论文总字数：17407字

摘 要

文章以完成一个独立的圆盘式刀库为目的，设计数控加工中心内使用的圆盘式刀库的不同零部件。文章开始介绍了数控加工中心机床中圆盘式刀库的使用作用，通过解析它动作的工作原理、运动节拍、动力与信号的源头，分析得到间歇运动机构是圆盘式刀库最重要的组成部分，然后据选用的机构找出合适的动力装置，分析设计各个零部件，并搭配不同传动机构，组成一个独立的圆盘式刀库装配体。文章中选择了槽轮机构，其齿数为3～18之间，惯性力矩会随着槽轮尺寸变大而变大，使得槽轮转至停止位置所产生的振动随之增大。我所设计的刀库可容纳24把刀，需要加上一对减速比为2：1的直齿圆柱轮在槽轮和刀盘主体之间，槽轮为12齿，可到达槽轮转动两圈，刀库转动一圈的目的，使24把刀有较高的定位精度。选择好槽轮机构后，文章选择电机作为动力源，到此便做完了刀库的传动系统。文章中由倒刀块和气压缸组成倒刀装置，采用圆筒型刀套。文章所诉装置相比于其它同种类装置，有着稳定性较高，冲击较小，效率高，结构简易，便于制造的优点，并且能在高速环境下工作，其弹簧装置在刀具回复时有着回刀和锁刀的作用，简单而又有效。

关键词：数控加工中心；槽轮机构；圆盘式刀库；电机

Abstract

The article aims to complete an independent disc-type tool magazine, and design the different parts of the disc-type tool magazine used in the CNC machining center. The article begins to introduce the use of disc tool magazines in CNC machining center machines. By analyzing the working principle of the action, the movement beat, the source of power and signals, the intermittent motion mechanism is the most important component of the disc tool magazine. Then, according to the selected mechanism, find the appropriate power device, analyze and design each component, and match with different transmission mechanisms to form an independent disc tool magazine assembly. The sheave mechanism is selected in the article. The number of teeth is between 3 and 18. The moment of inertia will increase as the size of the sheave becomes larger, so that the vibration generated by the sheave turning to the stop position will increase. The tool magazine I designed can hold 24 knives. A pair of straight-toothed cylindrical wheels with a reduction ratio of 2: 1 must be added between the sheave and the cutter body. The sheave is 12 teeth. The purpose of one rotation of the tool magazine is to make 24 tools with high positioning accuracy. After selecting the sheave mechanism, the article selects the motor as the power source, and thus completes the drive system of the tool magazine. The article consists of a knife block and a pneumatic cylinder, and a cylindrical knife cover is used to complete the design of the cutter head. Compared with other devices of the same type, the device in the article has the advantages of higher stability, less impact, high efficiency, simple structure and easy manufacturing, and can work in high-speed environments. Its spring device has a return when the tool returns. The function of the knife and the lock knife is simple and effective.Keywords: processing center; disc knife library; Geneva mechanism.

Keywords: CNC machining center; Geneva Drive; disc knife library; motor

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1前言 1

1.2数控加工中心 1

1.2.1、数控加工中心简介 1

1.2.2、加工中心的分类 2

1.3加工中心刀库 3

1.3.1、刀库的分类 3

1.3.2、换刀装置的形式 3

1.4本章小结 3

第二章 总体方案设计 4

2.1、前言 4

2.2、刀库设计要求 4

2.3、整体方案概括 4

2.4、本章小结 5

第三章 刀库传动系统的分析与设计 6

3.1、前言 6

3.2、刀库相关参数值 6

3.3、刀库的设计转动机构 6

3.3.1、槽轮 6

3.3.2、槽轮的校核 7

3.3.3、降低槽轮机构的运动冲击 8

3.4、电机的选择与校核 8

3.4.1、选择电机 8

3.4.2、校核电机 9

3.5、计算出各个轴的转矩、输出功率和输出转速 9

3.6、齿轮传动机构的设计和校核 10

3.7、轴的设计和校核 16

3.7.1、轴的设计： 16

3.7.2、轴的设计： 17

3.7.3、轴Ⅲ的设计： 17

3.7.4、轴Ⅳ的设计： 18

3.8、键的选择和校核 18

3.9、小结 19

第四章 刀盘部件的设计 20

4.1、前言 20

4.2、刀盘的设计 20

4.3、锁刀装置 21

4.4、倒刀装置 21

4.5、刀盘整体概述 22

4.6、小结 22

第五章 刀库工作总流程 23

第六章 结论 24

第七章 总结 25

致谢 26

参考文献 27

第一章 绪论

1.1前言

本章所叙述的内容是对数控加工中心的介绍。此次设计的圆盘式刀库用于数控加工中心，本章对于设计有一个很好的认识，有一定帮助。

1.2数控加工中心

1.2.1、数控加工中心简介

数控加工中心相比于普通机床加工效率高，自动化程度高，广泛运用于全球工业生产中，其由数控系统和机械设备组成，用于加工复杂形状的零件。数控加工中心完成对工件的多道加工工序只要通过一次装夹便能完成，加工能力强。在装夹工件后，通过事先所编写的程序，可以按所需工序自动选择并更换刀具，自主调整机床主轴的转速、进给量等加工数值，按照顺序完成一个工件的多个加工工序。因为加工中心能够集中自动地完成数道工序，减少了人工操作所带来的误差，减少了测量装夹和机床自身的调整时间，使其效率是普通机床的5到10倍，同时也大大提高了加工精度和加工效率。对比普通的数控机床优点如下：

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