加工中心机械手换刀原理

济南大学毕业设计

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1 绪论

1.1数控加工中心概述

1.1.1数控加工中心的优点

数控加工中心的优点很多，主要有一下几种：

（1）工件一次装夹可完成多种加工任务，避免了因多次装夹带来的误差和时间成本，而且，由于不需要依靠操作者的技术水平，可得到相当高的稳定精度。

（2）减少了加工的准备时间，提高了加工效率，减少了劳动力的使用，从而大大的降低了生产成本，提高了产品的竞争力。

（3）提高了设备的利用率，数控加工中心的设备利用率为通用机床的几倍，并且，由于工序较为几种，更加适合多种、中小批量的加工生产。 1.1.2数控加工中心的结构特点 数控加工中心的结构特点如下：

（1）刚度高、抗振性好。

（2）传动系统结构简单，传递速度快，精度高。

（3）设计有刀库和换刀机构，这是数控加工中心与其他机床的主要区别。 （4）相较其他机床更为人性化，功能齐全，省去了绝大部分的人力劳动。 1.1.3数控加工中心的发展趋势

（1）高速化

随着数控系统核心处理器性能的进步，数控加工中心的主轴转速和进给速度的进一步提升以及自动交换平台和自动换刀用时的进一步缩短，进而使数控机床的效率向更高的目标迈进。

（2）高精度化

先进的数控系统一

Qq2604130359

本 科 毕 业 设 计

题目4轴加工中心机械手自动换刀装置的设计

系 别 工程技术系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 指导教师 李敬 职 称 教授

2015年 4 月 3 日

摘 要

机械手是自动换刀装置中交换刀具的主要工具，它担负着把刀库上的刀具送到主轴上，再把主轴上已用过的刀具返回刀库上的任务。设计思路是用机械手的动作来实现对加工中心的换刀，机械手的转动有回转液压缸运来实现，其动力则由驱动系统实现。加工中心的自动换刀装置，通常是由刀库和机械手组成，它是加工中心的象征，又是加工中心成败的关键环节。因此各加工中心制造厂家都在下大力研制动作迅速、可靠性高的自动换刀装置，以求在激烈的竞争中取得好效益，自动换刀装置是加工中心的核心内容，各厂家都在保密，极少公开有关资料，尤其机械手部分更是如此。这种机械手的拔刀、插刀动作，大都由油缸动作来完成。根据结构要求，可以采用

卧式加工中心换刀机械手的设计

1 机械手的介绍

1.1 工业机器人简介

几千年前人类就渴望制造一种像人一样的机器，以便将人类从繁重的劳动中解脱出来。如古希腊神话《阿鲁哥探险船》中的青铜巨人泰洛斯（Taloas)，犹太传说中的泥土巨人等等，这些美丽的神话时刻激励着人们一定要把美丽的神话变为现实，早在两千年前就开始出现了自动木人和一些简单的机械偶人。

到了近代 ，机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人问世之后，不同功能的机器人也相继出现并且活跃在不同的领域，从天上到地下，从工业拓广到 农业、林、牧、渔，甚至进入寻常百姓家。机器人的种类之多，应用之广，影响之深，是我们始料未及的。

工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续 工作、精确度高、抗恶劣

卧式加工中心换刀机械手的设计

1 机械手的介绍

1.1 工业机器人简介

几千年前人类就渴望制造一种像人一样的机器，以便将人类从繁重的劳动中解脱出来。如古希腊神话《阿鲁哥探险船》中的青铜巨人泰洛斯（Taloas)，犹太传说中的泥土巨人等等，这些美丽的神话时刻激励着人们一定要把美丽的神话变为现实，早在两千年前就开始出现了自动木人和一些简单的机械偶人。

到了近代 ，机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人问世之后，不同功能的机器人也相继出现并且活跃在不同的领域，从天上到地下，从工业拓广到 农业、林、牧、渔，甚至进入寻常百姓家。机器人的种类之多，应用之广，影响之深，是我们始料未及的。

工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续 工作、精确度高、抗恶劣

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2012届

分类号：

单位代码 ：10452

毕业设计

加工中心换刀装置的设计

姓 名 胡文午 学 号 201203110214 年 级 2012级（2）班 专 业 机械设计制造及其自动化 系 （院） 机械工程学院 指导教师 刘玉慧

2016年 4月 6日

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目 录

摘要………………………………………………………………………1 关键词……………………………………………………………………1 1前言……………………………………………………………………2 2加工中心的总体布局…………………………………………………2

2.1技术条件…………………………………………………

自动换刀机械手的设计

摘要

加工中心在加工中用得很广泛，加工中心利用刀库实现换刀，这是目前加工中心大量使用的换刀方式。而自动换刀装置是加工中心的重要组成部分之一，它的功能的好坏，关系到整个加工中心的功能。自动换刀装置可分为五种基本形式，即转塔式、 180 回转式、回转插人式、二轴转动式和主轴直接式。刀库换刀，按照换刀过程有无机械手参与，分成有机械手换刀和无机械手换刀两种情况。在有机械手换刀的过程中，使用一个机械手将加工完毕的刀具从主轴中拔出，与此同时，另一机械手将在刀库中待命的刀具从刀库拔出，然后两者交换位置．完成换刀过程．无机械手换刀时，刀库中刀具存放方向与主轴平行，刀具放在主轴可到达位置换刀时，主轴箱移到刀库换刀位置上方，利用主轴Z向运动将加工用毕刀具插人刀库中要求的空位处，然后刀库中待换刀具转到待命位置．主轴 Z 向运动将待用刀具从刀库中取出，并将刀具插人主轴。 [关键词]：加工中心 自动换刀装置 刀库 机械手

Abstract

Machining center in the increasingly wide use of the processing , which is currently used by larg

自动换刀机械手的设计

摘要

加工中心在加工中用得很广泛，加工中心利用刀库实现换刀，这是目前加工中心大量使用的换刀方式。而自动换刀装置是加工中心的重要组成部分之一，它的功能的好坏，关系到整个加工中心的功能。自动换刀装置可分为五种基本形式，即转塔式、 180 回转式、回转插人式、二轴转动式和主轴直接式。刀库换刀，按照换刀过程有无机械手参与，分成有机械手换刀和无机械手换刀两种情况。在有机械手换刀的过程中，使用一个机械手将加工完毕的刀具从主轴中拔出，与此同时，另一机械手将在刀库中待命的刀具从刀库拔出，然后两者交换位置．完成换刀过程．无机械手换刀时，刀库中刀具存放方向与主轴平行，刀具放在主轴可到达位置换刀时，主轴箱移到刀库换刀位置上方，利用主轴Z向运动将加工用毕刀具插人刀库中要求的空位处，然后刀库中待换刀具转到待命位置．主轴 Z 向运动将待用刀具从刀库中取出，并将刀具插人主轴。 [关键词]：加工中心 自动换刀装置 刀库 机械手

Abstract

Machining center in the increasingly wide use of the processing , which is currently used by larg

自动换刀机械手的设计

摘要

加工中心在加工中用得很广泛，加工中心利用刀库实现换刀，这是目前加工中心大量使用的换刀方式。而自动换刀装置是加工中心的重要组成部分之一，它的功能的好坏，关系到整个加工中心的功能。自动换刀装置可分为五种基本形式，即转塔式、 180 回转式、回转插人式、二轴转动式和主轴直接式。刀库换刀，按照换刀过程有无机械手参与，分成有机械手换刀和无机械手换刀两种情况。在有机械手换刀的过程中，使用一个机械手将加工完毕的刀具从主轴中拔出，与此同时，另一机械手将在刀库中待命的刀具从刀库拔出，然后两者交换位置．完成换刀过程．无机械手换刀时，刀库中刀具存放方向与主轴平行，刀具放在主轴可到达位置换刀时，主轴箱移到刀库换刀位置上方，利用主轴Z向运动将加工用毕刀具插人刀库中要求的空位处，然后刀库中待换刀具转到待命位置．主轴 Z 向运动将待用刀具从刀库中取出，并将刀具插人主轴。 [关键词]：加工中心 自动换刀装置 刀库 机械手

Abstract

Machining center in the increasingly wide use of the processing , which is currently used by larg

? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. d4a6f1375a8102d276a22fc1

数控镗铣加工中心自动换刀系统中的机-液机械手

杨可森,艾长胜,侯志坚

(济南大学机械工程学院,山东济南250022)

摘要:介绍了V116B 型数控镗铣加工中心自动换刀系统中的机-液机械手的结构与工作原理及其液压系统,该机械手具有结构紧凑、工作平稳、定位准确的优点。

关键词:镗铣加工中心;数控机床;自动换刀系统;机械手

中图分类号:TG 659　　文献标识码:B 　　文章编号:1001-3881(2003)3-216-2

The H ydro -mechanical Manipulator on Autom atic Tool Changer of

Numerical Control Boring &Milling Machine Center

Y ANG K e 2sen ,AI chang 2sheng ,H OU zhi 2jian

(School of Mechanical Engineering ,Jinan University

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发展阶段,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发展而不断发展。快速换刀技术是减少加工辅助时间重要手段。刀库和交换主轴换刀装置是转塔头换刀装置和刀库式换刀装置的结合。首先把加工过程中需要使用的全部刀具分别安装在标准刀柄上，在刀库中进行选刀，并由刀具交换装置从刀库中取出刀具，把刀具安装在非工作主轴上。换刀时间通过转塔头交换装置旋转180°，交换主轴。这样就可以使切削加工和主轴换刀同时进行，由此可知换刀时间实际就是已经装好刀具的两个主轴的换位时间，使辅助时间减少到最少，即机床切屑对切屑时间达到最短。同时，刀库可以存放数量很大的刀具，因而能够进行复杂的多工序加工，这样就明显提高了机床的适应性和加工效率。

关键词 高速切削；刀库；交换主轴；换刀装置；换刀时间 - I -

Design Of Automatic Tool Change On Tool

Magazine Abstract

Cutting is developing which has the characteristic of high-