（毕设全套）加工中心自动换刀机构设计（含CAD图纸）

目前，加工中心的自动换刀装置大都采用有机械手换刀方式，因为有机械手换刀装置在刀库的配置与主轴的相对位置及刀具数量确定上都比较灵活，机械手数量和换刀形式比较随意，换刀时间比较短，应用广泛。

换刀机械手的形式有单臂式双臂式回转式和轨道式等，而常用双臂式机械手的手爪结构形式又分为钩手抱手伸缩手和叉手等。

加工中心换刀机械手作为数控机床的个重要的功能部件，它在国内外的数控机床制造领域中已受到广泛的重视。

目前，在国外的换刀时间已达到.秒，的换刀时间也达到了.秒左右，国内也出现了立卧两用凸轮式换刀机械手和用于五轴联动的换刀机械手的研究。

加工中心换刀机械手的主要任务是，完全模拟人手的换刀动作，给机床主轴与弹簧夹头提供相对转动实现夹紧放松刀具的动作。

机械手应具备足够的转矩，同时还应使机械手具备结构紧凑占据空间小的特点，以适应不同类型机床的换刀空间。

随着机械加工业的发展，制造行业对加工中心换刀机械手的需求量会越来越大。

.研究的主要内容加工中心换刀机械手的设计是在实现手指夹紧手臂伸缩手架伸缩以及手架旋转运动的基础上，实现其准确快速可靠稳定的换刀。

设计得主要内容如下根据目前常用的加工中心换刀机械手的换刀方式，对手臂伸缩与手指夹紧机构手架旋转与手架伸缩机构的设计提出几种新的方案，并通过对所提出方案的论证分析，选择种较为理想的方案进行具体的设计。

对所选设计方案中换刀机械手的组成机构及各个自由度运动的实现进行分析。

对加工中心换刀机械手的手指夹紧力进行分析与计算，并对其关键部位进行校核，以保证换刀的可靠性。

确定各个运动的驱动机构。

对设计中所涉及到的液压缸通过计算确定其个部分结构的具体尺寸，并对个活塞杆的强度稳定性以及螺栓的强度进行校核，以保证加工中心换刀机械手能够稳定可靠的完成换刀过程。

对设计中出现的齿轮轴等重要零部件通过计算确定尺寸后，要进行安全校核。

设计出加工中心换刀机械手的控制系统部分，完善设计内容。

第章总体方案设计与论证.加工中心换刀机构的设计要求设计加工中心换刀机械手，使其实现手指夹紧手臂伸缩手架伸缩以及手架旋转运动，并设计出它的传动控制部分，以保证加工中心换刀机械手能够准确稳定快速可靠的完成换刀过程。

.初步设计方案旋转臂与夹紧机构由于与机械电力传动相比，液压传动具有体积小质量轻功率大运动平稳的特点，并且因为液压元件有自我润滑作用，使用寿命长，所以在以下几种设计方案中，旋转臂旋转运动及夹紧机构夹紧运动都采用液压的驱动方式。

并且由于旋转臂的两臂可旋转，旋转后回转，可避免与刀库中其他刀具干涉，所以，以设计方案中的换刀机械手都两手旋转回转式单臂机械手夹紧机构。

结构设计方案Ⅰ在此方案中，加工中心换刀机械手两个手指的运动由个液压缸单独控制，这使得它运动的灵活性很强，其结构如图.所示。

图.手指夹紧机构工作原理当手架旋转到指定位置后，发出手臂伸出指令，手臂伸缩液压缸工作，当液压缸的进油腔油压力升高，压力继电器开关动作，并发出手指夹紧指令，手手指开始夹紧。

手架在插刀动作结束后，发出手指松开指令，此时手指夹紧液压缸反行程运动，手指松开。

主架回转与臂部旋转机构结构设计方案此方案的主要特点是采用圆锥齿轮机构实现加工中心换刀机械手的拔刀和插刀动作，其结构如图.所示。

图.锥齿轮机构工作原理当加工中心发出换刀信号后，电动机启动，通过单级圆锥齿轮带动手架旋转轴旋转。

在旋转轴旋转到达工作位置后，电动机停止工作，并发出手臂旋转和手指夹紧信号。

当手臂旋转和手指夹紧动作完成后，准备拔刀，此时，支撑液压缸开始运动，整个摆臂上升，拔刀动作开始，摆臂运动到指定位置时，支撑液压缸停止工作。

电动机开始工作，摆臂架旋转后停止，开始插刀动作过程。

手架恢复到初始位置，等待下次换到指令。

此种机构如果设计出适当的凸轮机构便可是从动件实现预期的运动，而且结构简单紧凑。

.方案的确定图.所示的加工中心换刀机械手手臂伸缩和手指夹紧机构中，手臂伸缩和手指夹紧运动都分别由单独的液压缸进行控制，这使得它们的灵活性都很好。

图.所示的机构由于采用了锥齿轮机构，为保证准确换刀，就需要精确的计算出锥齿轮轮的旋转速度和锥齿轮的轮廓曲线，同时还要精确的控制电动机的起停时间。

故选用此机构会比较理想些。

通过以上分析，本设计选由图