文档介绍：哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
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加工中心刀库自动换刀装置
摘要
切削加工正在进入以高速切削为特征的开展阶段,因高速切削而切削效率飞速提高，进一步减少机床加工辅助时间的技术也伴随高速切削的开展而不电动机的选择 10
计算传动装置的运动和动力参数 11
圆柱齿轮的结构设计 11
设计内容及方法 11
齿轮的设计 12
齿轮的结构设计 14
齿轮的受力分析 14
输出轴齿轮的设计计算 16
齿轮的设计 16
齿轮的结构设计 18
齿轮的受力分析 18
主轴及组件的设计计算 18
主轴组件的设计要求 18
主轴及组件的设计与校核 19
键连接的设计计算 23
夹紧装置的设计计算 23
花键轴的设计计算 26
花键轴结构设计 26
传动齿轮键连接的设计计算 28
润滑与密封 29
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系统的润滑 29
轴承的密封 29
本章小结 29
第4章转位装置的设计计算 30
中心液压缸的设计计算 30
转位齿轮的设计计算 31
选择齿轮传动的材料及热处理 31
确定选择齿轮传动的参数和尺寸 31
验算齿根弯曲应力 32
本章小结 33
第5章刀库的设计计算 34
电动机的选择 34
蜗轮蜗杆的设计计算 34
蜗轮蜗杆的计算 34
蜗轮、蜗杆承载能力计算 37
本章小结 38
第6章机械手驱动装置的设计 39
概述 39
凸轮联动装置的原理 39
根本原理 39
凸轮曲线的设计 40
本章小结 41
结论 42
致谢 43
参考文献 44
附录A 45
附录B 48
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绪论
背景及研究意义
随着机械加工工业的开展，制造行业对于具有高效高性能的加工中心的需求量越来越大。自动换刀装置作为加工中心的重要组成局部其主要的作用在于减少加工过程中的非切削时间，以提高生产率、降低生产本钱，进而提升机床及至整个生产线的生产率，所以自动换刀装置在交工中心中扮演着重要角色。
自动换刀装置国内外开展与现状
从换刀系统开展的历史来看，1956年日本富士通研究成功数控转塔式冲床，美国IBM公司同期也研制成功了“APT〞〔刀具程序控制装置〕。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〔柔性制造系统〕。1978年以后,加工中心迅速开展,带有ATC装置，可实现多种工序加工的机床，步入了机床开展的黄金时代。1983年国际标准化组织制定了数控刀具锥柄的国际标准，自动换刀系统便形成了统一的结构模式。目前国内外数控机床自动换刀系统中，刀具、辅具多采用锥柄结构，刀柄与机床主轴的联结、刀具的夹紧放松机构及驱动方式几乎都采用同一种结构模式。在这种模式中，机床主轴常采用空心的带有长拉杆、碟形弹簧组的结构形式，由液压或气动装置提供动力，实现夹紧放松刀柄的动作。
切削加工正在进入以高速切削〔HSC〕为特征的开展阶段，因高速切削而切削效率飞速提高，因此，进一步减少机床加工辅助时间的技术也伴随高速切削的开展而不断开展。快速换刀技术是减少加工辅助时间重要手段，而且正在处于开展阶段。许多研究人员利用各种方法来缩短换刀时间来提高切削速度。
下面介绍几种常用加工中心的换刀方法:
1、多主轴换刀
这种机床没有传统的刀库和换刀装置，而是采用多个主轴并排固定在主轴架上，一般为 3~18 个。每根主轴由各自的电动机直接驱动，并且每个主轴上安装了不同的刀具。换刀时不是主轴上的刀具交换，而是安装在夹具上的工件快速从一个主轴的加工位置移动到另一个装有不同刀具的主轴，实现换刀并立即加工。这个移动时间就是换刀时间，而且非常短。由夹具快速移动完成换刀，省去了复杂的换刀机构。奥地利 ANGERG 公司生产这种结构的机床，，是目前世界上切屑对切屑换刀时间最短的机床。这种结构的机床和通常的加工中心结构已大不相同，不仅可以用于需要快速换刀的加工，而且可以多轴同时加工，适合在高效率生产线上使用。
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