铣加工中心换刀机构设计含proe三维及6张CAD图
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共39页)
编号：26931739
类型：共享资源
大小：12.18MB
格式：ZIP
上传时间：2019-11-26
上传人：QQ14****9609
认证信息
个人认证
郭**（实名认证）
陕西
IP属地：陕西
50
积分
- 关 键 词：
-
加工
中心
机构
设计
proe
三维
CAD
- 资源描述：
-
铣加工中心换刀机构设计含proe三维及6张CAD图,加工,中心,机构,设计,proe,三维,CAD
- 内容简介：
-
铣加工中心换刀机构设计附录 1：外文翻译基于 CAXA 的数控加工刀具选择的研究阮晓光；袁思聪；蔡安江；张当飞，西安建筑技术大学机械工程学院，西安 710055，中国摘要：文章介绍了相比于传统加工中心刀具的数控加工中心刀具的特点，分析了数控加工刀具的选择和选择的因素。与此同时，被制造软件 CAXA2004 证明的例子，数控加工中心刀具的正确选择能充分发挥数控加工的优势,提高企业的经济效率和生产水平。关键词: 数控加工；铣刀；CAXA1 引言近年来，随着经济的高速发展，为了提高竞争力,新技术被企业有意识地应用于改造传统产业，数控机床在机械加工行业被使用得越来越广泛。在加工中心中，因为其功能齐全以及没有刀库和自动刀具改变设备，它成为了现如今在世界上被广泛生产和使用的数控机床之一1。刀具的选择在数控加工过程中是一项重要的内容，它不仅会影响数控机床的加工效率,也会直接影响加工的质量。CAD / CAM 技术的发展,可以直接在数控加工中使用 CAD 设计数据,尤其是计算机与数控机床的连接，它使整个设计过程、工艺设计和编程能在电脑上完成,不需要输出特殊工艺。现在,自动编程功能被许多 CAD / CAM 软件提供，工艺设计的相关问题通过这些软件在编程接口被提示，列如如刀具的选择,加工路径规划,切削参数的决定,编程人员，数控程序能被自动的生成以及被传送到数控机床去完成加工只要相关参数被编程人员设置2。所以，数控机床上的数控刀具的选择在人机交互状态下被完成，数控机床与传统机床形成鲜明的对比，还需要编程人员必须精通刀具选择的基本原则，在加工过程中数控机床的特性必须被充分考虑已确保刀具的选择是正确的。2 数控加工刀具的特点21 数控刀具的定义和需求数控刀具指的是与先进和高效的数控机床相匹配的各种切削刀具的总称, 它是不可或缺的关键的配套产品,传统的刀具被数控机床刀具所取代由于数控机床刀具的高效率、高精度、高速度、耐磨、高耐用性和良好的综合切削性能。数控机床刀具必须适应数控机床的高速度,高效率和高自动化程度，它一般包括通用刀具,常见的连接刀柄和一些特别的刀柄。刀柄必须连接在刀和机床电源之间，因此它能逐渐地标准化和序列化。22 数控机床刀具与传统机床刀具之间的比较与传统的机床相比,数控刀具有许多不同的需求,主要特点如下2、3:- 38 -1）高刚度、精度高、抗振和热变形小。2）快速改变刀具的互换性好。3）刀具坚固,切削性能稳定可靠。4 刀具的尺寸对于调整刀具转换的时间有所减少。5）刀具能够卷起碎片并破坏碎片以便有利于切削的消除。6）序列化、标准化有利于编程和刀具管理。7）刀具的切削效率高。8）数控刀具的加工精度高，重复定位精度高。9）刀具的在线监测和尺寸补偿系统能相应的配备。3 数控加工刀具的选择和选择时应考虑的因素3.1 数控刀具的选择工作效率能被提高，数控刀具具的正确选择数控刀具资源的合理配置能被保证, 这样不仅避免了由于个单独的刀具闲置引起的资源浪费，也避免由于频繁使用单独的刀具引起的加工精度无法被保证已经相互包含。刀具的选择应连接于数控编程的人机交互状态。刀具选择的一般规则是:安装容易调整,刚性好,耐用性和精度高。在前提的要求下加工、短刀处理应该尽快选择去提高刀具加工的刚性。当选择刀具时，刀具的尺寸必须能适应工件表面的尺寸。端铣刀通常用于处理周围的轮廓；硬质合金铣刀通常用于铣削平面；高速钢铣刀通常用于加工凸平台；镶齿硬质合金刀片通常用于粗糙表面的处理和粗加工，环形铣刀,球头铣刀，锥形铣刀通常用于加工表面的分层和改变斜角轮廓形状。因为在自由表面处理中最终的球头刀具的切削速度是零，为了保证加工精度, 加工空间往往变得非常近,所以球头工具通常用于曲面的精加工。组合刀具在加工表面的质量和切削效率方面是优于球头刀具的。在上述的前提下加工，无论是粗加工还是弧形的加工，组合刀具应当被选中。此外,刀具的耐用性是和刀具的价格相关的， 必须注意到虽然选择好的刀具会增加成本，但加工质量和加工效率也会有所提高，所以整个加工成本降低很多。在加工中心,刀库上各种刀具安装,刀具的选择和改变在任何时候根据程序的规定进行。所以标准的刀具处理必须被使用去确保钻孔，扩孔，铣削以及其它工序的刀具能快速准确地安装在机床主轴或刀库上。编程人员应该知道结构大小调整方法和调整工具的范围来确定编程时径向和轴向尺寸。目前,我们的国家在加工中心上使用TSG。工具系统的刀处理(三个规范)和锥柄(4 个规格),包括 16 种不同的刀处理。在经济型 CNC 加工过程中,因为刀的切割、测量和交换更多的是由人手动操作。因此,切割刀具的指令必须被合理安排2。3.2 刀具选择时应该考虑的因素在刀具的规格和类型的选择时，主要考虑的因素如下几点：1)生产的本质;2)机器的类型;3)数控加工的方案;4)工件的尺寸和形状;5)加工表面的粗糙度;6)加工精度; 7)工件的材料。在选择数控机床加工的刀具时,还应考虑以下几个方面的问题:1）数控刀具的类型规格和精度等级应该能够满足加工的要求，刀具材料应与工件的材料相匹配；2）良好的切削性能;3)精度高;4)可靠性高;5)高耐用性;6)良好的切削碎片和切削剥离的性能。4 刀具的选择和自动编程示例4.1 制造工程师4基于 CAXA2004 时刀具的选择如图一5所示，五角星高 45mm，直径 220mm，加工过程工艺卡如表 1 所示， 根据刀具的选择原则和选择刀具时应该考虑的因素，数控加工工艺卡如表 2 所示，其中，40 个步骤有数控铣削完成。图一 五角星的三维表面建模图表 1 加工过程卡表 2 数控加工刀具卡4.2 CAXA2004 制造工程师在自动编程加工代码生成1)生成粗加工 G 代码N10G90G54G00Z100. 000N12S25000M03N14X0. 000Y0. 000Z100. 000 N4674G00Z100. 000N4676X0. 000Y0. 000 N4678M05N4680M302）生成精加工 G 代码N10G90G54G00Z100. 000 N12S3000M03N14X0. 000Y0. 000Z100. 000 N16X 14. 303Y4. 384 N760G01Z10. 100F100 N762G00Z100. 000N764X0. 000Y0. 000N766M05 N768M30通过刀具选择的原则和刀具选择应考虑的影响因素的分析去选择合适的刀具。以下支持:减少了程序调试时间,减少了机器工作时间,减少和缩短加工时间;通过数控刀具的选择，不仅可以缩短生产时间,也可以避免重复夹紧和人工刀具带来的人为变化误差,提高加工精度和加工复杂工件的能力;直观编程的结果,加工速度快,通过切割的模拟和刀具的干涉检查,以及程序编译的成功可以大大减少机器调整时间和测试时间。5 结论数控机床在实际生产中的广泛应用,定量生产线的形成,数控编程已经成为数控加工6的关键问题。 加工中心机床是一个相对复杂的系统,程序员必须懂得在人机交互状态下根据实际情况做出正确的选择。只有对加工中心刀具的结构和选择有足够的知识和理解,才可以在实际工作中灵活使用,确保加工零件的质量和加工效率,充分发挥数控机床的优点,提高企业的经济效益和生产水平。引用1Du H w .加工中心选择和工具应用程序。上海汽车技术学院报纸,(1):2004 2WU W G,Xin Z j .金属切削和刀具的原理。北京:国防工业出版社,20093 Fan J J， Liu R X， Guo Z J.在数控机床中刀具的合理选择。现代制造技术和设备，(4):54、20074 Chen M， Liu G， Zhong J WCAXA 制造工程数控加工。北京:北京航空航天大学出版社,2006 年版5 Li C数控加工举例。沈阳:辽宁科学技术出版社,3,20056 He Z C. 数控工具和削减参数的引入。大众科学, (1):125，2010附录 2：外文原文铣加工中心换刀机构设计任务书论文(设计)题目：铣加工中心换刀机构设计工作日期：2016年12月12日 2017年05月26日1.选题依据:本题目源自生产现场，为工程结构设计类题目。加工中心换刀机构是该机床重要关键部件之一，开展其设计研究，可培养学生分析和解决问题、工程设计能力及专业软件应用能力。本课题工作量适中，难度适宜，有较好的设计实践意义。2.论文要求(设计参数):铣加工中心主要技术参数为：X，Y，Z轴的行程分别是600，300，400mm；进给精度 0.001mm；X，Y，Z轴的移动速度分别是2.5，2，1mm/min；工作台面尺寸3201000mm；脉冲当量 0.01mm/步；重复定位精度 0.01mm。设计要求： 1.铣加工中心结构设计方案；2.关键参数计算和选择；3.换刀机构三维设计；4.换刀机构控制系统设计；5.编写设计说明书；6.外文翻译一篇。3.个人工作重点:1.铣加工中心结构设计方案；2.换刀机构三维结构设计；3.换刀机构控制系统设计；4.换刀机构整套图纸表达。4.时间安排及应完成的工作:第1周：布置设计任务,明确设计要求；查阅相关资料,了解课题研究领域； 第2周：撰写开题报告；确定外文翻译文章。第3周：修改开题报告，完成文献综述。第4周：完成外文翻译，开题答辩。第5周：铣加工中心机床结构设计方案； 第6周：了解换刀机构功能、要求和结构； 第7周：换刀机构结构三维设计；第8周：换刀机构结构三维设计； 第9周：换刀机构结构三维设计；第10周：换刀机构结构三维设计；中期检查； 第11周：关键参数计算和选择；第12周：换刀机构控制系统设计； 第13周：换刀机构控制系统设计；第14周：整理资料，编写设计说明书；第15周：修改完善整套设计，评阅，准备答辩； 第16周：评阅，修改，答辩。5.应阅读的基本文献:1杨仙.数控技术M. 北京，机械工业出版社,2012. 2龚仲华.现代数控机床设计典例M. 北京，机械工业出版社,2014. 3魏杰.数控机床结构M.北京，化学工业出版社,2009. 4文怀兴.数控机床系统设计M. 北京，化学工业出版社,2011. 5刘延俊,关浩，周德繁.液压与气压传动M.北京，高等教育出版社,2007. 6王积伟,章宏甲,黄谊.液压与气压传动M. 北京，机械工业出版社,2008. 7张建民.机电一体化系统设计M. 北京，高等教育出版社,2014. 8戴夫德斯谢蒂,理查德A科尔克.机电一体化系统设计M.北京，机械工业出版社,2016.2龚仲华.现代数控机床设计典例M. 北京，机械工业出版社,2014. 9海伯勒格雷戈尔等.机电一体化图表手册M.长沙,湖南科学技术出版社,2014. 10濮良贵,纪名刚.机械设计M. 北京：高等教育出版社，2002. 11成大先.机械设计手册M.北京，化学工业出版社,2016. 12李宗斌.加工中心换刀机械手的设计与计算J.组合机床与自动化加工系统,1994（12）:2-7.13张祺,侯力,刘松等.加工中心换刀机械手控制系统研究J.组合机床与自动化加工技术,2010（8）：42-44.指导教师签字：XX教研室主任意见：同意签字：XX 2016年12月17日教学指导分委会意见：同意签字：XX 2016年12月17日 学院公章毕业论文(设计 )进度检查表第-3周工作进展情况布置设计任务即铣加工中心换刀机构设计,明确设计要求；查阅相关的 书籍文献以及资料,了解课题加工中心的研究领域；着手撰写开题报告；确定外文翻译文章。2017年04月18日指导教师意见明确了设计任务，查阅了相关资料，并且撰写开题报告，各部分比较完整，国内外发展现状部分需要再补充，文献综述论述增加标题，使论述更清楚。格式按学校规范进行修改。准备开题。指导教师(签字)：XX 2017年05月15日第-1周工作进展情况通过查阅相关资料文献，对所收集的资料进行归纳整理概括，结合自己对所研究领域的认识及了解进行修改开题报告，完成文献综述。查阅字典及英语书籍完成外文翻译，开题答辩。2017年04月18日指导教师意见修改完善了开题报告，内容较完整，国内外发展现状和趋势比较充分。重点突出，主要研究内容明确，进度安排合理可行。同意开题。翻译外文。指导教师(签字)：XX 2017年05月15日第 1周工作进展情况查阅相关资料，掌握加工中心及各部件的工作原理，提出铣加工中心机床结构设计方案；通过阅读相关书籍文献资料了解换刀机构的功能、要求和结构；2017年04月18日指导教师意见了解铣加工中心工作原理和主要结构，设计方案可行，用机构示意图表示工作方案。指导教师(签字)：XX 2017年05月15日第 3周工作进展情况通过查阅相关资料文献书籍理解换刀机构的结构原理，把数控技术和加工中心的知识相结合，确定所选用的换刀机械手，选择换刀过程的控制方式，理解液压传动的优缺点从而对换刀机构结构进行三维设计。2017年04月18日指导教师意见确定了换刀机械手工作原理和控制方式，进行了相关参数的计算和选择。指导教师(签字)：XX 2017年05月15日第 5周工作进展情况通过学习及查阅相关资料掌握加工中心换刀机构原理图及换刀机构的工作原理，明白自动换刀的全过程即抓刀，拔刀，交换主轴上和刀库上的刀具位置，插刀，复位等动作，从而对换刀机构结构进行三维设计并完成中期检查；2017年04月18日指导教师意见开展了换刀机构相关参数计算和选择，进行了零件三维设计。中期检查通过，加快进度。指导教师(签字)：XX 2017年05月15日第 7周工作进展情况查阅相关书籍资料，掌握主轴部件的主要性能，通过查阅相关的机械手册计算铣削力来选取主轴电机；然后通过查阅机械设计手册计算带传动并进行轴的刚度强度的校核计算，最后对轴承的寿命进行计算以完成关键参数的计算和选择。2017年04月18日指导教师意见开展了换刀机械手整体结构的三维设计。在主要部件的联结方式、安装定位方面需要仔细考虑，再完善。另外，核心部件要绘制二维工程图。指导教师(签字)：XX 2017年05月15日第 9周工作进展情况通过查阅及学习相关资料书籍，了解液压系统的基本组成，然后通过查阅液压传动相关书籍对液压缸直径进行选取，接着计算液压缸缸筒壁厚，最后对液压缸进行验算以完成关键参数的计算和选择。2017年04月18日指导教师意见进行了液压系统设计，整理设计资料编写设计说明书。另外外文翻译要进一步修改，与原文内容要一致，注意语言通顺性。指导教师(签字)：XX 2017年05月15日第 11周工作进展情况通过查阅书籍手册完成换刀系统的硬件设计，选取硬件并完成电气原理图以完成换刀机构控制系统设计；整理资料，编写设计说明书；修改完善整套设计，评阅，准备答辩；评阅，修改，答辩。2017年04月18日指导教师意见电气原理图要自己独立设计，硬件选择和设计要与机构保持一致。设计说明书各部分章节可行，注意表达严谨性和科学性。在参考文献要进行标注，按论文规范进行。整体设计图纸（二维工程图）在图形表达、技术要求等方面要按国标进行修改。已完成任务书要求，同意答辩。指导教师(签字)：XX 2017年05月15日过程管理评价表评价内容具体要求总分评分工作态度态度认真，刻苦努力，作风严谨32遵守纪律自觉遵守学校有关规定，主动联系指导教师,接受指导33开题报告内容详实，符合规范要求54任务完成按时、圆满完成各项工作任务43过程管理评分合计12 过程管 理评语 比较重视毕业设计工作，此阶段在校集中开展毕业设计，工作态度比较认真，工作比较刻苦努力，在教师督促和要求下比较重视工作作风的严谨性。能够自觉遵守学校相关规定，在教师要求下汇报工作进展，接受教师的指导，修改比较及时，效率和修改质量尚可。对课题了解后，查阅相关文献资料，对课题进行了研究，完成开题报告，各部分内容比较齐全，对工作重点和主要完成内容也比较明确，格式修改后符合规范要求。基本上按进度开展各项工作，中期检查进度尚可，但完成质量需要高，中后期经努力后按时完成了各项工作任务。指导教师签字:XX日期:2017-05-17指导教师评价表评价内容具体要求总分评分选题质量符合培养目标要求,有一定的研究价值和实践意义,有一定的开拓性、创新性,深度、难度适宜,工作量饱满54能力水平有较强的综合运用知识能力、科研方法运用能力、中文表达与外语能力、文献资料检索能力、计算机应用能力54完成质量文题相符,概念准确,分析、论证、计算、设计、实验等正确合理,结论明确；论文结构、撰写格式、图表等符合基本规107指导教师评分合计15 指导教 师评语 该题目源自工程实践，为工程结构设计类题目，工作量适中，难度适宜，可培养学生的工程设计能力。该同学查阅了相关文献资料，了解了传统换刀机构结构等内容，进行了三维设计。该同学专业基础知识比较扎实，能够比较分析，最后确定了计算机辅助设计软件，完成了相关设计。具有较好的中文表达能力，英文应用能力。整套设计参数选择和计算比较完整和合理，二维工程图符合国家标准规范，设计说明书内容完整，论述比较清楚，格式修改后符合规范要求。在工作创新性和独立性方面需要加强。已完成任务书要求，同意参加答辩。指导教师签字:XX日期:2017-05-17评阅人评价表评价内容具体要求总分评分选题质量符合培养目标要求,有一定的研究价值和实践意义,有一定的开拓性、创新性,深度、难度适宜,工作量饱满54能力水平有较强的综合运用知识能力、科研方法运用能力、中文表达与外语能力、文献资料检索能力、计算机应用能力54完成质量文题相符,概念准确,分析、论证、计算、设计、实验等正确合理,结论明确；论文结构、撰写格式、图表等符合基本规107评阅人评分合计15 评阅人 评语 该毕业设计选题符合本专业培养目标要求，有一定的实践意义，有一定的深度和难度，工作量偏小。XX同学在毕业设计过程中基本上能够运用所学知识解决问题，表现出一定的综合运用知识的能力、计算机应用能力、中文表达及应用能力。从毕业设计完成情况看，基本上做到了论文文题相符、概念准确，有分析、论证、计算，设计基本合理，论文结构、撰写格式、图表等基本符合规范要求。该生按时完成了毕业设计的各项工作，完成质量一般，同意参加毕业答辩。评阅人签字：XX评阅人工作单位：XX日期：2017-05-24答辩纪录 学生姓名：XX专业班级：机英131 毕业论文(设计)题目： 铣加工中心换刀机构设计答辩时间：2017年05月26日 时 分 时 分答辩委员会(答 主任委员(组长)： XX辩小组)成员委员(组员)： XX答辩委员会(答辩小组)提出的问题和答辩情况问题1：三维设计是哪部分？ 回 答： 整体结构设计问题2：换刀手、刀柄位置是自己设计的吗？ 回 答： 查手册选型的问题3：换刀机械手都可以换哪些刀具？ 回 答： 钻、铣刀，普通刀都可以问题4：加工中心都可以完成什么样的加工工艺？ 回 答： 对零件平面进行铣、钻孔问题5：竖的轴如何支承？回 答： 推力角接触球轴承、滑动轴承问题6：角接触球轴承，承受什么力？ 回 答： 径向力、轴向力问题7：同轴度误差误差分析做没有？ 回 答： 没有做同轴度误差问题8：主轴的花键起什么作用？ 回 答： 带动轴的传动问题9：位置度、对称度都控制什么？为啥不用同轴度？ 回 答： 两侧对称。为了让其对其记录人： XX2017年05月26日答辩委员会评价表评价内容具体要求总分评分自述总结思路清晰,语言表达准确,概念清楚,论点正确,分析归纳合理108答辩过程能够正确回答所提出的问题,基本概念清楚,有理论根据107选题质量符合培养目标要求,有一定的研究价值和实践意义,有一定的开拓性、创新性,深度、难度适宜,工作量饱满54完成质量文题相符,概念准确,分析、论证、计算、设计、实验等正确合理,结论明确；论文结构、撰写格式、图表等符合基本规107能力水平有较强的综合运用知识能力、科研方法运用能力、中文表达与外语应用能力、文献资料检索能力、计算机应用能力107答辩委员会评分合计33 答辩委员会评语 XX同学在毕业设计工作期间，工作努力，态度比较认真，能遵守各项纪律，表现一般。 能按时、全面、独立地完成与毕业设计有关的各环节工作，具有一定的综合分析问题和解决问题的能力。 论文立论正确，理论分析无原则性的错误，解决问题方案比较实用，结论正确。 论文使用的概念正确，语句通顺，条理比较清楚。 论文中使用的图表，设计中的图纸在书写和制作时，能够执行国家相关标准，基本规范。 能够独立查阅文献，外语应用能力一般，原始数据搜集得当，实验或计算结论准确可靠。 答辩过程中，能够简明地阐述论文的主要内容，回答问题基本正确，但缺乏深入地分析。答辩成绩： 33答辩委员会主任：XX2017年05月31日成绩评定 项目分类成绩评定过程管理评分12指导教师评分15评阅人评分15答辩委员会评分33总分75成绩等级C成绩等级按“A、B、C、D、F”记载成绩审核人签章： XX学院审核人签章： XX一、选题依据1、研究领域加工中心是指备有刀库，具有自动换刀功能，对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。本设计涉及到的研究领域是机电一体化和机构设计内容。2、论文（设计）工作的理论意义和应用价值加工中心是高度机电一体化产品，加工中心集传统的车床、铣床、钻床为一体， 在机械加工方面具有很大的作用，特别是制作零件方面，通过编程来控制加工的速度及进给量，加工出来的零件具有较高的精度，有的还带刀库可自动换刀，工作效率非常高，可以实现自动化、无人化生产操作，能带来可观的经济效益。加工中心它通过刀具的自动交换，可以一次装夹完成多工序的加工，实现了工序的集中和工艺的复合， 从而缩短了辅助加工时间，提高了机床的效率，减少了零件安装，定位次数，提高了加工精度。3、目前研究的概况和发展趋势加工中心的工作原理是根据零件图纸制定工艺方案，采用手工或计算机自动编制零件加工程序，把零件所需的机床各种动作及全部工艺参数变成机床的数控装置能接受的信息代码,并把这些代码存储在信息载体(穿孔带、磁盘等)上，将信息载体送到输入装置。读出信息并送入数控装置，或利用计算机和加工中心直接进行通信，实现零件程序的输入和输出进人数控装置的信息经过一系列处理和运算转变为脉冲信号。有的信号送到机床的伺服系统，通过伺服机构进行转换和放大，再经过传动机构。驱动机床有关零部件使刀具和工件严格执行零件程序所规定的相应运动还有的信号送到可编程序控制器中用于顺序控制机床的其他辅助动作，实现刀具自动更换。1952 年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。1962 年研制出第一台 5 轴联动加工中心。1967 年，英国首先把几台数控机床连接成具 有 柔 性 的 加 工 系 统 ， 这 就 是 所 谓 的 柔 性 制 造 系 统(FlexibleManufacturingSystem-FMS)之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。 1974 年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功能加强，发展成计算机数字控制机床(简称为 CNC 机床)，进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。我国是从 1958 年开始研究数控技术,虽然目前我国是世界上机床产量最多的国家，但数控机床的产品竞争力在国际市场中仍处于较低水平，与国外先进水平相比仍存在着较大的差距。进入 21 世纪，随着数控技术的发展，带有自动换刀系统的加工中心在现代制造业中起着愈来愈重要的作用，对加工中心的需求愈来愈多，它能缩短产品的制造周期， 提高产品的加工精度，适合柔性加工。自动换刀系统一般由刀库、机械手和驱动装置11组成。一般来说，刀库容量可大可小，其装刀数量在 20180 把之间。刀库的功能是存储刀具并把下一把即将要用的刀具准确地送到换刀位置，供换刀机械手完成新旧刀具的交换。当刀库容量大时，常远离主轴配置且整体移动不易，这就需要在主轴和刀库之间配置换刀机构来执行换刀动作。完成此功能的机构包括送刀臂、摆刀站和换刀臂，总称为机械手。具体来说，它的功能是完成刀具的装卸和在主轴头与刀库之间的传递。驱动装置则是使刀库和机械手实现其功能的装置，一般由步进电机或液压(或气液机构)或凸轮机构组成。机械手完成刀库里的刀与主轴上的刀的交换工作。由于数控加工中心的刀库容量、换刀可靠性及换刀速度直接影响到加工中心的效率，而自动换刀就是进一步压缩非切削时间，提高生产效率，改善劳动条件。所以数控机床为了能在工件一次装夹中完成多道加工工序，缩短辅助时间，减少多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。随着数控机床网络化应用的发展，数控机床的高可靠性已经成为数控系统制造商和数控机床制造商共同追求的目标，所以向高可靠性方面发展已经不可忽视。为不断满足复杂工件所提出的加工要求,多轴联动加工中心的发展也日新月异。最初的多轴联动加工中心,是在立柱上加一个连续分度头或连续转台来实现四轴联动的,但这不能解决复杂异形件加工的需要,特别是叶片与叶轮，因此五轴联动控制的加工中心和数控铣床已经成为当前的一个开发热点。五轴联动机床以其无可替代的性能优势已经成为各大机床厂家积极开发和竞争的焦点。数控系统也有了较快的发展，数控系统的发展具体表现在硬件的不断变革,操作系统的更新也十分迅速,软盘驱动器与显示器的分辨率亦同步提高,系统的可靠性更有较大延长随着网络通信功能的不断增强,加工中心的应用范围将更加广泛。步入 21 世纪，随着我国综合经济实力的快速提高，加工中心市场进入了快速发展期，汽车及其零部件、通用机械、航空航天、模具等各行业对加工中心的需求大幅上升，国产加工中心择优选择国内外数控系统、功能部件等配套件，加快了产业化步伐， 质量大幅度提高，性价比具有优势，逐步得到了国内用户的肯定和认可。同时，企业加大了产品开发研究的资金投入，一批国内急需长期依赖进口的高档加工中心，如高速加工中心、五轴加工中心等取得了突破，有的已进入批量生产。本设计所涉及的换刀机构在加工中心中起着至关重要的作用，随着科学技术的发展，世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求，超高速切削、超精密加工等技术的应用，对数控机床的各个组成部分提出了更高的性能指标。当今的数控机床正在不断采用最新技术成就，朝着高速化、高精度化、多功能化、智能化、系统化与高可靠性等方向发展。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题1) 铣加工中心结构设计方案；2) 换刀机构三维结构设计；3) 换刀机构控制系统设计；4) 换刀机构整套图纸表达。2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）1）查阅相关资料，掌握加工中心及各个部件的工作原理，提出整体设计方案；2）通过对设计进行计算，确定相关设计参数；3）对换刀装置机构进行详细设计；4）针对控制系统进行设计5）编写设计说明书。3.本论文（设计）预期取得的成果通过学习及查阅有关资料掌握加工中心工作原理及整体设计方案。把数控技术和加工中心的知识相结合，设计出符合加工需求的加工中心换刀机构。同时确保加工中心的精度、效率、自动化等综合性得到提高。使换刀机构的换刀时间有所提高，结构简单，精度增加，提高通用性和可靠性，进一步提高自动化的程度，使加工中心性能和复合性都有所提高，并且能够提高其设计价值。最终可以很好的完成设计要求，实现设计目的。三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；主要设计参数：X，Y，Z 轴的行程分别是 600，300，400mm；进给精度 0.001mm；X，Y，Z 轴的移动速度分别是 2.5，2，1mm/min；工作台面尺寸 3201000mm；脉冲当量 0.1mm/步；重复定位精度 0.1 mm。1.铣加工中心结构设计方案；2.关键参数计算和选择；3.换刀机构三维设计；4.换刀机构控制系统设计；5.编写设计说明书；6.外文翻译一篇。2.论文（设计）进度计划第 1 周：布置设计任务,明确设计要求；查阅相关资料,了解课题研究领域；第 2 周：撰写开题报告；确定外文翻译文章。第 3 周：修改开题报告，完成文献综述。第 4 周：完成外文翻译，开题答辩。第 5 周：铣加工中心机床结构设计方案；第 6 周：了解换刀机构功能、要求和结构；第 7 周：换刀机构结构三维设计；第 8 周：换刀机构结构三维设计；第 9 周：换刀机构结构三维设计；第 10 周：换刀机构结构三维设计；中期检查；第 11 周：关键参数计算和选择；第 12 周：换刀机构控制系统设计；第 13 周：换刀机构控制系统设计；第 14 周：整理资料，编写设计说明书；第 15 周：修改完善整套设计，评阅，准备答辩；第 16 周：评阅，修改，答辩。四、需要阅读的参考文献1杨仙.数控技术M. 北京，机械工业出版社,2012.2 张玉峰.浅谈我国数控机床的现状与发展趋势J. 金属加工(冷加工). 2010(21)3龚仲华.现代数控机床设计典例M. 北京，机械工业出版社,2014.4 韩越梅.加工中心自动换刀装置的研究进展J. 装备制造技术. 2010(05)5 李加明,陶卫军,冯虎田.自动换刀装置发展现状及其关键技术J. 机床与液压2013(05)6魏杰.数控机床结构M.北京，化学工业出版社,2009.7文怀兴.数控机床系统设计M. 北京，化学工业出版社,2011.8李宗斌.加工中心换刀机械手的设计与计算J.组合机床与自动化加工系统,19（12）:2-79刘延俊,关浩，周德繁.液压与气压传动M.北京，高等教育出版社,2007.10张祺,侯力,刘松等.加工中心换刀机械手控制系统研究J.组合机床与自动化加工技术,2010（8）：42-44.11 李加明,陶卫军,冯虎田.自动换刀装置发展现状及其关键技术J.机床与液压. 2013(05)12张建民.机电一体化系统设计M. 北京，高等教育出版社,2014.13 李艳生,张延恒,孙汉旭,赵顺利.自动换刀装置动态特性测试技术研究及实现J. 振动.测试与诊断. 2014(02).14 高永强,李全普,李凯.加工中心机械手换刀与主轴凸轮松刀的联动技术J. 制造技术与机床. 2011(12)15 李加明,陶卫军,冯虎田.自动换刀装置发展现状及其关键技术J. 机床与液压. 2013(05)16 Mutellip Ahmat,Iliham Abduruyim.THE MODELING AND ANALYSIS OFGEOMETRIC ERRORFOR MACHINING CENTER BY HOMOGENEOUSCOORDINATE TRANSFORMATION METHOD J. University,21，2006.17 Jui-Pin Hung,Yuan-Lung Lai,Ching-Yuan Lin,Tzu-Liang Lo.Modeling the machining stability of a vertical milling machine under the influence of the preloaded linear guideJ. International Journal of Machine Tools and Manufacture . 2011 (9)附：文献综述文献综述一、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。采用数控技术进行控制的机床，称为数控机床加工中心（MachiningCenter,简称 MC）。加工中心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。由于加工中心能集中完成多种工序， 因而可减少工件装夹、测量和调整时间，减少工件周转、搬运存放时间，使机床的切削利用率高于通用机床 34 倍，达 80%以上。所以说，加工中心不仅提高了工件的加工精度，而且是数控机床中生产率和自动化程度的综合性机床。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。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。二、数控加工中心的基本组成和工作原理加工中心自问世至今世界各国出现了各种类型的加工中心，虽然外形结构各异，但从总体来看主要由以下几大部分组成。（1）基础部分：由床身、立柱和工作台等大件组成，它们是加工中心结构中的基础部件。这些大件有铸铁件，也有焊接的钢结构件，它们要承受加工中心的静载荷以及在加工时的切削负荷，因此必须具备更高的静动刚度，也是加工中心中质量和体积最大的部件。（2）主轴部件：由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。主轴的启动、停止等动作和转速均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具进行切削。主轴部件是切削加工的功率输出部件，是加工中心的关键部件，其结构的好坏，对加工中心的性能有很大的影响。（3）数控系统：加工中心的数控系统由 CNC 装置，可编程序控制器，伺服驱动系统以及面板操作系统组成。它是执行顺序控制动作和加工过程的控制中心。CNC 装置是一种位置控制系统，其控制过程是根据输入的信息进行数据处理，插补运算以获得理想的运动轨迹信息，然后输出到执行部件，加工出所需要的工件。（4）自动换刀装置（ATC）：换刀系统主要由刀库，机械手等部件组成。如需要更换刀具时，数控系统发出指令后，由机械手从刀库中取出相应的刀具装入主轴孔内， 然后再把主轴上的刀具送回到刀库完成整个换刀动作（5）辅助装置：包括润滑，冷却，排屑，防护，冲压，气动和检测系统等部分。这些装置虽然不直接参与切削运动，但是加工中心不可或缺的部分。对加工中心的加工效率，加工精度和可靠性起着保障作用。加工中心的工作原理是根据零件图纸制定工艺方案，采用手工或计算机自动编制零件加工程序，把零件所需的机床各种动作及全部工艺参数变成机床的数控装置能接受的信息代码,并把这些代码存储在信息载体(穿孔带、磁盘等)上，将信息载体送到输入装置。读出信息并送入数控装置，或利用计算机和加工中心直接进行通信，实现零件程序的输入和输出进人数控装置的信息经过一系列处理和运算转变为脉冲信号。有的信号送到机床的伺服系统，通过伺服机构进行转换和放大，再经过传动机构。驱动机床有关零部件使刀具和工件严格执行零件程序所规定的相应运动还有的信号送到可编程序控制器中用于顺序控制机床的其他辅助动作，实现刀具自动更换。三、数控机床的发展现状数控机床是当代机械制造业的主流装备，国产数控机床的发展经历了30年跌宕起伏，已经由成长期进入了成熟期，可提供市场1,500种数控机床，覆盖超重型机床、高精度机床、特种加工机床、锻压设备、前沿高技术机床等领域，产品种类可与日、德、意、美等国并驾齐驱。特别是在五轴联动数控机床、数控超重型机床、立式卧式加工中心、数控车床、数控齿轮加工机床领域部分技术已经达到世界先进水平。其中， 五轴(坐标)联动数控机床是数控机床技术的制高点标志之一。它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工，是发电、船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工部门迫切需要的关键加工设备。五轴联动数控机床的应用，其加工效率相当于2 台三轴机床，甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资，大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。国产五轴联动数控机床品种日趋增多，国际强手对中国限制的五轴联动加工中心、五轴数控铣床、五轴龙门铣床、五轴落地铣镗床等均在国内研制成功，改变了国际强手对数控机床产业的垄断局面。从技术发展水平来看。随着“高档数控机床与基础制造装备重大专项”重点任务陆续完成，我国国产机床数控化率由“十五”末的35.5%提高到“十一五”末的51.9%。我国在数控系统方面已经开发出多轴多通道、总线式高档数控装置产品。武汉华中数控股份有限公司、沈阳高精数控技术有限公司等单位已完成50多套开放式全数字高档数控装置的生产。国产数控机床产品覆盖超重型机床、高精度机床、特种加工机床、锻压设备、前沿高技术机床等领域。特别是在五轴联动数控机床、数控超重型机床、立式卧式加工中心、数控车床、数控齿轮加工机床领域，部分技术已经达到世界先进水平。国产五轴联动数控机床品种日趋增多，五轴联动加工中心、五轴数控铣床、五轴龙门铣床、五轴落地铣镗床等均在国内研制成功，改变了国际强手对数控机床产业的垄断局面，加速了我国从机床生产大国走向机床制造强国的进程。从市场需求情况来看。目前中国是世界上最大的数控机床进口国和消费国，2010 年，中国机床消费同比增长43%，达到284.8亿美元，进口约为94亿美元，中国成为世界第一大机床消费国。虽然“十一五”期间机床行业实现了较快发展，但高档数控机床产值仅约占金属加工机床行业产值的1015%，面对巨大的消费市场，国内机床生产企业的生产能力无法满足迅速膨胀的市场需求，多数高档数控机床产品仍需大量从国外进口。国外数控机床技术发展较早，其发展现状可概括为以下几点：（1）高速高精与多轴加工成为数控机床的主流，纳米控制已经成为高速高精加工的潮流。（2）多任务和多轴加工数控机床越来越多地应用到能源、航空航天等行业。（3）机床与机器人的集成应用日趋普及，且结构形式多样化，应用范围扩大化，运动速度高速化，多传感器融合技术实用化，控制功能智能化，多机器人协同普及化。（4）智能化加工与监测功能不断扩充，车间的加工监测与管理可实时获取机床本身的状态信息，分析相关数据， 预测机床的状态，提前进行相关的维护，避免事故的发生，减少机床的故障率，提高机床的利用率。（5）最新的机床误差检测与补偿技术能够在较短的时间内完成对机床的补偿测量，与传统的激光干涉仪相比，对机床误差的补偿精度能够提高34倍，同时效率得到大幅度提升。（6）最新的CAD/CAM技术为多轴多任务数控机床的加工提供了强有力的支持，可以大幅度提高加工效率。（7）刀具技术发展迅速，众多刀具的设计涵盖了整个加工过程，并且新型刀具能够满足平稳加工以及抗振性能的要求。四、数控机床的发展趋势今后世界上数控机床将以较高的速度发展，在金切机床中几乎所有品种均可实现数控化；数控系统向高度集成(采用 64 位 CPU)、高分辨率(0.1um)、小型化方向发展I 加工中心的定位精度在 5tun 以内，主轴转速达 1 万转min 以上，最高迭 45 万转min，快速进给速度达 lOOmmin。机械加工向工序复合化、智能化方向发展。未来工厂将广泛应用数控机床、柔性加工单元和柔性加工生产线，最终实现计算机集成制造系统。工厂可以灵活地根据用户需要，在短时间内
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号