30#-12T型立式加工中心盘式刀库设计【3张CAD图纸+毕业论文】

30#-12T型立式加工中心盘式刀库设计
34页 11000字数+说明书+3张CAD图纸【详情如下】
A3-刀库外形示意1.dwg
A3-刀库外形示意2.dwg
A3-刀库外形示意3.dwg
数控加工中心自动换刀机构动作过程及控制原理研究.caj
源始资料
30#-12T型立式加工中心盘式刀库设计论文.doc

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
ABSTRACT
Since 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.  
Key words: Machining centers; Tool house; NC
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
1.1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 立式数控加工中心的定义和组成部件
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。
加工中心的组成部分 同类型的加工中心与数控铣床的结构布局相似，主要在刀库的结构和位置上有区别，一般由床身、主轴箱、工作台、底座、立柱、横梁、进给机构、自动换刀装置、辅助系统（气液、润滑、冷却）、控制系统等组成。其中本次论文主要研究刀库和自动换刀装置。柜；4.刀库工作台；5.主轴箱；          6.控制面板；7.驱动电源；8.工作台装置；9.滑枕；10.床身；
1.2.1加工中心刀库的分类
加工中心刀库主要分为：斗笠式刀库,圆盘式刀库,链条式刀库。加工中心使用的刀库最常见的形式是圆盘式刀库和机械手换刀刀库。而我设计的刀库是无机械手的盘式刀库。
1.2.2盘式刀库的组成
刀库由刀盘部件、轴承、轴承套、轴、箱盖、拨
销、锁止盘、电机、凸轮、箱体和感应开关等组成.
1.2.3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]。
1.3 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。箱体类零件一般都需要进行多工位孔系及平面加工，公差要求较高，特别是形位公差要求较为严格，通常要经过铣、钻、扩、镗、铰、锪，攻丝等工序，需要刀具较多，在普通机床上加工难度大，工装套数多，费用高，加工周期长，需多次装夹、找正，手工测量次数多，加工时必须频繁地更换刀具，工艺难以制定，更重要的是精度难以保证。
加工箱体类零件的加工中心，当加工工位较多，需工作台多次旋转角度才能完成的零件，一般选卧式镗铣类加工中心。当加工的工位较少，且跨距不大时，可选立式加工中心，从一端进行加工。
1.3.2复杂曲面
复杂曲面在机械制造业，特别是航天航空工业中占有特殊重要的地位。复杂曲面采用普通机加工方法是难以甚至无法完成的。在我国，传统的方法是采用精结  论
数控技术的发展必定是未来制造业的发展方向，刀库的发展极大的左右了加工中心的发展，而盘式刀库的结构解决了刀库容量，机床加工范围等的众多问题。在传统的制造业中，大量的时间用于更换刀具、装卸零件、测量和搬运零件等非切削时间上，切削加工时间仅占整个工时中较小的比例[1]。而刀库即有此“工序集中”的特点及功能，因此数控加工特别是带刀库的加工中心是未来制造业的发展方向。
本次设计的刀库满载装刀24把，刀盘最低转速达到60r/min，满足了实际加工中节省时间的目的，提高了加工效率。通过这次比较完整的盘式刀库设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼。
致  谢
从十二月份接受课题到现在完成毕业设计论文，我的本科毕业设计论文一直是在导师教授的悉心指导下进行的，衷心的感谢我的指导老师老师给予了精心的指导和热情的帮助，尤其在课题设计的前期准备阶段和本人的总体的设计阶段，导师提出许多宝贵的设计意见，在最后的修改阶段老师在百忙之中抽出时间为我提供了必要的帮助，这样使得我得以顺利的完成毕业设计开发工作，在短暂的几个月的相处时间里，老师渊博的知识，敏锐的思路和实事求是的工作作风给我留下了深刻的印象，这将使得我终身受益。
教授治学态度严谨，学识渊博，为人和蔼可亲，在机械及自动化方面具有丰富的实践经验，对我的实验工作给予了很多的指导和帮助，使我能够将理论中的结果与实际相结合。并且在整个毕业设计过程中，教授不断对我得到的结论进行总结，并提出新的问题，使得我的毕业设计课题能够深入地进行下去，也使我接触到了许多理论和实际上的新问题，使我做了许多有益的思考。另外，他对待问题的严谨作风也给我留下了深刻的印象。在此表示深深的谢意！
参考文献
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