斗笠式刀库换刀装置设计中心.doc
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1、单位代码 学号 分 类 号 密 级 毕业论文斗笠式刀库换刀装置设计中心 院(系)名称工学院机械系 专业名称数控技术 学生姓名 指导教师 2011 年 4月 8日 黄河科技学院毕业论文开题报告表课题名称斗笠式刀库换刀装置设计中心课题来源教师拟订课题类型DY指导教师学生姓名专 业数控技术学 号一、调研资料的准备本课题是理论研究类的题型,在做本课题时,已查阅了数控车床说明书等资料。二、论文要求大学毕业设计,是提高学生综合应用所学的理论知识来处理实际问题的能力,是培养学生理论与实践相结合的一个重要的实践性环节,是对大学三年所学知识总结与运用。因此,本环节在教学过程中有着特别重要的意义。本课题在此基础上
2、拟定而成的。本课题要求写出斗笠式换刀装置设计中心进行了详细阐述。三、论文的思路与预期成果 1、论文的思路根据任务书中的要求写篇关于斗笠式换刀装置设计中心的论文。 (1)斗笠式换刀装置设计中心的封面 (2)斗笠式换刀装置设计中心的摘要及目录 (3)斗笠式换刀装置设计中心的正文2、预期的成果论文应满足以下几点:(1)封面一份。(2)摘要及目录一份。(3)正文一份,字数不少于五千字四、任务完成的阶段内容及时间安排1-4 周 完成开题报告、文献翻译、文献摘要5-6 周 完成正文五、完成论文所具备的条件因素 本人已修完机械设计、机械制图等课程,借助图书馆的相关文献资料,以及相关的网络等资源。指导教师签名
3、 日期: 课题来源:(1)教师拟订;(2)学生建议;(3)企业和社会征集;(4)科研单位提供课题类型:(1)A工程设计(艺术设计);B技术开发;C软件工程;D理论研究;E调研报告 (2)X真实课题;Y模拟课题;Z虚拟课题要求(1)、(2)均要填,如AY、BX等。斗笠式刀库换刀装置设计中心摘 要90年代以来,数控加工技术得到迅速的普及及发展,高速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。自动换刀刀库的发展俨然已超越其为数控加工中心配套的角色,在其特有的技术领域中发展出符合机床高精度、高效率、高可靠度及多任务复合等概念的独特产品。刀库作为加工中心最重要的部分之一,它的发展也直接决定
4、了加工中心的发展。斗笠式刀库一般只能存1624把刀具,斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴移动。当主轴上的刀具进入刀库的卡槽时,主轴向上移动脱离刀具,这时刀库转动。当要换的刀具对正主轴正下方时主轴下移,使刀具进入主轴锥孔内,夹紧刀具后,刀库退回原来的位置。关键词:数控加工中心,斗笠式刀库Rain hat type knife knife device design center library change Author :XXXTutor :XXABSTRACTSince the 1990s, CNC machining technology made the rapid and univers
5、al development, as a new era of the representatives of NC machine tools, High-speed processing center has been widely used in the field of machine tools. The development of automatic Tool Change,s tool house in recent years seems to have gone beyond the NC Center for supporting the role of technolog
6、y in their unique areas of development to meet the high-precision machine tools, high efficiency and reliability, and more complex tasks, such as the concept of unique products . The tool house as a processing center one of the most important part, it has a direct bearing on the development of the p
7、rocessing centers development.Rain hat type knife library normally only save 16 to 24 knife sword rain hat type, change cutters in the library in the sword to the spindle mobile library. Rain hat type knife library normally only save 16 to 24 knife sword rain hat type, change cutters in the library
8、in the sword to the spindle mobile when spindle library on the library card slot cutter into the knife, spindle, when moving upwards from cutter knife library rotation. When to change tool to align the spindle, when spindle moves directly into the spindle cone hole cutter, clamping tool, return the
9、original position knife library.Keywords: CNC processing center, rain hat type knife library目 录1 引言11.1数控加工中心概述11.2 数控加工中心的分类21.2.1 按照机床形态分类21.2.2按换刀形式分类31.2.3按数控系统功能分类31.2.4按工作台的数量和功能分类31.2.5按加工精度分类31.3 加工中心的主要加工对象41.3.1箱体类零件41.3.2复杂曲面41.3.3异形件51.3.4盘、套、板类零件51.3.5特殊加工51.4加工中心的特点51.4.1工序集中51.4.2对加工对
10、象的适应性强61.4.3加工精度高61.4.4加工生产率高61.4.5操作者的劳动强度减轻61.4.6经济效益高61.4.7有利于生产管理的现代化71.5换刀装置的形式72 斗笠式刀库2.1 刀库主要参数72.2主轴的定位精度72.3机的初选82.4定传动装置的总传动比和分配传动比92.5定各轴转速、转矩和功率92.6动机的校核122.7轮传动的计算133 斗笠式刀库的换刀173.1刀库动作简介173.2Z轴的定位精度183.3PLC与NC程序的配合18致谢19参考文献201 引 言1.1数控加工中心概述数字控制是20世纪中期发展起来的一种自动控制技术,是用数字化信号进行控制的一种方法1。采用
11、数控技术进行控制的机床,称为数控机床2。加工中心(Machining Center,简称MC)是一种备有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床。它是适应省力、省时和节能的时代要求而发展起来的,它综合了机械技术、电子技术、计算机软件技术、气动技术、拖动技术、现在控制理论、测量及传感技术以及通讯诊断、刀具和应用编程技术的高技术产品,将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能聚集在一台加工设备上,且增设有自动换刀装置和刀库,可以在一次安装工件后,数控系统控制机床按不同工序自动选择和更换刀具,自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助功能;依次完成多面和多工序的端平面、孔系、
12、内外倒角、环形槽及攻螺纹等加工3。随着电子技术的迅速发展,以及各种性能良好的传感器的出现和运用,加工中心的功能日趋完善,这些功能包括:刀具寿命的监视功能,刀具磨损和损伤的监视功能,切削状态的监视功能,切削异常的监视、报警和自动停机功能,自动检测和自我诊断功能及自适应控制功能等4。加工中心还与载有随行夹具的自动托板进行有机连接,并能进行切屑自动处理,使得加工中心成为柔性制造系统、计算机集成制造系统合自动化工厂的关键设备和基本单元。1.2 数控加工中心的分类1.2.1 按照机床形态分类(1)卧式加工中心 指主轴轴线为水平状态设置的加工中心。卧式加工中心一般具有3-5个运动坐标。常见的有三个直线运动
13、坐标(沿X、Y、Z轴方向)加一个回转坐标(工作台),它能够使工件一次装夹完成除安装面和顶面以外的其余四个面的加工。卧式加工中心较立式加工中心应用范围广,适宜复杂的箱体类零件、泵体、阀体等零件的加工。但卧式加工中心占地面积大,重量大;结构复杂,价格较高。 (2)立式加工中心 指主轴轴心线为垂直状态设置的加工中心。立式加工中心一般具有三个直线运动坐标,工作台具有分度和旋转功能,可在工作台上安装个水平轴的数控转台用以加工螺旋线零件。立式加工中心多用于加工筒单箱体、箱盖、板类零件和平面凸轮的加工。立式加工中心具有结构简单、占地面积小、价格低的优点。 (3)龙门加工中心 与龙门铣床类似,适应于大型或形状
14、复杂的工件加工。 (4)万能加工中心 万能加工中心也称五面加工中心小工件装夹能完成除安装面外的所有面的加工;具有立式和卧式加工中心的功能。常见的万能加工中心有两种形式:一种是主轴可以旋转900既可象立式加工中心一样,也可象卧式加工中心一样;另一种是主轴不改变方向,而工作台带着工件旋转900完成对工件五个面的加工。在万能加工中心安装工件避免了由于二次装夹带来的安装误差,所以效率和精度高,但结构复杂、造价也高。1.2.2按换刀形式分类(1)带刀库机械手的加工中心 加工中心换刀装置由刀库、机械手级组成,换刀动作由机械手完成。(2)机械手的加工中心 这种加工中心的换刀通过刀库和主轴箱配合动作来完成换刀
15、过程。(3)转塔刀库式加工中心 一般应用于小型加工中心,主要以加工孔为主。加工中心常按主轴在空间所处的状态分为立式加工中心和卧式加工中心,加工中心的主轴在空间处于垂直状态的称为立式加工中心,主轴在空间处于水平状态的称为卧式加工中心。主轴可作垂直和水平转换的,称为立卧式加工中心或五面加工中心,也称复合加工中心。按加工中心立柱的数量分;有单柱式和双柱式(龙门式) 。1.2.3按数控系统功能分类加工中心根据数控系统控制功能的不同分:有三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、六轴五联动等。三轴、四轴是指加工中心具有的运动坐标数,联动是指控制系统可以同时控制运动的坐标数,从而实现刀具相对工件的位
16、置和速度控制5。 1.2.4按工作台的数量和功能分类有单工作台加工中心、双工作台加工中心,和多工作台加工中心。1.2.5按加工精度分类(1)普通加工中心 普通加工中心,分辨率为1m,最大进给速度1525m/min,定位精度l0 m左右。(2)高精度加工中心 高精度加工中心,分辨率为0.1m,最大进给速度为15100m/min,定位精度为2m左右。介于2l0 m之间的,以5 m较多,可称精密级。1.3 加工中心的主要加工对象加工中心适宜于加工复杂、工序多、要求较高、需用多种类型的普通机床和众多刀具夹具,且经多次装夹和调整才能完成加工的零件。其加工的主要对象有箱体类零件、复杂曲面、异形件、盘套板类
17、零件和特殊加工等五类。1.3.1箱体类零件箱体类零件一般是指具有一个以上孔系,内部有型腔,在长、宽、高方向有一定比例的零件。这类零件在机床、汽车、飞机制造等行业用的较多6。箱体类零件一般都需要进行多工位孔系及平面加工,公差要求较高,特别是形位公差要求较为严格,通常要经过铣、钻、扩、镗、铰、锪,攻丝等工序,需要刀具较多,在普通机床上加工难度大,工装套数多,费用高,加工周期长,需多次装夹、找正,手工测量次数多,加工时必须频繁地更换刀具,工艺难以制定,更重要的是精度难以保证。加工箱体类零件的加工中心,当加工工位较多,需工作台多次旋转角度才能完成的零件,一般选卧式镗铣类加工中心。当加工的工位较少,且跨
18、距不大时,可选立式加工中心,从一端进行加工。1.3.2复杂曲面复杂曲面在机械制造业,特别是航天航空工业中占有特殊重要的地位。复杂曲面采用普通机加工方法是难以甚至无法完成的。在我国,传统的方法是采用精密铸造,可想而知其精度是低的。复杂曲面类零件如:各种叶轮,导风轮,球面,各种曲面成形模具,螺旋桨以及水下航行器的推进器,以及一些其它形状的自由曲面。这类零件均可用加工中心进行加工。铣刀作包络面来逼近球面。复杂曲面用加工中心加工时,编程工作量较大,大多数要有自动编程技术。1.3.3异形件异形件是外形不规则的零件,大都需要点、线、面多工位混合加工。异形件的刚性一般较差,夹压变形难以控制,加工精度也难以保
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