斗笠式刀库的设计

济南铁道职业技术学院

毕业设计指导书

（高职机电一体化专业08级）

一、设计题目

斗笠式刀库的设计

二、设计目的

随着科学技术和社会的发展，对机械产品的性能、精度、质量、生产率和成本提出了越来越高的要求，数控机床的出现，开创了机械加工自动化的新纪元，不仅能提高产品的质量和生产率，降低生产成本，还能改善工人劳动条件。

一个零件往往需要多道工序完成，而单功能的数控机床只能完成单工序的加工，因此在零件生产过程中，要进行多次装卸换刀工作，不仅影响劳动效率，还降低了工件精度，加工中心和普通单功能机床的区别在于有了刀库和自动换刀装置，这样，一次装夹就可完成多到工序的加工，提高了零件精度和劳动效率。

现在加工中心上刀库种类很多，有斗笠式、圆盘式等，其中斗笠式刀库结构简单，运动集中，适合与立式加工中心。刀库成本低，工艺要求不高，但是国内生产此类刀库的企业较少，大部分需要进口，价格相对较贵，因此本课题非常有研究价值。

三、设计的技术要求

1、斗笠式刀库主要工作过程为：

斗笠式刀库换刀时，由三步组成，第一、刀库横移装置移动到主轴箱可以到达的位置；第二，刀库分度装置进行选刀，通过精确地分度、定位，将下个工序需要的刀送到指定位置；第三，主轴上自动装卸刀机构准确取刀装刀。

具体过程为：

1）、系统接收到换刀指令。

2）、气缸推动刀库移动到主轴位置，保证当前刀位上为空，准备换刀。

3）、主轴打刀缸释放，将主轴上当前刀具放置到刀库空刀位置。

4）、刀库电机转动，接近目的刀具位置时，接近开关发送指令，电机减速，转到位置停止，准备换刀。

5）、主轴完成装刀动作。

6）、刀库气缸带动刀库返回。

一个换刀动作结束。

2、机械结构的设计

通过对加工中心刀库工作目的及工作过程的了解，设计出用横移机构、分度装置及刀盘。

3、技术参数

1、机械结构

①刀库有8刀位。

②使用槽轮机构完成分度。

③刀柄标准为BT30。

④刀库在圆导轨上滑动，以减小摩擦。

2、电器控制系统

①额定输入电压：三相四线380v

②额定输入频率：50Hz

③额定输入电流：不大于60A

④三相异步电动机带动刀盘的转动

⑤接近开关检测目的刀具位置

⑥工作环境温度：0 ºC~55 ºC

3、控制系统

①气缸推动刀库移动到主轴位置，打刀缸完成主轴的装刀卸刀。

②将8个刀位首先定义好刀号，如：1号、2号……8号。

③接收到换刀指令后，刀盘只朝一个方向转动。

④工作过程由PLC控制。

四、设计过程与任务

1、熟悉设计任务书、设计指导书、设计手册，收集有关资料，了解斗笠式刀库的用途、使用要求及其驱动和控制系统。

2、分析斗笠式刀库工作流程，设计合适的传动机构及刀盘结构；并用三维CAD软件完成零件的设计和总的装配。

3、控制系统的设计：

（1）、进行工况分析，选择合理的气缸；

（2）、设计合理的控制电路。

（3）、根据控制要求及控制信号的数量，确定PLC型号；

（4）、根据工作过程绘制控制流程图。

（5）、完成梯形图的编制。

4、编写设计说明书。

五、设计进程安排

1、收集、查找资料、论证方案 1周

2、机械结构设计 2.5周

3、控制系统设计 2.5周

4、编写说明书，答辩 1.5周

六、参考资料

1．《机械设计基础》、《机械设计手册》《可编程序控制器及其应用》

2、《数控机床结构》

目录

内容摘要------------------------------------------1

关键词--------------------------------------------1 绪论----------------------------------------------2 第一章机械结构-----------------------------------

第二章刀库检测与传感器装置-----------------------

第三章刀库控制系统------------------------------- 第四章传动系统—气压传动------------------------- 参考文献------------------------------------------- 致谢----------------------------------------------- 附表-----------------------------------------------

摘要

近年来刀库的发展已超越其为工具机配件的角色，在其特有的技术领域中发展出符合工具机高精度、高效能、高可靠度及多工复合等概念之产品。其产品品质的优劣，关系到工具机的整体效能表现。刀库的容量、布局，针对不同的工具机，其形式也有所不同，根据刀库的容量、外型和取刀方式可概分为以下几种：斗笠式刀库、圆盘式刀库、链条式刀库。自动换刀系统是CNC 工具机的重要组成部分，主要是将加工所需刀具，从刀库中传送到主轴夹持机构上。未来工具机产业的发展，均以追求高速、高精度、高效率为目标。随着切削速度的提高，切削时间的不断缩短，对换刀时间的要求也在逐步提高；换刀的速度已成为高等级工具机的一项重要指标。本设计主要是对斗笠式刀库（刀柄标准BT30-8）的设计。斗笠式刀库结构简单，运动集中，适合立式加工中心。刀库成本低，工艺要求不高，但是国内生产此类刀库的企业较少，大部分需要进口，价格相对较高，因此斗笠式刀库的研究具有重大意义。

关键词

横移机构、分度装置、刀盘、加工中心、刀库换刀、自动装卸、运动过程、刀库容量，换刀点、槽轮机构、槽数、电机驱动、刀库。

绪论