加工中心圆盘式刀库设计

论文总字数：15744字

摘 要

对于加工中心来说，刀库是非常重要的组成部分，它的容量、结构安排对于整个加工中心的设计都有着非常重要的意义。

论文通过对加工中心的探讨引出刀库的设计与发展问题，进而通过对不同类型的刀库进行分析比较提出论文的主题，即圆盘式刀库的设计。24刀刀库在中小型加工中心的应用比较广泛，根据实际工作的需要，设计相应的24刀刀库的结构，并对它的控制系统进行设计。

论文主要部分分几大块描述，首先是描述刀库的工作原理，然后就刀库的结构设计与控制分章节对各个部分进行设计与计算。

刀库的结构设计是本次论文研究的最主要问题，驱动力由伺服电机提供，传动机构为蜗轮蜗杆传动，提升机构由液压油缸、拨叉、感应器等组成，控制部分则是基于PLC的程序控制。

关键词：加工中心；刀库；传动机构；液压

The Design Of The Disc-type Tool Storage In Machining Center

Abstract

As a machining center,tool storage is the most important components .Its capacity and structure have great significance to the design of machining center.

Thesis draw forth the issues of designing and developing of the tool storage by discussing machining center.The more discuss is the theme of this thesis-the disc-type tool storage ,by analyzing different kind of tool storages.24-tool tool storage is used in the small and machining center widely,design homologous structure for 24-tool tool storage based on the practical situation ,and design its system of control.

The first main part of this thesis is the discribe of the operating principle of the disc-type tool storage.Then,this thesis carry on different design and calculation in the aspect of the different structures design and control of the tool storage.

The design of the structure is the emphasis of this thesis,the driving force is offered by servo motor,the part of transmission is constitute of worm and worm gear,the organization of the promoting include hydraulic cylinder 、shifting fork and inductor and so on,the control part is the procedure based on the PLC.

Key words: Machining center；Tool storage；Transmission mechanism；Hydraulic cylinder

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1前言 1

1.2加工中心介绍 1

1.2.1加工中心的历史发展 1

1.2.2加工中心组成结构 2

1.3本文课题-加工中心圆盘式刀库设计 3

1.3.1刀库的种类 3

1.3.2本文设计刀库 4

1.4 其他结构介绍 5

1.4.1 驱动机构 5

1.4.2 传动机构 5

1.4.3 提升机构 5

第二章 驱动机构的设计 6

2.1刀库负载扭矩Tf的计算 6

2.2刀库加速扭矩Ta（N.m）的计算 6

2.3驱动电机输出扭矩TD的计算 7

第三章 传动机构设计 8

3.1 联轴器的选择 8

3.2 蜗轮、蜗杆轴及轴承的设计 8

3.2.1 蜗轮、蜗杆的选用 9

3.2.2 蜗轮、蜗杆轴承的选择 9

3.2.3 轴承校核 10

第四章 刀库结构设计 11

4.1 刀盘的设计 11

4.2 刀套设计 11

4.3 刀架设计 12

第五章 提升机构的设计 13

5.1 液压系统设计 13

5.1.1 液压缸载荷的组成和计算 13

5.1.2 液压缸内径与其他尺寸的计算 14

5.1.3 液压缸长度计算 15

5.2 拨叉的设计 16

第六章 控制系统设计 17

6.1 关于PLC的简单介绍 17

6.2 本次课题自动换刀系统设计 17

6.2.1 自动换刀主程序设计 17

6.2.2 自动换刀接线图布置 19

6.2.3 控制系统梯形图与PLC程序单 20

第七章 小结 21

致谢 22

参考文献 23

第一章 绪论

本章从对加工中心的介绍（包括发展历史、组成结构、分类、主要优点和发展趋势）引出本文的研究课题，即圆盘式刀库的设计，进而对独立刀库的各个部分进行介绍。

1.1前言

数控机床的发展已经有大半个世纪的时间了，最初是从美国帕森斯公司为了答应美国空军的要求（即研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备）开始的。根据考察当时的设备，一般不具有加工多样性且精度要求高的板型的能力，由此提出了使用计算机控制机床的想法。上世纪四十年代末，该公司和美国麻省理工学院伺服机构研究室合作，在后者的协助下开始数控机床的研究，于1952年完成了具有历史意义的三坐标数控铣床，这种数控铣床是由大型的立式仿形铣床改造而来，此后不久时间内便开始投入生产。多品种、小批量的机械加工是这种机床的巨大优势，它的出现使得设备在柔性、自动化和效率上跨入一个新的时代。1958年，集多工序加工于一身的加工中心问世了；使得加工的工件品种更多、数量更大；增强了数控机床的功能，也补充了一些新功能，这些功能包括自动换刀、自动换工件、自动检测等，这在自动化程度和加工效率上又更进了一步，使得长久以来机械加工离不开人的情况得到改变。

作为数控机床的普遍代表，加工中心是高新技术集成度高的机械加工设备，受到全世界特别是发展中国家的普遍亲睐，装备制造业的大力发展，加工设备的种类和数量的增加，所以当今世界最引人注目的机械加工产品便是数控加工中心。

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