带机械手的自动换刀机构设计

 2023-01-12 08:01

论文总字数:23515字

摘 要

构成自动换刀装置的核心机构包括:第一,驱动装置,他作为此装置的基础部件为整个机构提供动力;第二,机械手,他作为重要的执行装置;第三,刀库,作为重要的加工作业时的执行机构。

将刀库里面的刀换到正在工作是时的刀具位置,这个过程就是换刀机械手的任务。包括中国在内的所有国家,现在普遍使用三类常见的机械手。第一,多手式机械手;第二,单臂单手式机械手;第三,回转式单臂双手机械手。由于回转式单臂双手机械手在市场上使用最多,所以本篇论文设计的是回转式单臂双手机械手。机械手主要装置在于夹紧装置的设计,本篇采用锁紧销和活动销的设计从而达到很短的换刀时间、运动平稳和准确的换刀定位等特点。

驱动装置主要执行的工作就是实现机械手多个自由度运行以及驱动刀库运行。凸轮机构和作为动力源的发动机,以及液压机构等几种重要机构构成驱动系统。将上述的各种驱动装置放在数控系统里,使机械手完成在主轴和刀库之间的换刀工作。本篇使用的是凸轮机构驱动装置,平面沟槽凸轮主要使主轴发生上下位移,完成插刀和拔刀过程。能够实现换刀的是平面凸轮机构。上述介绍的两种机构构成整个凸轮机构。

关键词:自动换刀装置 机械手 加工中心 刀库 凸轮机构

The design of automatic blade changer devices with manipulator

Abstract:Automatic blade changer devices is an important part of processing center. Automatic blade devices can be divided into five basic forms: namely to tower, 180 turnaround-type, rotation planting, two-axis rotary and the main axis of rotation axis direct. The main function of automatic blade devices is reducing non-cutting time. Then, it can improve production efficiency, reduce production costs, thereby enhancing machine productivity of the whole production line.

Automatic blade changer devices is composed of tools storehouse, manipulator and drive devices.

Manipulator is a core component of automatic blade changer devices. Its mainly task is to exchange the position of the working tool on the spindle and the inactive tool in tools storehouse. It can be divided into five forms: single-arm manipulator, double-arm manipulator, with sending the tools manipulator, placed the tools station and ATC arm manipulator. Double-arm manipulator is most popular in the world, so in this article, I use double-arm manipulator. The most difficult part of the manipulator is clamping device. I use locking pins and activities pins to achieve this goal.

The drive devices let tools storehouse and manipulator achieve its own function. This device is consisted by motor, hydraulic, gas-liquid institution or cam mechanism. Under the control of the CNC system, driving tools storehouse and manipulator to achieve the selection and swap of tools. In this article, I use cam mechanism device. Cam mechanism device is consisted of two parts. They are arc surface cam and flat cam. Flat cam is used for whirling the main axle. Arc surface cam is used for shifting the main axle vertically.

Keywords:automatic blade changer devices; manipulator; machining center; tools storehouse; cam mechanism device

目 录

1、绪论 1

1.1 加工中心简介 1

1.1.1 加工中心的由来 1

1.1.2 加工中心的发展史 1

1.1.3 加工中心的分类 1

1.1.4 加工中心的优点 2

1.1.5 加工中心的发展方向 4

1.2 自动换刀装置简介 4

1.2.1 自动换刀装置的由来 4

1.2.2 自动换刀装置的类型 5

1.2.3 刀库的类型 6

1.2.4 刀套准停措施 7

1.3 自动换刀装置的国内外发展现状 8

1.4 研究意义 9

2、机械手的设计 10

2.1 机械手的原理 10

2.2 设计方向 11

2.3 相关的计算 12

2.3.1 弹簧的选取 12

2.3.2 活动销的选取和验证 13

2.3.3 锁紧销的选取和验证 15

2.3.4 轴与机械手配合部分的直径的确定 16

2.3.5 螺栓组的设计 17

2.4 小结 18

3、驱动装置的设计 19

3.1 驱动装置的选择 19

3.2 弧面分度凸轮机构的优缺点 19

3.3 凸轮工作原理 19

3.3.1 凸轮机构的构成 19

3.3.2 弧面凸轮阔面设计 22

3.3.3 平面凸轮沟槽设计 23

3.4 小结 25

4、结构尺寸设计 26

4.1 总体结构的设计 26

4.2 具体结构设计 28

4.2.1 凸轮轴 28

4.2.2 凸轮与滚子 29

4.2.3 主轴上的零件 30

4.2.4 轴承的安装 31

4.2.3 发动机与平面沟槽凸轮的齿轮连接 31

4.3 小结 32

5、结论 33

6、结束语 34

致 谢 35

参考文献 36

1、绪论

1.1 加工中心简介

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