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加工中心自动换刀系统的研究 专业班级 11机械1班 学 号 0802110113 学生姓名 张宇鹏 摘要 本文介绍了数控加工中心的结构、工作原理和控制方法，设计出加工中心的刀库装置。根据加工中心刀库的工作原理，确定结构与技术参数并给出结构设计方案，设计出一套符合技术要求的刀库，具有工作效率高、刚性好、使用寿命长等特点 关键词：数控中心，刀库，自动换刀 1.前言 2012年，我国经济发展速度放缓，工业增长的乏力给整个加工中心行业产生了重大影响，现代社会，加工中心行业产能过剩所带来的负面效应开始显现。下一阶段行业将通过兼并重组吸收掉一批小厂家、淘汰一批落后企业、转移一批加工中心到国外、提高产品质量。这样既解决了产能过剩问题，又提高了加工中心行业整体水平。形式多样，不同类型在组成上虽有所差别，但却有许多相似之处。下面以XK5040A型数控立式升降台铣床为例介绍其组成情况。锯040A型数控立式升降台铣床配有四3MA数控系统，采用全数字交流伺服驱动。该机床由6个主要部分组成．即床身部分，铣头部分，工作台部分，横进给部分，升降台部分，冷却、润滑部分。1）高的传动精度与定位精度??这是加工中心进给系统最重要的性能指标。普通精度级的定位精度目前已达0.005～0.008mm/300mm，精密级的定位精度已达0.0015～0.003mm/全行程，重复定位精度也提高到了1m?。传动精度直接影响机床加工轮廓面的精度，定位精度直接关系到加工的尺寸精度。? 2）宽的进给调速范围??为保证加工中心在不同工况下对进给速度的选择，进给系统应该有较大的调速范围。普通加工中心进给速度一般为几mm～几万mm?/min；低速定位要求速度能保证在0.1mm/min左右；快速移动速度则高达几十m/min到几百m/min。???? ? 3）快的响应速度??所谓快速响应，是指进给系统能快速的跟踪指令信号的变化，并能迅速趋于稳定。为此，应减小传动中的间隙和摩擦以及系统的转动惯量，增大传动刚度，从而可提高进给伺服系统的快速响应能力。 因此加工中心的传动系统选择为直线进给传动系统，可以多方面的满足机床的硬性指标的要求。 2.2 刀库 刀库是用来储存加工刀具及辅助工具的，是自动换刀装置中最主要的部件之一。由于多数加工中心的取送刀具位置都是在刀库中某一固定刀位，因此刀库还需要有使刀具运动的机构来保证换刀的可靠性。刀库中刀具的定位机构是用来保证要更换的每一把刀具或刀套都能准确地停在换刀位置上。 加工中心刀库的形式很多，结构也各不相同，最常用的有鼓盘式刀库、链式刀库和格子盒式刀库。 2.2.1 鼓盘式刀库 鼓式刀库结构紧凑、简单，在钻削中心上应用较多。一般存放刀具不超过32支。图2-1为刀具轴线与鼓盘轴线平行布置的刀库，其中图(a)为径向取刀形式，图(b)为轴向取刀形式。(c)为刀具径向安装在刀库上的结构，(d)为刀具轴线与鼓盘轴线成一定角度布置的结构。 图2-1 鼓盘式刀库 2.2.2 链式刀库 在环形链条上装有许多刀座，刀座的孔中装夹各种刀具，链条由链轮驱动。链式刀库适用于刀库容量较大的场合，且多为轴向取刀。链式刀库有单环链式和多环链式等几种，如图2-2(a)，(b)所示。当链条较长时，可以增加支承链轮的数目，使链条折叠回绕，提高空间利用率(如图2-2(c)所示)。 图2-2 几种链式刀库 2.2.3 格子盒式刀库 图2-3所示为固定型格子盒式刀库。刀具分几排直线排列，由纵、横向移动的取刀机械手完成选刀运动，将选取的刀具送到固定的换刀位置刀座上，由换刀机械手交换刀具。由于刀具排列密集，因此空间利用率高，刀库容量大。 图2-3 固定型格子盒式刀库 1－刀座；2－刀具固定板架；3－取刀机械手横向导轨； 4—取刀机械手纵向导轨；5—换刀位置刀座；6—换刀机械手 2.3 加工中心自动换刀装置 加工中心自动换刀装置的形式多种多样。除利用刀库进行换刀外，还有自动更换主轴箱、自动更换刀库等形式。其中利用刀库实现换刀，是目前加工中心大量使用的换刀方式。由于有了刀库，机床只要一个固定主轴夹持刀具，有利于提高主轴刚度。独立的刀库，大大增加了刀具的储存数量，有利于扩大机床的功能，并能较好地隔离各种影响加工精度的干扰。 刀库换刀按换刀过程中有无机械手参与分为有机械手换刀和无机械手换刀两种情况。有机械手的系统在刀库配置、与主轴的相对位置及刀具数量上都比较灵活，换刀时间短。无机械手方式结构简单，只是换刀时间较长。 加工中心上所需更换的刀具较多从几支到几十支，甚至上百支，故通常采用刀库形式。由于加工中心上自动换刀次数比较频繁，故对自动换刀装置的技术要求十分严格。 2.3.1 自动换刀装置的形式 各种加工中心的自动换刀装置的结构