在数控加工中心中,刀库及自动换刀装置是专门为其配套,实现刀具储备和自动换刀动作的两个部分。弧面凸轮是凸轮式自动换刀装置中最关键的零件,它控制着机械手扣刀、换刀和回原点的动作。本课题所研究的链式刀库在工作时圆柱凸轮带动链轮转动,从而实现链条的运动。因此,研究和分析、设计刀库及自动换刀装置中空间凸轮机构具有重大的意义。本文所研究的内容主要包括以下几个方面：首先,在弧面凸轮的基本理论基础上,对自动换刀装置中机械手完成整个工作循环过程中弧面凸轮及转动盘滚子的受力情况进行分析,找出影响滚子受力大小的因素,为转动盘滚子的选型提供理论依据。其次,对数控机床加工弧面凸轮的加工原理进行了研究,建立了计算刀具加工凸轮入、出刀角的数学模型,并用数值法进行了求解。从而解决了用于加工弧面凸轮的数控机床设计中工作台转角参数确定的问题。然后,设计了用于凸轮式自动换刀装置中从动件为六个滚子的弧面凸轮,并进行了该机构的运动分析。同时还运用Pro/E的曲面造型功能作出了该弧面凸轮的三维CAD模型,对其加工时刀具的走刀路径进行了分析。最后,对链式刀库中控制链轮转动的圆柱凸轮进行了理论分析,建立了凸轮工作轮廓的曲面方程、凸轮与滚子工作曲面的共轭接触方程。在此基础上设计了一个无停留圆柱凸轮,并对该凸轮机构的各个零件进行三维建模、凸轮机构啮合运动的仿真和分析、确定了圆柱凸轮的加工方法和方案。