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1.2斗笠式刀库加工中心的介绍
斗笠式刀库是加工中心比较常见的一种换刀装置，斗笠式刀库实训台包括BT40-16T刀库、主轴部件、打刀缸及伺服移动装置。主轴部分是实训台的重要部件之一，由主轴回转及定向机构、刀具的松刀、拉刀机构等组成。
斗笠式刀库一般只能存16~24把刀具，斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴移动。当主轴上的刀具进入刀库的卡槽时，主轴向上移动脱离刀具，这时刀库转动。当要换的刀具
对正主轴正下方时主轴下移，使刀具进入主轴锥孔内，夹紧刀具后，刀库退回原来的位置。
现在加工中心上刀库种类很多，其中斗笠式刀库结构简单，运动集中，适合于立式加工中心。刀库成本低，工艺要求不高，性价比较高，因此对斗笠式刀库的设计具有重大的意义，并且在以后的发展中，斗笠式刀库在学习实训中必将会占有极其重大的地位。
1.3主轴部件的研究进展
典型加工中心的机械结构主要有基础支承件、加工中心主轴系统、进 给传动系统、工作台交换系统、回转工作台、刀库及自动换刀装置以及其他机械功能部件组成。
主轴系统为加工中心的主要组成部分，它由主轴电动机、主轴传动系 统以及主轴组件成。和常规机床主轴系统相比，加工中心主轴系统要具有 更高的转速、更高的回转精度以及更高的结构刚性和抗振性。
随着电气传动技术（变频调速技术、电动机矢量控制技术等）的迅速发展和日趋完善，高速数控机床主传动的机械结构已得到极大的简化，取消了带传动和齿轮传动，机床主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床主运动的“零传动”。这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，使主轴组件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来，因此可做成“主轴单元” ，俗称“电主轴” 。由于当前电主轴主要采用的是交流高频电动机，故也称为“高频主轴”。由于没有中间传动环节，有时又称它为“直接驱动主轴”。电主轴是一种智能型功能部件，不但转速高、功率大，还有一系列控制主轴温升与振动等机床运行参数的功能，以确保其高速运转的可靠性与安全。
1.4 主轴部件设计课题任务
1.主轴部件回转及定向机构设计: 要求主轴可以实现变频调速，并能够实时反馈主轴转速及能够进行准停。
2．主轴的松刀、拉刀机构设计：要求主轴部分能自动松开及夹紧刀具。
2方案拟定
本课题总体方案现确定如下：
由于同步带无滑动，能保证固定的传动比，且传动效率高，允许的线速度较高，无需安置在很良好的工作环境中，所以在主轴传动方式中选择同步带传动。但是需要注意的是同步带的安装具有严格的要求。
在主轴的进给运动中，采用滚珠丝杠。其耐磨性好、磨损小，低速运 行时无爬行、无振动，能够很好地确保 Z 轴的进给精度。
由于加工中心具备自动换刀功能， 所以在主轴组件中还应有主轴准停 装置、刀具自动夹紧机构以及切屑清除机构。在本课题中，主轴准停机构 采用磁力传感器检测定向，其不仅能够使主轴停止在调整好的位置上，而且能够检测到主轴的转速，并在加工中心的操控面板上显示出来，方便机床操作者调整转速。
在换刀过程中，刀具自动夹紧机构也是不可获缺的一部分。它控制着刀杆的松紧，使刀具在加工时能紧紧地固定在主轴上，在换刀时能轻松地卸载。本课题采用了气动运行的方式，通过活塞、拉杆、拉钉等一系列元件的运动来达到刀杆的松紧目的。同时，为了减少气压推力对主轴支承的磨损，在主轴的内部设置了一段碟形弹簧，使活塞对拉杆的作用起到一个缓冲的作用。同时，在换刀过程中，活塞及拉杆的内部将被加工成中空状。其间将通入一定的压缩空气来清除切屑。使刀杆和主轴始终具有很好的配合精度。
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