2.1刀库的类型

根据刀库的容量和取刀方式，刀库的类型可以设计为多种形式。以下是一些常见的刀库形式。

（1）直线型刀库刀具呈直线型排列，其结构组成非常简单，存储的刀具数量不多（8～12个），主要用于数控车床。

（2）圆盘式刀库刀具呈圆形排列，空间使用率低。其结构组成并不复杂，应用的设备比较多。个别会采用双圆环或多圆环排列，可以增加空间使用率。

（3）链式刀库是加工中心中普遍采用的一种结构形式，刀座往往固定在链节上。有单排式，存刀量在30把以下，特殊情况下可以达到60把。增加储刀量方便，只需改变链条长度和链轮数目。常用链式刀库，储存的刀具数量在30把到把之间。

（4）其他刀库如格子箱刀库，容刀量比较多，整箱刀库可以与机外交换。

2.2本次设计的刀库

本次设计的是圆盘式刀库，下面是对其传动过程以及结构组成的介绍。

1、换刀过程

更换刀具的过程（如图2-1）所示

图2-1换刀过程示意图

1—机械手2—刀库3—主轴4—刀套5—刀具

（1）刀套下翻在准备更换加工刀具之前，让存储刀具的刀库2从原始位置旋转，把需要更换的加工刀具5送到换刀处。在进行更换刀具时，装有加工刀具的刀套4向下翻转90度，使加工刀具的轴线与机床的主轴轴线相互平行。

（2）机械手抓刀首先让更换加工刀具的机械手1从初始位置顺时针75度旋转（K方向），然后用机械手上的两个抓手分别抓住刀库和机床主轴上的待更换的加工刀具。

（3）刀具松开机床主轴上的自动夹紧机构主动放开要更换的加工刀具。

（4）机械手拔刀更换加工刀具的机械手向下方移动，同时取出将要更换的两把加工刀具。

（5）刀具位置交换机械手携带着需要更换的两把刀具进行逆时针度旋转（K向观察），以此过程来更换两把刀具的位置。

（6）机械手插刀携带刀具的机械手向上方移动，分别把更换的刀具插入到主轴的锥孔和刀套中去。

（7）刀具夹紧机床主轴上的自动夹紧机构夹紧刀具。

（8）液压缸活塞复位此时更换加工刀具的机械手保持原先动作不变。

（9）机械手松刀控制机械手进行逆时针旋转75度(K方向),放下刀具并回到初始位置。

（10）刀套上翻刀套和刀具一起上翻90度。

2、刀库的结构与传动

图2-2刀库结构示意图

（1）刀库的结构组成（如图2-2）主要是由提供动力的电动机、蜗轮蜗杆传动机构、液压缸、刀盘刀套以及拨叉等部分组成。

（2）刀库的选刀过程机床的数控系统发出选择加工刀具的命令，伺服电动机1开始进行旋转，经联接在电动机上的联轴器2带动蜗杆3和蜗轮4转动，由于蜗轮蜗杆传动机构又与刀盘12相连接，所以带动刀盘上的10个刀套11旋转一定的角度，完成选刀的过程。

（3）刀套翻转过程把需要更换的加工刀具旋转到换刀的地点时，装有加工刀具的刀套尾部滚子10就旋转到拨叉8的槽中，这时候刀库中的液压缸5下腔输入液压油，活塞就会带动拨叉向上方移动，同时把行程开关7松开，以此断开相应的电路，防止存储刀具的刀库和机床主轴出现失误运动。在拨叉向上移动期间，将带着刀套向下翻转90度，使更换刀具的轴心线与机床主轴的轴心线相互平行，并同时把行程开关6压下，以此发出信息让换刀机械手进行抓取加工刀具。相反，拨叉向下移动，带着刀具刀套向上翻转90度。

2.3刀库参数

本此的设计为加工中心的圆盘刀库，其容量为10把，换刀的时间和刀柄的规格需要自己选择，最大的刀具长度不超过mm，最大的刀具直径也不超过φmm，最大刀具重量为6kg。

2.4刀库速度

根据刀库换刀速度的限制，又考虑到刀库执行时间的响应，所以初选刀库速度为

3刀库电动机的选择

电机是用来为刀库提供动力的，刀库的运转离不开电机的参与。目前，常用的驱动方式有：伺服电机以及液动机两种驱动方式。现如今，我国应用广泛的驱动方式为伺服电机驱动，所以本次运用伺服电动机进行驱动圆盘式刀库。

3.1按负载转矩选

负载转矩小于额定转矩。

刀库上的负载转矩来自加工刀具重量的不协调，所以将刀库中质量最大的三把加工刀具放在一起，则可得到质量最大的加工刀具重量，而其重心则设在刀库回转中心点的半径处。

蜗轮轴

各个轴的输入转矩

电动机的输入转矩

蜗杆轴的输入转矩

蜗轮轴的输入转矩

表3-2各个轴传动参数

后续未完，含有整套图纸

方式加扣扣：三二四八一四八二三七