论文总字数：17860字

摘 要

本文的目的是对数控加工中心机床中圆盘式刀库的各个零部件进行设计，并在最后形成一个完整的独立的圆盘式刀库装配体。本文首先介绍了圆盘式刀库在数控加工中心机床中的作用，并分析其动作的节拍、机械原理、动力来源、信号来源，得到圆盘式刀库的核心机构是间歇运动机构，接着根据所选的机构选出动力装置，搭配各种传动机构，然后对各个零部件进行仔细的分析设计，形成一个完整的独立的圆盘式刀库装配体。本文首先选用了槽轮机构，槽轮机构的齿数z在3～18之间，过大会使槽轮尺寸变大，惯性力矩就随之变大，在槽轮转至要需要停止的位置要停止时振动也就大。刀库容量是24把刀，故在槽轮和刀盘主体之间加上一对减速比为2：1的直齿圆柱轮，槽轮选择12齿，来实现槽轮转两圈，刀库主体转一圈，实现24把刀的准确定位。在槽轮机构选好后，本文选择了电机作为动力源，这样就完成了刀库的传动系统设计。本文中刀套采用圆筒型，倒刀装置由气压缸和倒刀块组成，这样大致的刀盘部分也完成了设计。本文中所诉装置对比其它同类装置的优点在于槽轮机构冲击小，工作平稳性较高，机械效率高，可以在较高转速下工作，且结构简单，易制造，倒刀装置简单、方便、精确，在刀具回复时的弹簧装置更是同时起到了锁刀和回刀的双重作用，简单实用。

关键词：加工中心；圆盘式刀库；槽轮机构

CNC machining center tool magazine design

Abstract

The purpose of this paper is to design various parts of the disc CNC machining center machine tool magazine, and form a complete independence of the disc knife library assembly in the finally. This paper first introduces the role of disc cutter in NC machining center machine tool, and analyze its action beats, mechanical principle, power source, signal source, getting the core mechanism of disc type tool magazine is an intermittent motion mechanism, and then choose the power device according to the selected institutions, with a variety of transmission mechanism, and then analysis and design of each part carefully, forming a complete independence of the disc knife library assembly. This paper chooses the Geneva mechanism, Z number of Geneva Mechanism between 3 in 18, when the number of Z is too big, the size of groove wheel, moment of inertia will be bigger, the vibration we need to make the groove wheel be the position of the stop will be large. While the tool storage capacity of mine is 24 knife, therefore, plus a pair of reduction ratio of 2:1 spur wheel between the wheel and the cutter body, the groove wheel 12 teeth, to realize the slot rotation two laps, the knife body turn, accurate positioning of the realization of the 24 knife. In Geneva mechanism selected, the motor as power source, thus completing the design of transmission system of the knife. This paper is using the cylindrical, inverted knife device consists of pneumatic cylinder and the knife block, so the cutter part also completed the design. In this paper the advantages compared with other similar devices v. device is the impact of Geneva Mechanism of small, high stability, high mechanical efficiency, can work at a higher speed, and has the advantages of simple structure, easy to manufacture, but simple, convenient, accurate cutting device, the spring device in the tool response is more also played a dual effect of lock knife and knife, simple and practical.

Keywords:processing center;disc knife library; Geneva mechanism

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 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 数控加工中心发展历史 1

1.2.3 数控加工中心的现状与发展 2

1.2.4 加工中心在国内的发展历史及现状 2

1.2.5 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 小结 4

第二章 总体方案设计 5

2.1 引言 5

2.2 刀库方案比较 5

2.3 整体方案简述 6

2.4 小结 6

第三章 刀库传动系统的设计 7

3.1 前言 7

3.2 刀库有关参数的设定 7

3.3 刀库转动机构的设计 7

3.3.1 槽轮的参数设计 7

3.3.2 槽轮的校核 9

3.3.3 减小槽轮机构运动冲击的方法 10

3.4 电机的选择和校核 10

3.4.1 电机的选择 10

3.4.2 电机的校核 11

3.5 确定各轴的输出转速、输出功率和转矩 11

3.6 齿轮传动机构的设计和校核 12

3.7 轴的设计和校核 17

3.7.1 轴的设计 17

3.7.3 轴Ⅲ的设计 18

3.7.4 轴Ⅳ的设计 19

3.8 键的选择和校核 19

3.9 小结 20

4.1 前言 21

4.2 刀盘的设计 21

4.3 锁刀装置 21

4.4 倒刀装置 22

4.5 刀盘整体概述 23

4.6 小结 23

第五章 刀库工作总流程 24

结论 25

致谢 26

参考文献 27

附录 28

第一章 绪论

1.1 引言

本章的主要内容在于对本次毕业设计圆盘式刀库设计的背景加工中心做一个简单的了解，对加工中心的起源、发展，国内外的现状及未来的发展趋势都有一个很好的认知，对设计起到一定的作用。

1.2 数控加工中心

1.2.1 数控加工中心简介

作为对复杂工件进行加工处理的数控加工中心（CNC），由机械设备和数控系统的相辅相成使它具备自动化功能，它的特点是效率高,同时为符合节约能源、节省时间和精力的现代需求,从而使这种具备自动换刀功能的自动化数控机床飞速成长。加工中心之所以能实现只要一次定位工件就可以对该工件进行多个工序的加工，都来源于它具有能储存刀具的刀具库，并能依照加工程序自主换刀。加工中心的控制系统能使主轴转速，背吃刀量，切削速度和进给速度，进给量与刀具的坐标位置都能根据人工设定的加工程序进行自动更改，使它能对工件待加工表面进行逐步加工。由于加工中心不用像普通机床那样重复更换刀具，并能使每一个加工工序之间保持连贯，使它大大缩短了加工前的调试准备时间，同时加工效率随之提高。加工中心的几大优越性如下：

(1) 全封闭/半封闭防护。

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