隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床品種日益增多，目前在零件制造過程 中，大量的時(shí)間用于更換刀具，切削加工時(shí)間僅占整個(gè)工時(shí)中較小的比例，造成時(shí)間和人力的浪費(fèi)。
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現(xiàn)有的技術(shù)中早已實(shí)現(xiàn)在機(jī)床上添加刀庫，在加工時(shí)，能夠自行換刀。而目前機(jī)床 上刀庫換刀的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作基本上都是，換刀臂運(yùn)動(dòng)至主軸，將主軸上的刀具卸載，返回刀庫 后將另一把刀具送至主軸上。對于機(jī)床技術(shù)日新月異的當(dāng)今，時(shí)刻在追求著高精度高效率， 所以上述的現(xiàn)有技術(shù)方案，已經(jīng)無法進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，而且結(jié)構(gòu)上所占的空間大，增加 了制造成本和運(yùn)輸成本。文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/3569.html
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動(dòng)柱式臥式加工中心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖中：10-機(jī)座，11-Z軸導(dǎo)軌，12-X軸導(dǎo)軌，13-主軸箱，14-工件夾裝臺(tái)，15-Y軸導(dǎo) 軌，16-主軸，17-電機(jī)，18-刀庫，19-減速機(jī)，20-分度盤，21-刀具掛件，22-Z軸電機(jī)，23-X軸 電機(jī)，24-Y軸電機(jī)。文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/3569.html
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參見圖1—3：包括機(jī)座10，機(jī)座10上設(shè)置有Z軸導(dǎo)軌11和X軸導(dǎo)軌12，均為線性導(dǎo)軌，摩擦系數(shù)低， 無效運(yùn)動(dòng)少，能輕易達(dá)到μm級進(jìn)給及定位，Z軸導(dǎo)軌11的端部設(shè)置有Z軸電機(jī)22，X 軸導(dǎo)軌12的端部設(shè)置有X軸電機(jī)23，Z軸導(dǎo)軌11上設(shè)置有工件夾裝臺(tái)14，用于固定工件， Z軸電機(jī)22通過絲桿驅(qū)動(dòng)工件夾裝臺(tái)14沿Z軸導(dǎo)軌11滑動(dòng)，X軸導(dǎo)軌12上設(shè)置有主 軸箱13，X軸電機(jī)23通過絲桿驅(qū)動(dòng)主軸箱13沿X軸導(dǎo)軌12左右移動(dòng)，其中，主軸箱13 上設(shè)置有Y軸導(dǎo)軌15，Y軸導(dǎo)軌15上設(shè)置有主軸16，主軸16垂直于所述Y軸導(dǎo)軌15， Y軸導(dǎo)軌15的端部設(shè)置有Y軸電機(jī)24，Y軸電機(jī)24通過絲桿驅(qū)動(dòng)主軸16沿Y軸導(dǎo)軌15 上下移動(dòng)，主軸16背部設(shè)置有電機(jī)17，兩者直連，電機(jī)17直接帶動(dòng)主軸16旋轉(zhuǎn)，且電機(jī) 17能夠隨主軸16一起在Y軸導(dǎo)軌15上移動(dòng)；主軸箱13的端部設(shè)置有刀庫18，刀庫18 呈圓盤狀，且設(shè)置有分度盤20，能夠提高旋轉(zhuǎn)的精度。刀庫18位于主軸16的上方，主軸 16能夠快速移動(dòng)到刀庫18下方，完成換刀。文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/3569.html
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電機(jī)17為永磁同步電機(jī)，其特點(diǎn)是效率高、更加省電；功率因數(shù)高，電機(jī)電流 小，電機(jī)定子銅耗降低，更節(jié)能，電機(jī)配套的電源，如逆變器，變壓器等，容量可以更低，同時(shí) 其他輔助配套設(shè)施如開關(guān)，電纜等規(guī)格可以更小，相應(yīng)系統(tǒng)成本更低，由于永磁同步電機(jī)功 率因數(shù)高低不受電機(jī)極數(shù)的限制，在電機(jī)配套系統(tǒng)允許的情況下，可以將電機(jī)的極數(shù)設(shè)計(jì) 的更高，相應(yīng)電機(jī)的體積可以做得更小，電機(jī)的直接材料成本更低；體積小，功率密度大，在 驅(qū)動(dòng)低速大扭矩的負(fù)載時(shí)，一個(gè)是電機(jī)的極數(shù)的增多，電機(jī)體積可以縮小，還有就是：電機(jī) 效率的增高，相應(yīng)地?fù)p耗降低，電機(jī)溫升減小，則在采用相同絕緣等級的情況下，電機(jī)的體 積可以設(shè)計(jì)的更小；電機(jī)結(jié)構(gòu)的靈活性，可以省去電機(jī)內(nèi)許多無效部分，如繞組端部，轉(zhuǎn)子 端環(huán)等，相應(yīng)體積可以更小；起動(dòng)力矩大、噪音小、溫升低，永磁同步電機(jī)在低頻的時(shí)候仍能 保持良好的工作狀態(tài)，低頻時(shí)的輸出力矩較異步電機(jī)大，運(yùn)行時(shí)的噪音小，轉(zhuǎn)子無電阻損 耗，定子繞組幾乎不存在無功電流，因而電機(jī)溫升低，同體積、同重量的永磁電機(jī)功率可提 高30％左右；同功率容量的永磁電機(jī)體積、重量、所用材料可減少30％。文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/3569.html
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在刀庫18方面，刀庫18上設(shè)置有若干刀具掛件21，刀具安裝在刀具掛件 21上，主軸16向上移動(dòng)時(shí)，能夠與刀具掛件21適配，通過刀具掛件21快速的將刀具安裝 到主軸16上，完成換刀。刀庫18上設(shè)置有四到十個(gè)刀具掛件21，其中至少一個(gè)刀具掛件21空載，用于卸取主軸16上的刀具。根據(jù)系統(tǒng)預(yù)定的程序，在加工產(chǎn)品需要換刀時(shí)，無 論主軸16處在哪個(gè)位置，在不需要回位的情況下，也能夠通過Y軸導(dǎo)軌15迅速向上滑動(dòng)，靠 近刀庫18，縮短刀庫18與主軸16之間的距離，使換刀更迅速，效率更高，完成換刀后能夠馬 上回到加工位置，減少對刀時(shí)間，同時(shí)減少了加工誤差。主軸16和電機(jī)17之間還可以設(shè)置減速機(jī)19，通過減速機(jī)19能夠提高電機(jī)17 的輸出扭矩，從而提高主軸16的扭矩。
效果
主軸背部直接與電機(jī)連接，并由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，節(jié)省了空間，結(jié)構(gòu)更緊湊，使電機(jī)和主軸能夠一起快速移動(dòng)，并且可以縮短 刀庫與主軸之間的距離，使換刀更迅速，效率更高。