自动换刀机器人设计水平移动系统设计(2)
1.1国内外自动换刀装置的发展现状和历史
1.2自动换刀装置的未来发展趋势
1.3研究目的和意义
加工中心是数控机床中较为复杂的加工设备，由于其具有多种加工能力而得到广泛的应用，其强大的加工能力和效率得益于其配置的自动换刀装置（ATC）。换刀装置作为加工中心的重要组成部分，其主要作用在于减少加工过程中的非切削时间，提高生产率，降低生产成本，进而提升机床乃至整个生产线的生产力。
通过了解国内外当前该领域的研究状况，在此基础上完成自己的设计，为以后工作打下一定设计分析基础。通过自动换刀机器人设计，加深自己对机械制造领域的相关知识点（机械产品设计、结构工艺等）的理解。同时锻炼自己的综合分析能力和图形软件应用能力、外文阅读能力及资料查阅能力。为以后踏入社会，实际应用进行锻炼
1.4文章各章内容
第一章综述，主要介绍自动换刀装置国内外发展现状和历史及未来的发展趋势；然后说明了本课题的研究意义。
第二章方案的确定，主要描述自动换刀装置的系统的组成、传动方式、驱动方式和总体方案。
第三章水平纵向部分的设计计算，主要是齿轮齿条、伺服电机、减速器、纵向导轨、联轴器的设计和计算。
第四章水平横向部分的设计计算，主要是滚珠丝杠、伺服电机、横向导轨，联轴器的设计和计算。
第五章为对本课题的总结。
2.总体方案的确定
整个自动换刀机器人分为水平系统的纵向和横向、垂直系统和末端操作器三部分。技术要求如下表：
表2-1 技术参数
结构型式 组合式──直角坐标加旋转
自由度数 4
负载重量 11 kg (单爪)
末端操作器 双手爪
工作空间 纵向 横向 升降 旋转
12m 0.8m 1.2m 180º
运行速度 五档可调
最大运行速度 纵向 横向 升降 旋转
35 m/min 19 m/min 10 m/min 18 rpm
重复定位精度 ±0.5 mm
记忆刀位数 不小于 170 把,可扩展
总重量 ≯600 kg
2.1驱动方式的选择
常用的驱动方式主要有液压驱动方式、气动驱动方式、步进电机和伺服电机。液压驱动和气动驱动在机械设备中用的最多，占90%以上；而最常用的机器人驱动方式为伺服电机，可分为直流伺服电机和交流伺服电机。
液压驱动方式主要是通过油缸、阀、油泵和邮箱等实现传动。它利用油缸、马达加上齿轮、齿条实现直线运动；利用摆动油缸、马达与减速器、油缸与齿条、齿轮或链条、链轮等实现回转运动。液压驱动的优点是压力高、体积小、出力大、运动平稳，可无级变速，自锁方便，并能在中间位置停止。缺点是需要配备压力源，系统复杂成本较高。
气动驱动方式所采用的元件为气压缸、气压马达、气阀等。一般采用4-6个大气压，个别的达到8-10个大气压。它的优点是气源方便，文护简单，成本低。缺点是出力小，体积大。由于空气的可压缩性大，很难实现中间位置的停止，只能用于点位控制，而且润滑性较差，气压系统容易生锈。
步进电机是将电脉冲信号转换成机械角位移信号的执行元件，每接受一个电脉冲信号，步进电机转过一个步距角。步进电机转子的角位移与输入脉冲的个数成正比，转速与输入脉冲的频率成正比，转向取决于绕组的通电相序。但步进电机应用逐渐减少。与伺服电机相比，其在控制精度，低频特性平稳性，过载能力，运行性能，速度响应性能都有明显不足。
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