加工中心自动换刀控制系统毕业设计
数控加工中心自动换刀系统设计
摘要本文主要对数控加工中心自动换刀系统及控制系统进行设计。
本文主要对数控加工中心自动换刀系统及控制系统进行设计。
第一，了解数控加工中心的分类，其按换刀形式的分类以及加工中心刀库的形式；然后根据给定的参数进行刀库类型的选择以及电动机的确定；接着对刀库的转位定位机构进行了设计；最后是对于控制系统进行了简单设计。
关键字：加工中心，换刀系统，刀库，PLC。
目录1绪论 (3)2.刀库的总体设计方案 (5)2.1课程设计的任务及要求 (5)2.2刀库的类型选择 (5)3.电机的选择 (6)3.1电机的选型及相关参数 (6)3.2各部分转动惯量的计算 (6)3.3预选电机 (6)3.4电机的校核 (7)4.机械系统的设计 (7)4.1刀库转动定位机构的设计 (7)4.2滚动轴承的选择计算 (9)4.2 轴的校核计算 (10)4.3 键的设计计算 (10)5.控制系统的设计 (11)5.1 刀库的换刀动作如下： (11)5.2利用PLC实现随机换刀 (12)参考文献 (15)1绪论在现代数控机床中，加工中心(MC-Machining Center)能进行自动换刀、自动更换工件，实行平面、任意曲面、孔、螺纹等加工，成为一种独特的多功能高精、高效、高自动化的机床，并迅速向高速化、复合化、环保化、五轴联动等方向发展，己成为当今国际机床展上最大的亮点。
加工中心特别适合于箱体、框架、叶片等特殊复杂零件的柔性高效加工，能减省一些普通铣床、钻床、键床，提高加工精度和效率，减少转换时间，降低生产成本。
在当今机械工业中，产品不断向个性化、精密化、小批量发展，世界对MC的市场需求在不断增多。
特别是在要求适量柔性、大批高效生产的汽车工业、单件、小批重切、快速生产的航空、模具工业以至IT高精尖工业中，MC已逐渐成为重要的高效性机种。
1996年国产加工中心与进口加工中心的台数比，仅为百分之几，到2005年逐步增长到39.4%。
2005年与2000年相比，进口的加工中心数量增加4.8倍。
加工中心自动换刀系统设计(盘式)
本科毕业设计（论文）题目加工中心自动换刀系统设计（盘式）——刀库系统学院名称机械与动力工程学院专业名称机械设计制造及其自动化年级班级学生姓名指导教师2017年5月目录前言1.加工中心概述 (1)1.1加工中心发展现状和发展趋势 (1)1.2加工中心的特点 (2)1.3加工中心的分类 (3)1.4加工中心的结构 (5)1.5加工中心刀库及自动换刀装置 (6)1.5.1加工中心刀库形式 (6)1.5.2加工中心的自动换刀装置 (8)1.5.3刀库结构及换刀过程 (9)2.刀库传动设计…………………………………………………………………2.1电动机的选择…………………………………………………………2.1.1初选电动机………………………………………………………2.1.2校核电动机………………………………………………………2.2运动和动力参数计算……………………………………………2.3蜗杆传动设计…………………………………………………………2.3.1蜗杆传动的选择…………………………………………………2.3.2蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算…………………………2.3.3校核齿根弯曲疲劳强度…………………………………………2.3.4验算蜗杆传动的效率、润滑及热平衡……………………………2.3.5蜗杆和蜗轮的结构设计…………………………………………2.4传动轴设计…………………………………………………………2.4.1轴的材料…………………………………………………………2.4.2蜗杆轴的结构设计………………………………………………2.4.3蜗轮轴的结构设计………………………………………………2.4.4轴系零、部件的校核………………………………………………3.刀库结构设计………………………………………………………………3.1刀盘设计………………………………………………………………3.2刀库设计………………………………………………………………4.液压系统的设计……………………………………………………………4.1液压缸的载荷计算…………………………………………………4.2液压缸的主要参数计算……………………………………………结论…………………………………………………………………………………致谢…………………………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………………前言目前机床发展的主要趋势是加工中心，其在机械制造业中得到了大规模的应用，而且加工中心还在不断地向高速化、高效率、高精度的目标发展着，在机床结构方面，多轴化、复合加工等方面的创新也日趋活跃。
加工中心的自动换刀机械手毕业设计说明书(论文)
毕业设计说明书(论文)作者：学号：系：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化题目：加工中心的自动换刀机械手指导者：评阅者：2010年 6 月 4 日题目加工中心的自动换刀机械手摘要：介绍了加工中心的自动换刀机械手的设计的基本原理和实现方式，本次设计采用了结构设计方式。
通过液压缸的控制实现机械手大臂的上升、下降、前进和后退，通过减速电机来实现机械手大臂的回转，而机械手小臂的回转则是通过回转液压缸来实现。
本设计的机械手能够对立式加工中心进行换刀，通过一个45°的弯轴实现水平和竖直的转换，并进行换刀动作。
本设计的机械手换刀时间短，精度高，并且结构简单。
关键词：机械手自动换刀加工中心Title Automatic processing center in knife manipulator AbstractIntroduces the processing center for the design of automatic knife manipulator, the basic principle and realization. This design USES the structure design .Through the control of hydraulic cylinder robot arm of the rise and fall, forward and backward.The motor to realize the manipulator arm of rotary.And turning the forearm manipulator is through rotary hydraulic cylinder.The design of manipulator to vertical machining center, to change, Through a 45 °bend axial realize the transformation, and vertical level and change.The design of manipulator in short sword, high precision, and simple structure.Keywords：Manipulator Automatically change knife Machining center目次1 引言 (1)1.1 国内外研究现状及发展趋势 (2)1.2 研究的目的和意义 (6)1.3 本次设计主要完成任务 (6)1.4 本课题主要研究内容 (6)1.5 遇到的问题和解决问题的方法 (7)2 总体方案的确定 (7)2.1 驱动方式的选择 (7)2.3 方案的比较论证 (8)3 技术参数与结构方案的确定 (11)3.1 技术参数的确定 (11)3.2 传动方案的确定 (12)3.3 结构方案的确定 (16)4 零件与部件的确定 (21)4.1 机械手爪的设计 (21)4.2 液压缸的设计 (22)4.3 减速电机的选取 (24)4.4 轴承的选取 (26)4.5 联轴器的选取 (32)5 主要零件的校核 (37)5.1 轴的计算和校核 (37)6 装配图、部装图和零件图的完成 (41)结论 (44)参考文献 (45)致谢 (46)1 引言加工中心和车削中心是由机械设备与数控系统组成，适用复杂零件加工的高效、高精度的自动化机床。
(完整版)加工中心毕业设计加工中心智能换刀系统设计
东华理工大学长江学院毕业设计题目加工中心智能换刀系统设计学生姓名：翁志义专业：自动化系别：机械与电子工程系指导教师：职称：讲师二零一三年六月摘要关键词：加工中心 ATC 库PLC 动选刀 压传动AbstractWith the development of NC, the automatic tool changer system is More and more important in the modern advanced manufacture, because the ATC can shorten the cycle time of product manufacturing, improve the precision of product machining. The latest requirements of machine tool user comprise of diversification of control object,complexity of process, flexible of application and high reliability.The function of tool magazine is that stores the tool and moves the tool which will be used in the next manufacturing process to the right changeover position and robot will finish the change over tool When the tool magazine's capacity is so big and the distance of tool position is more far away the principal axis, there need the tool exchanging unitto implement the changeover work between the principal axis and tool magazine. The framework of this function include the robot, tools rotation station and changeover robot.PLC control the use of hydraulic transmission, made hydraulic transmission to more stable and accurate.this design topic is based on the PLC machining center tool change control system design. Through the analysis of the knife of the automatic tool changing process, so that the cutter in machining center can be matched with the tool changingmanipulator needs -- in NC program under the control of flexible implementation tool changing process every time new knife only needs to input the corresponding tool change signal can be. The analysis and control on the basis of the requirements, designs the corresponding control procedure. The control program includes: establish the library image, recording request tool number, the rotation of the turntable direction judgment and to determine the turntable is reversed, to send pulses to control the cutter disc to rotate in place, lights and tool change indicator display parts, good program structure, readability is strong, operation efficiency is high,which can meet the practical requirements.Key words: MC , ATC，tool magazine，PLC，tool exchange at random Hydraulic transmission绪论1.1 国内外数控机床的发展情况随着数控技术的发展，带有自动换刀系统的加工中心在现代制造起着愈来愈重要的作用，他能缩短产品的制造周期，提高产品的加工精度，适合柔性加工。
加工中心自动换刀系统结构设计()毕业设计论文
加工中心自动换刀系统结构设计(链式)毕业设计论文一绪论本首先从数控机床的发展历程引出加工中心的发展趋势，再具体到本次设计针对的刀库的任务要求，明确了本设计任务的主要内容。
1.1引言1952年世界上出现了一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。
1958年一台加工中心问世，它将多工序（铣、钻、镗、铰、攻丝等）加工集于一身；适应加工多品种和大批量的工件；增加机床功能（自动换刀、自动换工件、自动检测等），使自动化程度和加工效率上了一个新台阶；使无人化（或长时间无人操作）加工成为现实。
90年代以来，数控加工技术得到迅速的普及及发展，数控加工中心在制造业得到越来越广泛的应用。
目前国内企业生产制造的加工中心主要是面向生产领域，其结构复杂、精度高、封闭性强，价格昂贵。
加工中心已成为柔性制造系统、计算机集成制造系统和自动化工厂的基本单元。
加工中心是数控机床的代表，是高新技术集成度高的典型机电一体化机械加工设备，受到世界各工业发达国家的高度重视，技术迅速发展，品种和数量大幅度增加，成为当今世界机械加工设备中最引人注目的一类产品。
1.2加工中心简介1.2.1加工中心的发展简史1952年世界上出现一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。
它用易于修改的数控加工程序进行控制，因而比大批量生产重使用组合机床生产线和凸轮、开关控制的专用机床有更大的柔性，容易适应加工件品种的变化，进行多品种加工。
它用数控系统对机床的工艺功能、几何图形运动功能和辅助功能实行全自动的数字控制，因为有更高的自动化程度和加工效率，大大改变了中小批量生产中普通机床占整个机械加工70%~80%的状况。
数控机床能实现两坐标以上联动的功能，其效率和精度比用手工和样板控制加工复杂零件要高得多。
1958年一台加工中心在美国卡尼、特雷克（Kearney&Trecker）公司问世。
加工中心盘式刀库自动换刀控制系统设计
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｕ ｏｍａ ｉ ｏ ｌ ｈ ｎ ｅ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｏｒ ｓｇ ｎａ ｔ ｔ ｔ ｏ ａ ｇ ｒ ｎ ｒ Ｉ ｓ ｅ ｆ ｃ ｉｅ ｃ ｎ ｅ ｃ ｃ ｃ ｓ ｍａ ｈ ｎ ｅ ｔ ｒ
第５ 期 ２ １ 年 ５月 ０１
文章编号 ：０ １３ ９ （０ ）５ ０ ３— ３ １０ — ９ ７ ２ １ ０ — １ ７ ０ １
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｉ ｅｙ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｒ ｎ ｆ ｃｕ ｅ １７ ３
加 工 中心盘 式刀库 自动换 刀控 制 系统设计 米
０々∽ ０ ∽ ０ ∽ ∽ ∽ ＇∽ ∽ ０々∽ ０ ∽ ６ ∽ ∽ ∽ ０＇∞ ０ ∽ ● ∽ ０＇ ∽ ０ ∽ 々 ０々∽ ６０∽ ： ５ ０々 ０ ： ∽ ∽ 々 ０ ０ ０ ∽ ０ ∽ ｏ ∽ ０ ∽ 々 ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ∞ ∽ ６ ｅ
中图分 类号 ： Ｈ１ ， Ｐ ７ ＋４ 文献标 识码 ： Ｔ ６Ｔ ２ １． Ａ
１ 引言
．
工中心几乎是空 白， 而机械加工业 、 小型模具的制造 、 工科 院校 、 技工学校等对小型加工 中心存在着大量的需求目 。为了填补市场 的空白， 台自主研发制作 的微型立式加工中心应运而生 。加工 本 中心工作 台采用 — ｙ双向精密数控工作台 ； 以进行 Ｘ、 Ｚ三 可 Ｙ、 个方向的进给； 配装 自动换 刀系统 ， 可以完成铣 、 、 、 、 、 钻 扩 铰 锪 攻 丝等多种加工工序 ， 体积小 、 紧凑 ， 结构 不但可满足本科实验教学 的需要 ， 还能进行小型板类、 盘类 、 叉架类和箱体类等复杂零件 的 多品种 中小批量加工。 整体结构 ， 如图 １ 所示 。 加工中心的关键技 术在于 自动换刀系统装置 。 针对 自主研发制作的微型立式加工 中
毕业设计任务书-数控加工中心的自动换刀装置
陕西科技大学毕业设计（论文）任务书机电学院机械设计制造及其自动化专业机械056 班级学生：题目：数控加工中心的自动换刀装置毕业设计（论文）从2009年 2 月18 日起到2009年6 月15日课题的意义及培养目标：数控车削中心转塔动力刀架设计使学生将所学的知识系统化，并得到扩大和补充，将理论和实践结合，不仅使学生学会独立解决实际工程技术问题的初步技巧，培养学生的调研能力以及正确进行设计计算的能力，还使学生能够用图纸和说明书来表达设计思想和结果，此外还大大培养了学生的创新意识。
毕业设计是大学学习阶段最后也是最为重要的环节，这对学生走入社会提供了一次很好的锻炼机会。
设计（论文）所需收集的原始数据与资料：1、数控车削中心各部分组成及要求2、工位数：8工位（卧式）3、机械设计手册4、机械设计5、重复定位精度6、换刀时间7、加紧力课题的主要任务（需附有技术指标分析）：1、五张左右的A0图纸工作量，包括：（1）数控车削中心结构简图（2）刀架总装配图（3）刀架传动系统总图（4）刀架行星轮系、多齿盘等部件、零件图（5）刀架电气控制原理图及接口电路图2、完成1.5万~2万字的毕业设计说明书。
设计（论文）进度安排及完成的相关任务（以教学周为单位）：周次设计（论文）任务及要求第1周熟悉、理解毕业设计题目，查找、借阅各种参考资料第2、3周毕业实习收资，继续搜集与设计课题有关的素材，整理书写实习报告第4-10周总装图、部件装配图第11-15周部分零件图及电器控制图第16周整理书写毕业设计说明书第17周答辩准备及预答辩学生签名：日期：指导教师：日期：教研室主任：日期：。
加工中心自动换刀装置大学论文
加工中心自动换刀装置摘要本课题所设计的是小型立式加工中心的自动换刀装置，该型加工中心主要是用来加工各种中、小批量的电子元件或者小型板类零件。
该方案在设计的过程中牵涉到了刀盘的选取和设计、槽轮的选取与设计、刀库的形式和安放位置以及伺服电机的设计等诸多问题。
本次设计在本着满足用户使用要求的前提下，尽量使结构简单、性能可靠、具有创新观念。
关键词：加工中心，自动换刀装置，槽轮机构，伺服电机Machining Center Automatic Tool ChangerABSTRACTWhat the topic designs is the automatica tool changer for small vertical machining center, which is mainly used for processing in each kind, the electronic component or the small board class components. This plan involved in the design process to the tool carousel selection and designing, the V-belt pulley selection and designing, the magazine’s position as well as the stepping motors’s designing and so on many questions. This design in line with satisfies the user operation requirements under the premise, as far as possible enable the structure simply, the performance to be reliable, to have the innovation idea. In the design all of data are passed through after the search material calculates repeatedly obtains.KEY WORD：Machining center，Automatica tool changger，Grooved pulley, Servo motor目录前言 (1)第1章刀库综述 (2)1.1刀库换刀装置 (2)1.1.1机械手换刀装置 (2)1.1.2无机械手换刀装置 (3)1.2刀库形式的选取 (3)1.3刀库位置的放置 (4)1.4 刀库的运动特点 (5)1.5 刀库的回转、分度和转位 (5)第2章设计可行性论证 (6)第3章槽轮机构 (7)3.1 槽轮机构的工作原理 (7)3.2 槽轮结构的形式 (8)3.3槽轮机构的特点 (8)3.4槽轮机构的设计 (8)第4章轴的设计与校核 (10)4.1轴的设计结构 (10)4.2轴的校核 (11)4.2.1 轴的强度校核 (11)4.2.2 按弯扭合成强度校核轴的强度 (12)4.2.3 按轴的疲劳强度安全系数校核轴的强度 (13)4.3 轴承的选取 (13)第5章刀库的设计 (16)5.1 刀库主要参数的确定 (16)5.1.1 刀库容量 (16)5.1.2 刀盘部分的设计 (16)5.1.3 刀盘装配图 (17)第6章刀库转动电机的选择 (19)第7章其他部件的设计与选取 (22)7.1 刀库支撑部分的设计 (22)7.2箱体设计 (22)结论 (24)谢辞 (25)参考文献 (26)前言随着数控技术的发展和普及，加工中心的作用越发凸显它的重要性。
数控加工中心刀具换刀系统的设计说明
数控加工中心刀具换刀系统的设计说明一、引言数控加工中心是一种高精度、高效率的自动化机床，广泛应用于工业生产中。
在数控加工中心的运行过程中，刀具的更换是一个非常关键的环节。
为了提高换刀的效率和精度，设计一个可靠的刀具换刀系统对于数控加工中心的正常运行至关重要。
二、设计目标1.提高换刀的速度和精度，减少换刀时间，提高生产效率。
2.改善操作的便利性，降低操作难度，提高生产人员的工作效率。
3.提高换刀的稳定性和可靠性，减少人工干预，避免误操作。
三、刀具换刀系统的设计原理1.刀具存储：设计一个刀库用于存放刀具。
刀具库应具有足够的容量，能够满足生产需要。
刀具库的设计应考虑到刀具的规格和种类，以便于刀具的分类存储和管理。
2.刀具传送：设计一个刀具传送系统用于将刀具从刀库传送到刀具换刀位置。
刀具传送系统可以采用机械手、滑台等方式实现刀具的自动传送，减少人工操作。
3.刀具固定：设计一个刀具固定装置用于固定刀具。
刀具固定装置应具有足够的刚性和稳定性，能够确保刀具的安全使用和精确加工。
4.精确定位：设计一个精确定位系统用于实现刀具的精确定位。
精确定位系统可以采用光电开关、传感器等装置进行刀具位置的检测和反馈，从而确保刀具的准确位置。
5.操作界面：设计一个人机界面，方便操作人员对刀具换刀系统进行监控和操作。
操作界面可以采用触摸屏、按钮等形式，提供直观、简洁的操作界面。
四、设计要点1.刀具盘：设计一个能容纳多个刀具的刀具盘，方便刀具的存储和管理。
刀具盘应具备足够的刚性和稳定性，能够避免刀具的碰撞和损坏。
2.刀具传送系统：采用机械手或滑台实现刀具的自动传送。
机械手可以采用伺服驱动，实现精确的位置控制；滑台可以采用线性导轨和导向轮实现平稳移动。
3.刀具固定装置：采用夹紧方式固定刀具，确保刀具的安全、牢固。
夹紧装置应具备足够的力量和稳定性，能够抵御切削力的作用。
4.精确定位系统：采用光电开关或传感器进行刀具位置的检测和反馈。
通过精确定位系统的精准控制，确保刀具的准确位置和换刀的稳定性。
加工中心自动换刀系统设计说明书大学论文
摘要加工中心是现代机械加工中用得最多的设备之一，而自动换刀装置作为加工中心的核心部件，一直处在不断改进之中。
本课题要求设计一台小型加工中心的刀库及自动换刀装置。
本次设计分为两大部分。
首先，主要针对目前机床上常用的几种类型的刀库（鼓盘式刀库、链式刀库、格子盒式刀库等）进行了比较分析，最终选用链式刀库结构，选择伺服电机驱动，采用蜗杆蜗轮装置减速，并完成了链条的选择和链轮的设计计算。
另外，选择双臂单爪机械手结构，对其运动作了详细的分析，最终将换刀运动分解为手臂的伸缩，手架的伸缩和回转三个动作。
全部采用液压系统进行控制。
在合理选用液压缸之后，绘制出了液压系统控制图、机械手动作原理图，基本完成了自动换刀装置的设计工作。
关键词：伺服电动机驱动；链式刀库；机械手换刀；液压系统控制AbstractProcessing Center is a modern mechanical processing equipment used in one of the largest and automatic tool change device as the core parts processing center, has been in the continuous improvement of. The topics designed a small knife processing center for devices and automatic tool change. The design is divided into two parts. First of all, the main view of the current machine, commonly used for several types of knives (knives drum disc library, the chain knife, knife lattice cassette library, etc.) a comparative analysis, the final choice of the chain knife structure, choice of servo motor Driver, a worm worm deceleration devices, and completed the chain and sprocket of the choice of design and calculation. In addition, the choice of single-claw manipulator arms structure, its movement made a detailed analysis will eventually ATC campaign for the decomposition of the telescopic arm, hand-stretching and rotating the three movements. All the hydraulic system used to control. A reasonable choice of hydraulic cylinders, to map out plans of the hydraulic control systems, mechanical hand movements schematics, basically completed the installation of automatic tool change the design work.Keywords：The servo motor actuates; Chain knife storehouse; The manipulator trades the knife; The hydraulic system controls目录目录摘要 (I)Abstract (Ⅲ)1 绪论1.1 本课题的来源、目的及意义 (1)1.1.1 课题的来源 (1)1.1.2 本课题研究的目的 (1)1.1.3 本课题研究的意义 (1)1.2 课题背景及国内外研究现状 (2)1.3 本课题研究的主要内容 (3)2 刀库及换刀机构总体结构设计2.1 刀库的结构设计 (3)2.1.1 方案分析比较 (3)2.1.2 刀库容量的确定 (6)2.1.3 刀库选刀方式的确定 (6)2.1.4 刀库的设计及计算 (6)2.2 自动换刀装置设计 (13)2.2.1 方案分析比较 (13)2.2.2 机械手自动换刀工作流程设计 (13)2.2.3 换刀机械手结构设计 (22)2.2.4 换刀手手臂和手爪结构设计 (23)2.2.5 液压缸、活塞杆的选择 (24)2.2.6 液压系统工作原理 (26)设计总结 (27)致谢 (29)参考文献 (30)1 绪论1.1课题的来源及研究目的和意义1.1.1课题的来源刀库和机械手是加工中心稳定可靠运行的关键功能部件。
加工中心自动换刀后机械手设计及控制
在未来，随着技术的进 步，这一领域仍有很大 的优化和拓展空间
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2. I/O配置
根据机械手的动作和控制需求，合理配置PLC的输入和输通过输出端口传给机械手的驱动系统
PLC控制方式
3. 程序设计
利用PLC编程软件编写控制程序 ，实现以下功能
自动换刀流程控制：根据预 设的流程控制机械手的动作
实时监控与报警：监控机械 手的运行状态，如有异常立 即报警并采取相应措施 参数设置与调整：允许用户 根据实际需要调整机械手的 运行参数
3. 材料选择
机械手的结构材料应满足耐磨、 耐腐蚀和高强度的要求，常用的 材料有碳钢、不锈钢和铝合金等
3
PLC控制方式
PLC控制方式
1. PLC选型
选择合适的PLC对于机械手的控 制至关重要。应考虑PLC的处理 速度、输入/输出端口数量、扩 展性以及是否支持所需的通信协 议等因素
PLC控制方式
2. 机械手结构
自动换刀机械手的设计
典型的自动换刀机械手结构包括 手臂：负责夹持刀具，通常设计有多段 伸缩结构，以适应不同长度的刀具 驱动系统：采用电动、气动或液压方式 驱动机械手进行动作 控制系统：用于接收换刀指令，并控制 机械手的动作 传感器：用于检测刀具的位置和状态， 为控制系统提供反馈
自动换刀机械手的设计
3
结构和PLC控制方式
2
自动换刀机械手的设计
自动换刀机械手的设计
1. 设计原则
自动换刀机械手的设计应遵循以下原则 高可靠性：机械手应能在各种工作环境下稳定运行 ，保证换刀过程的准确性和安全性 易于维护：机械手的部件应便于拆装和维修，降低 维护成本 高效性：机械手应能在最短时间内完成换刀动作， 提高加工中心的工作效率 模块化设计：方便根据不同的加工需求进行定制或 改造
数控加工中心自动换刀装置的设计
数控加工中心自动换刀装置的设计摘要数控机床的发展与运用，大大降低了零件加工的辅助时间，极大的提高了生产率。
随着数控机床的普及运用，加工机械的自动化程度大大提高，数控机床发展成了当今普遍应用的一种更新、更先进的制造设备即加工中心。
加工中心带有刀库和自动换刀装置，能对工件按预定程序进行多工序加工的高度自动化的多功能的数字控制机床。
自动换刀装置应当满足换刀时间短、刀具存储量足够、刀具的安置空间小以及安全可靠等基本要求。
加工中心的关键在于CNC对刀库的自动选刀和刀库、机械手与主轴间自动换刀，加工中心出现故障80%都在上述方面。
本课题就是对自动换刀装置进行设计，利用PLC 对刀库的选刀控制和刀库、机械手与主轴间的自动换刀控制。
关键词：自动换刀装置；弧面分度凸轮；滚齿凸轮；机械手。
ABSTRACTThe numerical control engine bed development and the utilization, greatly reduced the components processing non-cutting time, enormous enhancement productivity.Along with the numerical control engine bed popularization utilization, processes the machinery the automaticity to enhance greatly, the numerical control engine bed develops now has been common the application one kind of renewal, the more advanced manufacture equipment is the processing center.The processing center has the knife storehouse and trades the knife installment automatically, can carry on the multi-working procedure processing to the work piece according to the pre-set sequence the high automation multi-purpose numerical control engine bed Trades the knife equipment to have automatically to trade the knife time satisfiedly short, the cutting tool reserves enough, the cutting tool placement space small as well as safe reliable and so on the basic request.The processing center key lies in CNC to choose the knife and between automatically the knife storehouse, the manipulator and the main axle to the knife storehouse trades the knife automatically, the processing center appears breakdown 80% all in the above aspect.This topic is to trades the knife installment to carry on the design automatically, chooses the knife control and between the knife storehouse, the manipulator and the main axle using PLC to the knife storehouse trades the knife control automatically.Keywords:Trades the knife installment automatically; Cambered surface indexing cam; Rolls the tooth cam; Manipulator.目录前言 (1)第1章绪论 (2)1.1国内外数控机床的的发展情况 (2)1.1.1 加工中心发展简史 (2)1.1.2 加工中心的主要优点 (3)1.1.3 加工中心的发展趋势 (3)1.2编程控制器的特点 (4)第2章方案设计 (6)2.1ATC设计特点及设计要求 (6)2.2自动换刀装置主要结构的论证及分析 (7)2.3方案确定 (7)2.3.1 刀库选刀 (9)2.3.2 机械手取刀和换刀 (9)2.3.3 方案确定 (9)第3章机械手结构设计和设计计算 (10)3.1机械手的装配 (10)3.1.1 机械手爪的装配 (10)3.1.2 手臂装配图 (11)3.2机械手手爪加紧力的计算 (12)第4章刀库的结构设计和计算 (13)4.1刀库的功能和形式 (13)4.2刀库的结构设计 (15)4.2.1 刀库的结构及其工作原理 (15)4.2.2 刀库各零部件结构 (15)4.2.3 刀库的装配 (17)4.3刀库的设计计算 (18)4.3.1 刀库驱动电动机的选定 (18)4.3.2 刀库传动方式及计算 (20)4.4刀库的选刀方式 (20)4.5刀套准停措施 (21)第5章机械手驱动与松刀装置设计 (23)5.1机械手驱动装置设计 (23)5.2机械手松刀装置设计 (23)第6章换刀装置的换刀动作及程序设计 (26)6.1换刀动作分析 (26)6.2换刀装置的液压机构分析 (27)6.2.1 液压分析 (27)6.2.2 换刀动作顺序表 (28)6.2.3液压泵的选择 (29)6.3自动换刀的程序设计 (30)小结 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录 (37)前言大学四年学习即将毕业，在各位老师的辛勤指导和培育下，我完成了基础课和机械设计与制造专业课程的学习。
毕业设计——立式加工中心自动换刀装置说明书[管理资料]
![毕业设计——立式加工中心自动换刀装置说明书[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/3ab022be767f5acfa0c7cd93.png)
摘要90年代以来，数控加工技术得到迅速的普及和发展。
加工中心作为新时代数控机床的代表，已在机床领域广泛使用。
自动换刀装置作为加工中心最重要的部分之一，它的发展也直接决定了加工中心的发展。
本论文完成的是TH5640D型立式加工中心盘式刀库的传动设计、结构设计以及传动部分的动力设计。
这种刀库在数控加工中心上应用非常广泛，其换刀过程简单，换刀时间短，定位精度高；总体结构简单、紧凑，动作准确可靠；维护方便，成本低。
本刀库减速传动部分采用蜗轮蜗杆减速装置，此种设计方案可提高输出轴的传动平稳性能，即提高刀盘的运转平稳性。
刀库传动装置中采用一调整套杯来消除蜗轮蜗杆的传动间隙。
本刀库满载装刀20把，采用单环排列方式放置，按就近选刀原则选刀。
本次设计中的机械手采用单臂双手式机械手，这种机械手的优点是可以同时完成插刀和拔刀动作，结构简单，换刀时间短。
关键词立式加工中心；盘式刀库；机械手；自动换刀装置AbstractSince the 1990s, NC machining technology has got rapid popularization and development. As a new era of machining center, NC machine tools are widely used in the fields of machine tools. As one of the most important part of machining center, the development of Automatic Tool Changer also directly determines the development of machining center. what finished in this paper is drive design, structural design and the power transmission parts design of disc tool magazine in TH5640D vertical machining center. This tool magazine is widely applied in NC machining center. And the process of changing tools is simple, short change time , high precision, simple and compact of structure, reliable, easy maintenanced and low cost. The transmission part of this tool magazine adopts gear reducer. The design of worm gearbox device can improve the stationarity of output shaft, namely, increasing the operation stability and smooth transmission properties of tool device of tool magazine adopts a adjusting sleeve to eliminate the transmission clearance of tool magazine can load 20 cutting tools which are arranged with monocylic and according to the principle of nearby to choose the right tool. The manipulator of this design is the manipulator with one arm and pair of advantage of this manipulator is that it can complete the action of inserting tool and pulling out the tool at the same time,simple structure and short change time.Keywords V ertical machining center; Disc tool magazine; Manipulator; Automatic Tool Changer目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................ I I 第1章绪论.. (1) (1) (1) (2) (4) (5) (6)第2章加工中心自动换刀装置概述 (7)（ATC）形式、特点及各自应用范围 (7) (8) (8) (9)(刀座)识别装置 (11) (17) (19)第3章总体方案设计 (20)TH5640D型立式加工中心及其主要参数 (20)TH5640D型立式加工中心自动换刀装置的设计参数 (21) (21) (22)第4章刀库的设计及计算 (23)确定刀库容量 (23) (23)初步估计刀库驱动转矩及选定电机 (23) (25) (26) (26) (29)第5章刀具交换装置的设计 (30) (30)机械手传动结构 (30)自动换刀装置的动作顺序 (34)主轴准停装置 (35) (36)第6章联轴器的选用及计算 (37) (37) (37) (37)联轴器的选用计算 (38) (41)结论 (42)参考文献 (43)致谢 (45)附录1 (46)附录2 (53)附录3 (58)第1章绪论加工中心（Machining Center,MC）是适应省力、省时和节能的时代要求而迅速发展起来的自动换刀数控机床，它是综合了机械技术、电子技术、计算机软件技术、拖动技术、现代控制理论、测量及传感技术以及通信诊断、刀具和编程技术的高科技产品。
加工中心自动换刀控制系统毕业设计(机械CAD图纸)
摘要机床的发展与应用，大大降低了零件加工的辅助时间，极大的提高了生产率。
随着数控机床的普及应用，机械加工的自动化程度大大提高，数控机床发展成了当今普遍应用的一种更新、更先进的制造设备即加工中心。
加工中心带有刀库和自动换刀装置，能对工件按预定程序进行多工序加工的高度自动化的多功能的数字控制机床。
自动换刀装置应当满足换刀时间短、刀具存储量足够、刀具的安置空间小以及安全可靠等基本要求。
加工中心的关键在于CNC对刀库的自动选刀和刀库、机械手与主轴间的自动换刀，加工中心出现故障80%都在上述方面本课题就是针对现有的自动换刀装置进一步减少换刀时间，利用PLC对刀库的选刀控制和刀库、机械手与主轴间的自动换刀控制以及刀库精确定位。
利用PLC控制液压传动机构，使液压传动更加稳定和精确。
关键词：ATC，刀库，PLC，自动选刀，液压传动AbstractWith the development of NC, the automatic tool changer system is More and moreimportant in the modern advanced manufacture, because the ATC can shorten the cycle time of produ ct manufacturing, improve the precision of product machining. The latestrequirements of machine tool user comprise of diversification of control object,complexity of process, flexible of application and high reliability.The function of tool magazine is that stores the tool and moves the tool which will be used in the n ext manufacturing process to the right changeover position and robot willfinish the change over tool When the tool magazine's capacity is so big and the distance of tool position is more far away the principal axis, there need the tool exchanging unitto implement the changeover work between the principal axis and tool magazine. Theframework of this function include the robot, tools rotation station and changeov er robot. PLC control the use of hydraulic transmission, made hydraulic transmission to morestable and accur ate.Key words: ATC，tool magazine，PLC，tool exchange at random，Hydraulic transmissionII目录第一章绪论 (1)1.1 国内外数控机床的发展情况 (1)国内外数控机床的现状 (1)数控机床发展趋势 (2)1.2 可编程控制技术的现状及发展情况 (3)可编程控制器的特点 (3)可编程控制器的应用 (4)可编程控制器的发展趋势 (6)1.3 本文的主要研究意义与内容 (7)第二章机械手的自动换刀装置研究 (8)2.1 数控机床自动换刀装置的主要类型、特点及适用范围 (8)自动回转刀架 (8)转塔头式换刀装 (9)带刀库的自动换刀系统 (9)2.2ATC的作用及其组成 (10)TC的作用 (10)TC的主要组成 (10)2.3 加工中心机械手自动换刀过程 (13)第三章PLC控制系统设计 (16)3.1 PLC机型的选择 (16)CPU的能力 (16)I/O点数 (16)响应速度 (17)指令系统 (17)机型选择的其它考虑 (18)3.2 PLC控制系统设计 (18)本机I/O与扩展I/O的地址分配 (18)电器的选择 (20)3.3 PLC外部接线图设计 (21)3.4 应用S7-200编制梯形图 (25)第四章液压传动部分的设计 (28)4.1 液压传动系统的特点 (28)4.2 液压传动系统的选择 (28)4.3 液压传动回路设计 (29)第五章机械手三维模型设计 (33)5.1 PRO/E软件介绍 (33)5.2 应用PRO/E进行模型设计 (33)第六章毕业设计结论 (39)参考文献 (40)致谢信 (42)声明 (43)第一章绪论1.1 国内外数控机床的发展情况随着数控技术的发展，带有自动换刀系统的加工中心在现代制造业中起着愈来愈重要的作用，它能缩短产品的制造周期，提高产品的加工精度，适合柔性加工。
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摘要机床的发展与应用，大大降低了零件加工的辅助时间，极大的提高了生产率。
随着数控机床的普及应用，机械加工的自动化程度大大提高，数控机床发展成了当今普遍应用的一种更新、更先进的制造设备即加工中心。
加工中心带有刀库和自动换刀装置，能对工件按预定程序进行多工序加工的高度自动化的多功能的数字控制机床。
自动换刀装置应当满足换刀时间短、刀具存储量足够、刀具的安置空间小以及安全可靠等基本要求。
加工中心的关键在于CNC对刀库的自动选刀和刀库、机械手与主轴间的自动换刀，加工中心出现故障80%都在上述方面本课题就是针对现有的自动换刀装置进一步减少换刀时间，利用PLC对刀库的选刀控制和刀库、机械手与主轴间的自动换刀控制以及刀库精确定位。
利用PLC控制液压传动机构，使液压传动更加稳定和精确。
关键词：ATC，刀库，PLC，自动选刀，液压传动AbstractWith the development of NC, the automatic tool changer system is More and moreimportant in the modern advanced manufacture, because the ATC can shorten the cycle time of produ ct manufacturing, improve the precision of product machining. The latestrequirements of machine tool user comprise of diversification of control object,complexity of process, flexible of application and high reliability.The function of tool magazine is that stores the tool and moves the tool which will be used in the n ext manufacturing process to the right changeover position and robot willfinish the change over tool When the tool magazine's capacity is so big and the distance of tool position is more far away the principal axis, there need the tool exchanging unitto implement the changeover work between the principal axis and tool magazine. Theframework of this function include the robot, tools rotation station and changeov er robot. PLC control the use of hydraulic transmission, made hydraulic transmission to morestable and accur ate.Key words: ATC，tool magazine，PLC，tool exchange at random，Hydraulic transmissionII目录第一章绪论 (1)1.1 国内外数控机床的发展情况 (1)1.1.1 国内外数控机床的现状 (1)1.1.2 数控机床发展趋势 (2)1.2 可编程控制技术的现状及发展情况 (3)1.2.1 可编程控制器的特点 (3)1.2.2 可编程控制器的应用 (4)1.2.3 可编程控制器的发展趋势 (6)1.3 本文的主要研究意义与内容 (7)第二章机械手的自动换刀装置研究 (8)2.1 数控机床自动换刀装置的主要类型、特点及适用范围 (8)2.1.1 自动回转刀架 (8)2.1.2转塔头式换刀装 (9)2.1.3带刀库的自动换刀系统 (9)2.2ATC的作用及其组成 (10)2.2.1 ATC的作用 (10)2.2.2 ATC的主要组成 (10)2.3 加工中心机械手自动换刀过程 (13)第三章PLC控制系统设计 (16)3.1 PLC机型的选择 (16)3.1.1 CPU的能力 (16)3.1.2 I/O点数 (16)3.1.3 响应速度 (17)3.1.4 指令系统 (17)3.1.5 机型选择的其它考虑 (18)3.2 PLC控制系统设计 (18)3.2.1 本机I/O与扩展I/O的地址分配 (18)3.2.2 电器的选择 (20)3.3 PLC外部接线图设计 (21)3.4 应用S7-200编制梯形图 (25)第四章液压传动部分的设计 (28)4.1 液压传动系统的特点 (28)4.2 液压传动系统的选择 (28)4.3 液压传动回路设计 (29)第五章机械手三维模型设计 (33)5.1 PRO/E软件介绍 (33)5.2 应用PRO/E进行模型设计 (33)第六章毕业设计结论 (39)参考文献 (40)致谢信 (42)声明 (43)第一章绪论1.1 国内外数控机床的发展情况随着数控技术的发展，带有自动换刀系统的加工中心在现代制造业中起着愈来愈重要的作用，它能缩短产品的制造周期，提高产品的加工精度，适合柔性加工。
自动换刀系统一般由刀库、机械手和驱动装置组成。
刀库容量可大可小，其装刀数在20—180把之间。
刀库的功能是存储刀具并把下一把即将要用的刀具准确地送到换刀位置，供换刀机械手完成新旧刀具的交换。
当刀库容量大时，常远离主轴配置且整体移动不易，这就需要在主轴和刀库之间配置换刀机构来执行换刀动作。
完成此功能的机构包括送刀臂、摆刀站和换刀臂，总称为机械手。
具体来说，它的功能是完成刀具的装卸和在主轴头与刀库之间的传递。
驱动装置则是使刀库和机械手实现其功能的装置，一般由步进电机或液压(或气液机构)或凸轮机构组成。
机械手完成刀库里的刀(新刀)与主轴上的刀(旧刀)的交换工作。
由于数控加工中心的刀库容量、换刀可靠性及换刀速度直接影响到加工中心的效率，而自动换刀就是进一步压缩非切削时间，提高生产效率，改善劳动条件。
所以数控机床为了能在工件一次装夹中完成多道加工工序，缩短辅助时间，减少多次安装工件所引起的误差，必须带[1]有自动换刀装置。
1.1.1 国内外数控机床的现状当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高效、自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。
长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，己形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以后加速发展，各方用户提出更多需求，早己成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。
中国加入WTO后，正式参与世界市场激烈竞争，今后如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展，实是紧迫而又艰巨的任务。
自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都有飞速发展。
1956年，日本富士通研究成功数控转塔式冲床，美国IBM公司同期研制成功了“APT”(刀具程序控制装置)的加工中心。
1958 年美国K&T公司研制出带ATC(自动刀具交换装置)的加工中心。
1967年出现了FMS, 1978年以后，加工中心迅速发展，带有ATC装置。
可实现多工序加工的机床步入了机床发展的黄金时代。
中国1958年研制出第一台数控机床以来，发展过程大致可分为两大阶段。
在1958～1979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。
第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，无法用于生产而停顿。
主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。
在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从美、日、德等引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。
在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面:培训了一批设计、制造、使用和维护的人才;通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距;通过利用国外先进零部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。
至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。
存在的主要问题包括:缺乏各方面专家人才和熟练技术工人;缺少深入系统的科研工作;零部件和数控系统不配套:企业和专业间缺乏合作，基本上[2]孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。
1.1.2 数控机床发展趋势1．高速化、高精度化、高可靠性质量、效率是先进制造技术的主体。
高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。
高速化:(1)提高进给速度:采用直线滚珠式导轨等;(2)提高主轴转速:采用直线电机技术，直接将电机与主轴连接成一体后，装入主轴部件，可以在 1.8秒从0到15000r/min。
高精度化:精密化是为了适应高新技术发展的需要，随着高新技术的发展和对机电产品性能与质量要求的提高，机床用户对机床加工精度的要求也越来越高。
数控机床的加工精度提高了一倍，达到15微米。
高可靠性:一般数控系统的可靠性要高于数控设备的可靠性在一个数量级以上。
2．复合化数控机床的功能复合化的发展，以其复合加工实现了一次装夹后完成各种复杂零件的全部加工，从而减少了不创造价值的辅助时间，提高了机床的效率和加工精度，降低了生产制造成本，提高了生产的柔性。
复合功能的机床是近年来发展很快的机种，其核心是在一台机床上要完成车、铣、钻、锉、攻丝、铰孔和扩孔等多种操作工序。
3．智能化智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:为追求加工效率和加工质量的智能化:如自适应控制、工艺参数自动生成等;为提高驱动性能的智能化，如:前馈控制、电机参数的自适用运算、自动识别负载、自动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化;还有如智能化的自动编程、智能化的人机界面等，及智能诊断、智能监控方面的内容，方便系统的诊断及维修等。