45#-16+T型立式加工中心盘式刀库的设计.pdf

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4516T型立式加工中心盘式刀库的设计倡聂小春，韩利红，孙晓辉，汪菊英（广州工程技术职业学院，广东广州；洛阳北方企业集团有限公司，河南洛阳）摘要：

刀库是加工中心上最重要的部分之一，也是数控机床性能评价的关键之一。

笔者对型盘式刀库进行了传动设计、结构设计以及传动部分的运动和动力设计。

本刀库减速传动部分分两级减速，一级传动部分采用同步带轮，二级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，保证刀盘的运转平稳性。

关键词：

盘式刀库；加工中心；蜗杆中图分类号：

文献标志码：

文章编号：

（）Designof4516TDiscTypedToolMagazineinVerticalMachingCenter，（1GuangzhouInstituteofTechnology，GuangzhouGuangdong510925，China；2LuoyangNorthEnterpriseGroupLimitedCompany，LuoyangHenan471003，China）Abstract：

，-，-Keywords：

；1引言加工中心是一种带有自动换刀装置，对工件能够在一定的范围内进行多种加工操作的数控机床。

自动换刀装中的盘形刀库为最常用的一种形式，每一刀座均可存放一把刀具。

盘形刀库的储量一般为把刀。

盘形刀库种类很多，单盘式刀库、翻转的圆盘刀库、鼓轮弹仓式（又称刺猬式）刀库、多层盘形刀库等。

由于单盘式刀库的结构简单，取刀也较方便，因此应用最为广泛。

笔者针对型盘式刀库设计进行论述。

2刀库主要参数其刀库的主要参数为：

载刀量：

把；刀具规格：

；刀具最大外径：

矱；刀具最大重量：

；初选刀库直径：

矱；刀库回转速度：

。

由于需要较快的换刀速度，考虑到刀库执行时的响应速度，故初选刀库回速度为，线速度为，其速度在允许范围内。

3传动方案确定2由于刀具形式为，其刀具直径为矱，按初选的刀库直径矱来排列可知每把刀的间隔约为，符合安装要求。

基本传动方式如图所示。

由于伺服电动机具有：

智能化自动调整；高速高响应；超低振动。

这些条件都有利于数控机床的要求。

所以选择的伺服电机规格如表所列。

图刀库的系统传动简图4蜗杆组件设计与校核41蜗杆传动的特点及其材料的选用蜗杆传动是在空间交错的两轴间传动运动和动力的一种传动机构。

蜗杆传动的主要优点是能得到很大的传动比、结构紧凑、传动平稳和噪声小等。

所以本设计优先选用蜗轮蜗杆传动。

蜗杆材料选用钢，表面淬火，硬度为。

由于蜗轮属于易损件工作时磨损严重故齿圈材料选用铸锡磷青铜（），齿芯材料选用灰铸铁制造。

设计与制造年第期（第卷，总第期）机械研究与应用倡收稿日期：

基金项目：

广东省高职高专校长联席会议课题（项目编号）作者简介：

聂小春（），女，江西高安人，硕士，讲师，主要从事机械设计制造及其自动化方面的教学工作。

表1电机规格型号额定输出功率（）额定转矩（）电机惯量（）破M额定转速（）质量（）适配驱动器型号变压器容量（）u5%42蜗杆轴弯矩的校核忽略带轮压轴力，蜗杆轴的载荷分析如图所示。

图蜗杆轴受力与弯矩图计算蜗杆轴各段的弯矩。

从蜗杆轴的结构图及弯矩和扭矩图中可看出蜗杆的中间截面是蜗杆轴的危险截面。

已知L，L，L进行计算。

（）垂直面的支承反力FFLFDLLFFF（）（）（）水平面支承反力FFF（）（）带轮压轴力在支点产生的反力已知皮带有效拉力为T，皮带工作时的压轴力为：

FT（）FFLLL（）FFF（）（）绘垂直弯矩图MFLMFL（）绘水平弯矩图MFL而截面产生弯矩为：

MFL（）合成弯矩图MMMM（）（）MMMM（）（）（）前面计算得轴传递的转矩T（）（）求危险截面的当量弯矩从图可知截面最危险，因此取抗弯截面系数Wd（），由于扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力：

M（aT）W（）（）（）已经选定蜗杆轴的材料为，调质处理，查枟机械设计枠表得的许用弯曲应力为。

因此，轴的尺寸符合设计要求，故安全。

5零部件设计与校核51刀夹的受力分析刀夹间的拉伸弹簧对换刀有重大的影响，刀库的稳定性取决于弹簧的合理设计，故对其进行设计与校核，从而保证刀库稳定性。

刀夹单元的受力分析如图所示。

刀具的离心力为：

机械研究与应用年第期（第卷，总第期）设计与制造Fmvr（）式中：

m为刀柄的质量（）；r为刀库半径（）；v为刀柄旋转的线速度（）。

图刀夹受力分析图计算弹簧的最小拉紧力：

F（）初拉力：

FdD（）式中：

为初切应力，即（）6结论此设计是为了解决换刀的问题。

图为此次设计的刀库总体面局图，刀库的总容量为，故刀库主要适用于经济性数控机床，满足以上的数控加工。

图刀库总体布局图此设计体现的特点在于设计结构比较简单，主要由铸件及其他的碳素钢由螺钉或螺栓连接。

刀库理论的换刀速度值满足效率高的要求。

设计中应用的弹簧经过设计满足要求，这从理论上解决了掉刀现象。

设计上适应未来制造业的不断发展。

参考文献：

邱焜城刀库之发展趋势与未来展望制造技术与机床，（）：

周健东加工中心盘式刀库的设计组合机床与自动化加工技术，（）：

曹秋霞小型立式加工中心无机械手自动换刀装置设计机床与液压，（）：

（上接第133页）所示，总体对比从进入试验段到出试验段结果显示改进后风流成直线稳定趋势，有较好均匀性，但伴有小波浪抖动。

对于改进后结果进行对比，编号位置，和处风流较，和处更均匀。

图编号位置的干冰实验测试对比5结语笔者对直流低速风力测试平台的实验结果分析表明，此低速风力测试平台符合普通风洞的基本要求，具备为一般小型模型提供基本实验的条件。

图位置点干冰实验测试对比参考文献：

中国人民解放军总装备部军事训练教材编辑工作委员会低速风洞试验北京：

国防工业出版社，梅塔，布雷德肖胡宗雄，龙斯人（译）小型低速风洞设计原则航空杂志，（）：

巫荣闻热膜式风速变送器系统设计合肥：

合肥工业大学，胡琨，赵志军，钱廷伟直流低速风洞流场特性研究机械研究与应用，（）：

设计与制造年第期（第卷，总第期）机械研究与应用45-16T型立式加工中心盘式刀库的设计45-16T型立式加工中心盘式刀库的设计作者：

聂小春，韩利红，孙晓辉，汪菊英，NIEXiao-chun，HANLi-hong，SUNXiao-hui，WANGJu-ying作者单位：

聂小春,孙晓辉,汪菊英,NIEXiao-chun,SUNXiao-hui,WANGJu-ying（广州工程技术职业学院,广东广州,510925），韩利红,HANLi-hong（洛阳北方企业集团有限公司,河南洛阳,471003）刊名：

机械研究与应用英文刊名：

MechanicalResearch&Application年，卷（期）：

2013（6）参考文献（3条）参考文献（3条）1.邱焜城刀库之发展趋势与未来展望期刊论文-H制造技术与机床2007（4）2.周健东加工中心盘式刀库的设计2007（8）3.曹秋霞小型立式加工中心无机械手自动换刀装置设计期刊论文-H机床与液压2006（9）引用本文格式：

聂小春.韩利红.孙晓辉.汪菊英.NIEXiao-chun.HANLi-hong.SUNXiao-hui.WANGJu-ying45-16T型立式加工中心盘式刀库的设计期刊论文-机械研究与应用2013（6）