某立式加工中心机械手换刀装置优化与设计开题报告

1. 研究目的与意义

立式加工中心即立式铣加工中心，它作为现代化数控机床的代表，已在制造业领域广泛使用，加工中心也是目前产量最高、应用最广泛的数控机床，它的综合加工能力极强，其加工效率往往是普通机床的5~10倍。自动换刀刀库已不仅仅是立式铣加工中心的配套部件，它对保证立式铣加工中心高精度、高效率、高可靠度及多任务复合具有重要作用。刀库作为加工中心最重要的部分之一，它的发展也直接决定了加工中心的发展。机械手自动换刀装置在立式铣加工中心上应用非常广泛，其换刀过程简单，换刀时间短，定位精度高；总体结构简单、紧凑，动作准确可靠；维护方便，成本低。人们一直寻求各种方式,提高加工中心的加工效率。如提高进给与移动速度、提高主轴转速、加大主轴电机功率、加大切削用量、采用高质量刀具等。在高节拍多次换刀的加工过程中，缩短换刀时间，可大大提高生产效率。国内外加工中心生产厂家都投入大量的资金和精力，研制自动换刀装置，以缩短换刀时间，提高工作效率和竞争力。

2. 课题关键问题和重难点

本次课题的内容为某立式加工中心机械手换刀装置的优化与设计

在确立数控机床的设计技术规范时，应该考虑专业市场上的供求情况、顾客潜在的选择，从有关商业文献中获得竞争产品所能达到的技术要求、价格等因素,最后再根据所要求的数控机床性能来确定自动换刀装置的设计技术要求。所研究的主要内容有:

1、掌握加工中心的基本结构、工作原理;

3. 国内外研究现状（文献综述）

本次设计的题目为某立式加工中心机械手换刀装置的优化与设计。通过各种条件获取这个方向的信息，对自己所研究的课题有了更深入的理解和想法。

立式加工中心是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。立式加工中心能完成铣、螳削、钻削、攻螺纹和用切削螺纹等工序立式加工中心最少是三轴二联动，一般可实现三轴三联动。有的可进行五轴、六轴控制。立式加工中心立柱高度是有限的，对箱体类工件加工范围要减少，这是立式加工中心的缺点。但立式加工中心工件装夹、定位方便;刃具运动轨迹易观察，调试程序检查测量方便，可及时发现问题，进行停机处理或修改:冷却条件易建立，切削液能直接到达刀具和加工表面;三个坐标轴与笛卡儿坐标系吻合，感觉直观与图样视角一致，切屑易排除和掉落，避免划伤加工过的表面。与相应的卧式加工中心相比，结构简单，占地面积较小，价格较低。

目前，自动换刀装置中刀库的种类有链式、盘式、格子箱式和直线式等形式。自动换刀装置分有机械手换刀和无机械手换刀两种，其中机械手多手式机械手的种类大概有单臂单手式机械手、双景式机械手、同转式单臂双手机械手等形式

4. 研究方案

加工中心区别于 nc 铣床的主要特点就在于它具有根据工艺要求自动更换所需刀具的功能，即自动换刀 (atc) 机能。

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。

加工中心的自动换刀形式，可分为有机械手换刀方式和无机械手换刀方式两类。无机械手换刀方式,适用于采用 40 号以下刀柄的小型加工中心或换刀次数少的用量型刀具的重型机床，这种换刀方式没有机械手，因而结构简单。另外，刀库回转是在工步与工步之间，即非切削时进行的。因此，虽然刀库设置在立柱顶面，却免去了刀库回转时的震动对加工精度的影响。

5. 工作计划

毕业设计前一学期末完成英文翻译，收集、查阅、文献资料并准备开题报告。第1周 完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后，译文和原文均上传至毕业设计管理系统,译文封面用标准模板。查阅文献资料，撰写开题报告。第2周 开题报告经指导老师批阅合格并确认后，开题报告封面用标准模板，上传至毕业设计管理系统。第3周 完成开题报告审核。开始毕设课题的计算。第4周 毕业设计前期工作。第5周 毕业设计前期工作。第6周 中期检查，在毕业设计管理系统上完成中期检查报告的填写，指导老师完成中期任务的审核。第7周 毕业设计后期工作。第8周 毕业设计后期工作。第9周 初步完成毕业设计报告（论文）的撰写，提交给指导老师，并按要求修改。第10周 完成毕业设计报告（论文）的撰写，提交给指导老师批阅和确认。第11周 上传毕业设计报告（论文）和附件至毕业设计管理系统。第12周 评阅、成果验收，规范化检查。第13周 答辩评分。