間。應用最廣泛，形式也較多。④多手式機械手 使用者較少。3三、 畢業(yè)設計（論文）所用的主要技術與方法：1、咨詢導師，查閱有關文獻和資料，掌握加工中心的基本結(jié)構(gòu)、工作原理。2，總體方案確定。3、換刀機械手的結(jié)構(gòu)設計。4、傳動部分設計。5、機械手換刀過程。6、繪制裝配圖、零件圖，完成設計說明書。四、 主要參考文獻與資料獲得情況：[1] 機床設計手冊編寫組.機床設計手冊（第三冊）.北京：機械工業(yè)出版社，1986[2] 廉元國，張永洪編.加工中心設計與應用.北京：機械工業(yè)出版社，1995[3] 依蘭 歐克拉，比京 克.數(shù)控平面加工中心輪式刀庫自動換刀裝置的設計.成都??紡織高等專科學校學報，2000[4] 沙杰編.加工中心結(jié)構(gòu)、調(diào)試與維護.北京：機械工業(yè)出版社，2003[5] 王愛玲主編.現(xiàn)代數(shù)控機床.北京：國防工業(yè)出版社，2003[6] 林宋，田建君編.現(xiàn)代數(shù)控機床.北京：化學工業(yè)出版社，2003[7] 曹秋霞，馬國亮.小型立式加工中心圓盤式刀庫的設計.機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2005[8] 向金林.TH7130 立式加工中心自動換刀系統(tǒng)的設計.裝備制造技術，2006[9] 黃澤正，劉沖，陳志輝.加工中心自動換刀裝置的設計.機械工程與自動化，2007[10] 陳芳，李繼中.盤式刀庫加工中心自動換刀系統(tǒng)控制.機械設計與制造，2007[11]蔡厚道.數(shù)控機床構(gòu)造.北京：北京理工大學出版社，20074五、 畢業(yè)設計（論文）進度安排（按周說明）第 1～4 周 畢業(yè)實習，收集資料，完成開題報告。第 5～8 周 完成實習報告，總體方案設計，初步完成設計計算，外文翻譯。第 9～13 周 完成總裝圖和零件圖的繪制和設計說明書。第 14～15 周 修改和完善，準備畢業(yè)答辯。