加工中心换刀机构课程设计说明书

动并升降，主轴只完成主运动。目前小型数控铣床一般采用这种方式 。2 ） 工作台纵、横向移动，主轴升降。这种方式一般运用在中型数控铣床中 。

立式数控铣床的功能分为一般功能和特殊功能。一般功能是指各类数控铣床普遍所具有的功能。如点位控制功能、刀具半径自动补偿功能、镜象加工功能、 固定循环功能等。特殊功能是指数控铣床在增加了某些特殊装置或附件后，分别具有或兼备的一些特殊功能。如刀具长度补偿功能、靠模加工功能、自动变换工作台功能、自适应功能、数控采集功能等。

数控铣床的主轴开启与停止，主轴正反转与主轴变速等都可以按输入介质上编入的程序自动执行。不同的机床其变速功能与范围也不同。有的采用变频机组，固定几种转速，可自选一种编入程序，但不能在运转时改变。有的采用变频器调整，将转速分为几档，编程时可任选一档，在运转中可通过控制面板上的旋钮，在本档范围内自由调节；有的则不分档,编程时可在整个范围内无级调速。但是在实际操作中，调速不能有大起大落的突变，只能在允许的范围内调高或调低，只能在允许的范围内一般都设有自动拉、退刀装置，能在数秒内完成装刀与卸刀，换刀比较方便。此外，多坐标数控铣床的主轴可以绕X、Y或Z轴作数控摆动，扩大了主轴自身的运动范围，但是主轴结构更加复杂。

3

第2章 方案设计

2.1 课题内容

依据设计任务书，我们的任务是给数控立式铣床设计安装合适的自动换刀装置，以力涛-CNC1000数控立式升降台铣床为例。

主要技术参数为：

工作范围 X轴行程 1050mm Y轴行程 650mm Z轴行程 500mm

立柱最前端至主轴中心 650mm

工作台加工面积（长×宽） 1400×320mm 工作台承载重量 800kg 主轴最高转速 8000rpm 快速进给速度X轴 5m/min 快速进给速度Y轴 5m/min 快速进给速度Z轴 5m/min 刀库刀具数 20把

定位精度 ±0.005/300mm 重复定位精度 ±0.003mm 加工精度 0.008mm 主轴锥孔 BT40

刀具最大直径 ∮80mm 换刀时间（刀对刀） 4秒 最大进给速度 5000m/min

2.2确定其自动换刀装置的形式

由于LT-CNC1000数控立式升降台铣床是一种使用范围较广的机床，且其可加工零件的精度要求也较高，比较上章介绍的几种换刀形式，决定选用带刀库的自动换刀形式。

LT-CNC1000数控立式升降台铣床主轴箱上方没有好的安装位置，安装在机床外又要增加刀具运输时间，降低效率，所以安装在机床侧面最合适，有些部件交错的地方，作适当的调整。设计成由由盘式刀库和回转式双臂机械手组成。设计增加自动换刀装置后的LT-CNC1000数控立式升降台铣床的外观图如图2-1所示。

4

图2-1数控立式升降台铣床的外观图

2.3加工中心自动换刀装置（ATC）形式、特点及各自应用范围

由刀库和机械手组成的自动换刀装置(Automatic Tool Changer,ATC)是加工中心的重要组成部分。加工中心上所需更换的刀具较多，从十几把到几十把．甚至上百把，故通常采用刀库形式，其结构比较复杂，自动换刀装置种类繁多。由于加工中心上自动换刀次数比较频繁，故对自动换刀装置的技术要求十分严格．如要求定位精度高．动作平稳，工作可靠以及精度保持性等。这些要求都与加工中心的性能息息相关。

在使用立式数控铣床加工工件时，只要充分利用数控铣床的各种功能，就可以加工许多普通铣床难加工的工件。数控铣床的主要加工对象有：平面类零件；变斜角类零件；曲面类（立体类）零件。

5

表2-1 加工中心上的换刀装置

形式 转塔式 类别 特点 应用范围 垂直转塔1. 根据驱动方式不同，可分为顺序选用于钻削头 头 刀或任意选刀 3. 容纳刀具数目少 中心 水平转塔2. 结构紧凑简单 刀库式 无机械手1. 利用刀库运动与主轴直接换刀，省小型加工换刀 去机械手 2. 结构紧凑 3. 刀库运动较多 机械手换1. 刀库只做选刀运动，机械手换刀 刀 刀具运送器 2. 布局灵活，换刀速度快 送器将刀具送至机械手 2. 结构复杂 1. 利用更换转塔头，增加换刀数目 2. 换刀时间基本不变 扩大加工工艺的钻削中心 更换主轴1. 利用更换主轴箱，扩大组合机床加扩大柔性箱 更换刀库 工工艺范围 2. 结构比较复杂 库存储器 度 3. 扩大加工中心的加工工艺范围 6

中心 各种加工中心 中心 机械手和1. 刀库距机床主轴较远时，用刀具运大型加工成套更换方式 更换转塔 的组合机床 零件，需的加工中心 1. 扩大加工工艺，更换刀库，另有刀加工复杂2. 充分提高机床利用率和自动化程刀具很多