JCS-018A 立式加工中心盤式刀庫的結構設計開題報告1.課題名稱加工中心刀庫和換刀裝置機構的設計英文名稱：Machining center knife library and tool change device design2.選題目的和意義目的：隨著科學技術的不斷發(fā)展和計算機技術日益普及，數(shù)控機床越來越取代普通的機床，成為市場的主角，但是在科學技術飛速發(fā)展的今天，市場對于數(shù)控機床的要求也就越來越高?，F(xiàn)在的產(chǎn)品更新的速度越來越快，而且市場上的零件的形狀越來越復雜，但是對于零件的精度卻越來越高，生產(chǎn)的周期越來越短。加工中心就是這樣應運而生，它是將這些加工工序集中在一臺機床上，一次裝夾，按不同的工序選擇和更換刀具，進給速度，進給量和刀具相當于工件的運動軌跡，一次完成多個工序的加工。但是由于歷史的客觀原因，我國的數(shù)控加工技術相對于國外來說起步晚發(fā)展慢，現(xiàn)在距離西方發(fā)達國家還有 10-15 年的差距，在一些高精尖的技術上更甚。特別是在產(chǎn)品開發(fā)這一塊，很多東西都是依賴進口而國內的市場上技術還不成熟，還不能夠贏得顧客的青睞。而國內的企業(yè)缺乏對于數(shù)控市場領域的研究不足，產(chǎn)品開發(fā)和制造的能力還不夠滿足市場的需求，對產(chǎn)品的規(guī)劃制定不夠?，F(xiàn)在而言呢國內在加工中心刀庫和換刀系統(tǒng)這一塊還有很大的提升空間，這對于提高產(chǎn)品的精度和生產(chǎn)周期都有很大的作用。而我們機械行業(yè)的大學生是將來機械產(chǎn)品研究制造的主導者，充分的認識數(shù)控加工中心刀庫和換刀裝置的結構有助于我們更好的認識到自己的不足和在將來更好地改進。意義：造業(yè)的最重要的就是時間，節(jié)省了非加工所需的時間都會大幅度的提高工作效率，從而進一步減少成本，提高生產(chǎn)效率。數(shù)控加工中心，特別是帶刀庫的數(shù)控加工中心就可以大幅減少非加工時間。自動換刀裝置的出現(xiàn)解決了工序分散，零件裝夾，更換刀具帶來的非加工時間過長的問題。因此刀庫換刀工序集中的特點將會是數(shù)控機床的重點發(fā)展方向。因此帶刀庫的數(shù)控加工中心將會是未來數(shù)控機床的發(fā)展方向。加工中心刀庫和換刀裝置的設計涉及到我們大學中學到的很多方面的內容，比如對自動換刀裝置就可以利用 PLC 控制，而動力可以選擇液壓元件或是電動機，而其中刀庫和換刀裝置對于機械機構的有一定的要求。課題內容涉及機械、電氣、控制技術、數(shù)控技術等方面，覆蓋了各個方面，綜合性強。并且通過對這個課題的研究可以提高自己的裝也知識，還可以把機械和電氣聯(lián)系起來，真正做到機電一體化。3.國內外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢目前國內外的數(shù)控加工中心的自動換刀裝置系統(tǒng)當中，刀具和輔具一般都采用錐柄的結構形式，機床主軸的刀具夾緊機構以及刀庫的驅動方式和機械手的驅動方式差不多都是一樣的模式。對目前提高換刀方式的主要方式就是提高選刀的效率和減少刀具交換的時間，選刀的方式有很多種，但是精確度還可以繼續(xù)提高，選刀的時間將會得到很大程度上的縮短?？s短刀具交換的時間就目前的行業(yè)情況來看，提高的幅度不會很大，主要是驅動方式的改進，目前換刀速度較快的是凸輪裝置換刀方式，最快的刀對刀換刀時間已經(jīng)達到了 1.5S 以內。根據(jù)行業(yè)的需求，小容量的刀庫已經(jīng)無法滿足企業(yè)需求，大型刀庫的研制也是關鍵的發(fā)展方向，刀具曾多，質量變大也給自動換刀裝置帶來了難度。以往提高自動換刀工作效率主要在刀具交換的時間上大力研究，但是現(xiàn)在隨著換刀技術的成熟，驅動設備的不斷完善，換刀時間也無法進一步的有所突破。所以以后的發(fā)展方向將會是刀具選擇方式的改進和精確度的提高。就我國的加工中心的發(fā)展來看，國內沒有專門制造生產(chǎn)自動化刀裝置的企業(yè)，一些大型的機床廠都是根據(jù)需求，自主研制換刀裝置。目前國內的刀庫主要依靠進口，使用臺灣的刀庫較多，也有其他國家知名企業(yè)的產(chǎn)品。自動換刀裝置的發(fā)展左右了數(shù)控加工中心的未來發(fā)展，國內企業(yè)要盡快擁有自己獨立的產(chǎn)品脫離進口才是關鍵，雖然起步較晚，但是我仍然相信未來國內的數(shù)控加工中心會得到很大的提高，能夠生產(chǎn)出高端的機床。4、選題研究內容和要解決的關鍵問題設計刀庫時應該注意的問題在設計時應該讓它滿足換刀時間短，刀具重復定位精度高；刀具存儲量足夠，結構緊湊，便于制造，維修，調整。布局應該合理，使機床總布局美觀大方；應該有較好的剛性，避免沖擊振動和噪音，運轉安全可靠，應有防屑，防塵的裝置要求。1）合理確定刀庫的存儲量，一般刀庫的存儲量以 10-40 把較為合適， 41-60 把刀具基本上滿足絕大多數(shù)零件的要求。2）盡量的縮短選刀時間，將選刀時間與加工時間重疊，根據(jù)所選刀具在刀庫中的位置來決定刀庫正轉或反轉，以縮短選刀時間。3）刀庫的運動速度應該適宜，國內外鏈式刀庫的線速度可達 100-800mm/s，最大刀具長度為 500mm,最大刀具重量為 100kg.4）要求刀庫運行平穩(wěn)，如對鏈式刀庫設置刀座運動導軌。5）刀座到刀庫中的排列，一般來講刀座間距相等。6）刀庫防塵，防屑及安全防護等問題都必須在設計刀庫的過程中考慮進去。擬采用 JCS-018A 自動換刀數(shù)控立式鏜銑床，它的自動換刀裝置是由盤式刀庫和刀具交換裝置組成。刀庫安裝在機床左側的立柱上，刀庫容量為 16 把刀，換刀機械手安裝在刀庫和主軸之間。機械手將刀庫中取出送到機床主軸上，然后將用過的舊刀送回刀庫。在設計時應該考慮的有刀具的選擇方式，刀具的識別裝置，刀具交換裝置等的選擇。關鍵問題（1）選用的是 JCS-018A 自動換刀數(shù)控立式鏜銑床，采用的是盤刀庫，確定的基本參數(shù)如下：刀庫直徑：400mm刀具數(shù)量：16 把最大刀具直徑：40mm平均刀具重量：8kg刀盤最低轉速：60r/min換刀時間：3.2s（刀到刀）刀具形式：BT40（2）在設計中，需要重點考慮的問題有刀庫的傳動方案的設計，換刀裝置的設計，刀庫的設計，刀庫中主要零件參數(shù)的設計，刀具換刀裝置的設計，選刀方式等，最后要用 UG 進行三維建模并編寫設計說明書。5、研究方法1.文獻資料法：根據(jù)已掌握的文獻，查找相關數(shù)控機床的書籍，利用校園網(wǎng)查詢各類期刊，學術報告，學術會議論文，學位論文，科技檔案等。2.咨詢老師法：在做畢業(yè)設計的過程中難免有很多問題自己不能解決，這時就有必要向老師詢問解決的辦法或是索要相關的資料。6.計劃進度2014 年 12 月 25 日——2014 年 3 月 1 日 完成各種相關資料的查詢和收集，學習并且熟練使用 UG 三維繪圖軟件。2014 年 3 月 2 日——2014 年 3 月 18 日 完成設計任務書、開題報告、文獻綜述、外文翻譯等文本的編寫和加工中心刀庫及換刀裝置的結構問題。2010 年 3 月 19 日——2010 年 5 月 19 日 完成加工中心刀庫和換刀裝置的三維建模、運動仿真及控制程序調試，編寫設計說明書。2010 年 5 月 20 日——2010 年 6 月 2 日 整理資料，準備答辯。參考文獻1.數(shù)控技術/廖效果主編.武漢：湖北科學技術出版社，2000.52.時雨 加工中心換刀系統(tǒng)設計3.聶小春，韓利紅 ，孫曉輝 ，汪菊英 4 5 # - 1 6 T 型立式加工中心 盤式刀庫的設計 4.張建玲 F AN U C O i M D 數(shù)控系統(tǒng)斗笠式刀庫實現(xiàn)自動換刀 5.應保勝，楊威，邱新橋 高速加工中心自動換刀裝置的研究 6.張字， 夏曉平 加工中心斗笠式刀庫換刀裝置的設計 7.周建東 加工中心盤式刀庫的設計 8.汪雪松 加工中心自動換刀裝置 9.李永軍 吳麗 范春宏 王慶利 鏈式刀庫自動換刀裝置及其液壓控系統(tǒng)的設計與分析 10.張躍明，楊伯金，牟宏明，楊宇 盤式刀庫控制系統(tǒng)設計與開發(fā)11.王振龍 數(shù)控機床 自動換刀裝置的研究 12.簡志雄 四軸機床盤盤式刀庫 P L C 程序的設計13.Y.H. Jeonga H. Tae B.-K. Minc and D.-W. Chod*Virtual automatic tool changer of a machining centre with a real-time simulation14.ADIL BAYKASOGLUy* and TURKAY DERELIy Heuristic optimization system for the determination of index positions on CNC magazines with the consideration of cutting tool duplications