其次是刀库系统的设计在现代加工中，个零件往往需要进行多工序的加工，而单功能的数控机床只能完成单工序的加工，如车钻铣等。

因此，在制造个零件过程中，大量时间用于非切削时间上如更换刀具装卸零件测量和搬运等。

切削加工时间仅占整个工时中较小的比例。

为了缩短非切削时间，往往采用工序集中原则。

因此提出了自动换刀的问题。

能自动换刀的数控机床即加工中心。

自动换刀装置扩大了单功能数控机床的使用范围，减少生产面积。

还可使加工效率提高。

由于零件在次安装中完成多工序加工，大大减少了零件安装次数，从而进步提高了加工精度。

同济大学毕业设计论文报告纸在确定设计方案前，作者反复比较了国内外的些自动换刀系统，最终确定以目前大多数加工中心采用圆盘式刀架作为本加工中心的刀库，任意选刀方式的方案。

机械手采用单臂双爪结构。

本设计绘制了零号装配图两张，即主轴系统图和刀库系统图。

由于时间关系电气控制环节无法深入研究，故本设计中未进行电气控制环节的设计。

在总体方案确定后，作者开始实行细致的设计工作。

从机械手的结构刀套结构等细小处开始，设计了盘式刀库选刀方式机械手的运动等内容。

还在主轴系统设计中确定了立柱结构导轨形式及安装主轴系统包括主轴轴承主轴传动方式主轴准停装置的设计。

基本上说，小型加工中心的设计已初具规模。

此外，本班另组同学进行中型加工中心工作台的设计，与本设计合并在起，个现代化加工中心的机械结构已初步完成。

由于工作台的设计内容不在本设计范围内，此处仅仅略语二，不再赘述。

同济大学毕业设计论文报告纸第章概述数控机床在国民经济中的作用随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理。

其性能精度效率日益提高，因此对加工机械产品零件的生产设备机床，也相应提出高性能高精度高自动化的要求。

机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最重要的措施之。

它不仅能够提高产品质量提高生产率降低生产成本，还能大大改善工人的劳动条件。

大批量生产的产品广泛采用自动机床组合机床专用机床和专用生产线，实行多刀多面多工位同时加工，以达到高效率和自动化。

尽管需要较大的初始投资和较长的生产准备时间，但在大批量的生产条件下，分摊在每个工件上的费用较低，经济效益非常显著。

但是应用这些专用设备，生产准备周期长，产品改型不易。

因而新产品开发周期增长。

在机械产品中，单件与小批量生产占，这类产品般都采用通用机床加工。

当产品改变时，机床与工艺装备均需作响应的变换和调整，而且通用机床的自动化程度不高，难以提高劳动生产率和保证产品质量，特别是些由曲线曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠模与仿形机床，或者借助划线和样板用手工操作的方法加工，加工精度和生产效率受到极大的限制。

为了解决上述问题，种新型的数字程序控制机床应运而生，它同济大学毕业设计论文报告纸极有效地解决了上述系列矛盾，为单件小批量生产精密复杂零件提供了自动化加工手段数控机床是种高效自动化机床，用数控加工程序控制数控机床自动加工零件。

数控机床上，工件加工的全过程是由数字指令控制的，无需使用复杂的专用的工模夹具。

它能较好的解决中小批量，多品种和复杂零件加工自动化的问题，对加速产品更新换代十分有利。

数控机床与其他自动机床的主要区别在于当被加工工件改变时，除了重新装夹和更换刀具之外，只需更换新的加工程序，无需对机床做任何调整。

随着微型计算机自动控制技术的发展，数控机床和数控装置在功能和品种上都在迅速发展和提高，并且展现出更为广阔的发展前景。

工业发达国家在军工和民用部门广泛使用数控机床，年我国也开设研究数控机床。

近年来，由于引进国外的数控系统与伺服系统的制造技术，使我国数控机床在品种数量质量方面得到了迅速发展。

虽然我国与工业发达国家之间还存在着较大差距，但这种差距正随着企业技术改造的深入开展而不断缩小，发展数控机床已成为目前机床机的转速，取决于指令脉冲频率。

所以，伺服电机是以相当于指令脉冲频率的速度和指令脉冲数的位置移动主轴系统的。

在这个方式中，位置检测器设在伺服电机轴端，检测电机的回转角，而不是直接检测移动部件的移动距离，因此是半闭环方式。

伺服电机的选定所选伺服电机应满足下列条件在所有进给速度范围内包括快速移动，空载进给力矩应同济大学毕业设计论文报告纸小于电动机额定转矩。

最大切削力矩小于电动机额定转矩。

加减速时间应符合所希望的时间常数。

快速进给频繁度在希望值以内。

为了选取满足上述条件的电动机，需要进行负载扭矩计算惯量匹配计算和加减速扭矩计算。

负载扭矩计算负载扭矩是由于驱动系统的摩擦力和切削反力所引起的，可用下式表示式中电动机转矩机械部件沿直线方向移动所需的力电动机回转圈机械部件移动的距离是电动机以扭矩回转圈电动机所作的功，是以力使机械移动距离时机械所作的功。

在实际机床上，由于存在传动效率和摩擦系数等因素，滚珠丝杠克服外部载荷作等速运动所需力矩，应按下式计算η丝杠预紧力系数取预紧力同济大学毕业设计论文报告纸通常预紧力大小为轴向工作载荷的，即当难于计算时，取取丝杠螺距为加在丝杠轴向两外部载荷主轴系统丝杠取支承轴承的摩擦力矩，称启动力矩。

查表得启动力矩为。

则选用型电动机。

二惯量匹配计算为使伺服进给系统的进给执行部件具有快速响应能力，必须选用加速能力大的电动机。

通常在电动机惯量负载之间，采用下列匹配关系连轴器的惯量。

查手册得丝杠的惯量。

同济大学毕业设计论文报告纸查表知电动机的则三定位加速时最大转矩计算同济大学毕业设计论文报告纸定位加速时的最大转矩按下式计算式中快速移动时的电动机转速取加减速时间。

通常取取同济大学毕业设计论文报告纸符合要求。

滚珠丝杠螺母副的选定滚珠丝杠螺母副是回转运动与直线运动相互转换的新型理想传动装置。

在传动时滚珠与丝杠，螺母之间基本上是滚动摩擦，所以滚珠丝杠螺母副具有许多优点传动效率高。

滚珠丝杠副的传动效率很高可达，是普通丝杠传动的倍。

摩擦力小。

因为动静摩擦系数相差小，因而传动灵敏，运动平稳低速不宜产生爬行，随动精度和定位精度高。

使用寿命长。

滚珠丝杠副采用优质合金钢制成，其滚道表面淬火硬度高达，表面粗糙度值小，另外，因为是滚动摩擦，故磨损很小。

经预紧后可以消除轴向间隙，提高系统的刚度。

反向运动时无空行程，可以提高轴向运动精度。

因为滚珠丝杠副有如此多优点，所以本设计采用滚珠丝杠螺母副，所选滚珠丝杠型号为。

同济大学毕业设计论文报告纸同济大学毕业设计论文报告纸第六章刀库刀库的功能在加工中心中，刀库与机械手组成自动换刀装置，在中，刀库是最主要的部件之。

刀库的功能是储存加工工序所需的各种刀具，并按程序指令把即将使用的刀具迅速准确地送到换刀位置，同时接收主轴送来的已用刀具。

由于本设计中取送刀位置都是在刀库中固定刀位，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把刀具或刀套都能准确地停在换刀位置上。

本设计中采用电动机为刀库转动提供动力。

刀库的形式根据刀库存放刀具的数目与取刀方式，刀库可设计成多种形式。

本设计中采用盘式刀库。

因为圆盘式刀架是种简单的自动换刀装置，因此目前大多数加工中心都采用圆盘式刀架。

刀库中的刀具并不是越多越好，太大的容量会增加刀库的尺寸，使换刀时间增加。

从使用角度出发，刀库容量般为，盲目加大刀库容量，将会使刀库的利用率降低，结构过于复杂，造成不必要的浪费。

本设计中刀库容量定为把，随着生产的发展，可能会对刀具的数量提出新的要求，鉴于时间与篇幅的关系，此处不再深入探讨。

同济大学毕业设计论文报告纸刀库的选刀方式本设计采用任意选刀方式。

每个刀座都编上代码，自动换刀时，刀库旋转，使各个刀座依次经过识刀器，直到找到规定的刀座，刀库便停止旋转并将刀具送到换刀位置，等待机械手来抓取。

任意选刀方式的优点是刀库中刀具的排列顺序与工件加工顺序无关，相同的刀具可重复适用。

因此，刀具数量可少些，刀库也相应的小些。

刀套准停装置本设计中，为了保证刀套准确地停在换刀位置，需要采取如下措施定位盘准停方式。

保证刀柄槽在换刀位置上的轴向位置精度。

消除反向间隙的影响。

刀库结构自动换刀过程上工序加工完毕，主轴在准停位置，由自动换刀，其过程如下刀套下转本机床的刀库位于立柱左侧，刀具在刀库中的安装方向与主轴垂直。

换刀之前，刀库转动将待换刀具送到换刀位置，之后把带有刀具同济大学毕业设计论文报告纸的刀套向下翻转，使得刀具轴线与主轴线平行。

机械手逆时针转在机床切削加工时，机械手的手臂与主轴中心到换刀位置的刀具中心线的连线成，该位置为机械手的原始位置。

机械手换刀的第个动作是逆时针转，两手爪分别抓住刀库上和主轴上的刀柄。

刀具松开机械手抓住主轴刀具的刀柄后，刀具的自动夹紧机构松开刀具。

机械手拔刀机械手下降，同时拔出两把刀具。

交换两刀具位置机械手带着两把刀具逆时针转，使主轴刀具与刀库刀具交换位置。

机械手插刀机械手上升，分别把刀具插入主轴锥孔和刀套中。

刀具夹紧刀具插入主轴锥孔后，刀具的自动夹紧机构夹紧刀具。

机械手顺时针转液压缸返回驱动机械手顺时针转。

机械手顺时针再转同济大学毕业设计论文报告纸机械手顺时针再转，回到原始位置。

刀套顺时针上转刀套带着刀具顺时针向上转，为下次选刀做准备。

刀库结构如刀库系统图所示，当数控系统发出换刀指令后，直流伺服电动机接通，其运动经过十字联轴节蜗杆蜗轮传到刀盘，刀盘带动其上面的个刀套转动，完成选刀的工作。

每个刀套尾部有个滚子，当待换刀具转到换刀位置时，滚子进入拨叉的槽内。

同时气缸的下腔通压缩空气，活塞杆带动拨叉上升，放开位置开关，用以断开相关的电路，防止刀库主轴等有误动作。

拨叉在上升的过程中，带动刀套绕着销轴逆时针向下翻转，从而使刀具轴线与主轴轴线平行。

刀套下转后，拨叉上升到终点，压住定位开关，发出信号使机械手抓刀。

通过图中的螺杆，可以调整拨叉的行程，而拨叉的行程又决定刀具轴线相对主轴轴线的位置。

刀套的锥孔尾部有两个球头销钉。

在螺纹套与球头销之间装有弹簧，当刀具插入刀套后，由于弹簧刀的作用，使刀柄被夹紧。

拧动螺纹套，可以调整夹紧力的大小，当刀套在刀库中处于水平位置时，靠刀套上部的滚子来支承。

机械手结构同济大学毕业设计论文报告纸本机床上使用的换刀机械手为回转式单臂双手机械手。

在自动换刀过程中，机械手要完成抓刀拔刀交换主轴上和刀库