XKA5032A數(shù)控立式升降臺銑床自動換刀裝置的設(shè)計(論文 CAD圖紙全套)

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1、 畢業(yè)設(shè)計（論文） 院 系： XX學(xué)院 姓 名： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計 學(xué) 號： 4200209320XXX 指導(dǎo)教師： XX老師 XX大學(xué)X學(xué)院 2016年9月 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 （應(yīng)由學(xué)生本人按指導(dǎo)教師下達(dá)地任務(wù)認(rèn)真謄寫） 姓名 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計 指導(dǎo)教師 XXX 學(xué)號 4200209320194 入學(xué)時間 2014.09 網(wǎng)站（院系） 機(jī)械學(xué)院 一.課題

2、名稱 二.課題內(nèi)容 三.課題任務(wù)要求 四.同組設(shè)計者 五.主要參考文獻(xiàn) 1 陳紹龍,劉懷平.從選粉濃度解讀高效轉(zhuǎn)子選粉機(jī)技術(shù)：[文獻(xiàn)],鹽城：科行建材環(huán)保公司,2004 2 許林發(fā).建筑材料機(jī)械設(shè)計（一）.武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社,1990 3 潘孝良.硅酸鹽工業(yè)機(jī)械過程及設(shè)備.武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社,1993 4 葉達(dá)森.粉碎與制成.北京：中國建筑工業(yè)出版社,1992 5 .北京：中國建筑工業(yè)出版社,1 6 朱昆泉,許林發(fā).建材機(jī)械工程手冊.武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社, 7 楮瑞卿.建材通用機(jī)械與設(shè)備.武漢：武漢工業(yè)

3、大學(xué)出版社, 8 方景光.粉磨工藝及設(shè)備.武漢：武漢理工大學(xué)出版社, 9 .修理及典型實(shí)例分析.武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社, 地,1999（1）：19 11 徐灝.機(jī)械設(shè)計手冊.3.第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 12 胡宗午,徐履冰,石來德.非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 13 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊.2.第4版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 14 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊.3.第4版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 15 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊.4.第4版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 16 數(shù)字化手冊編委會.機(jī)械設(shè)計手冊(軟件版)R2.0.機(jī)械工業(yè)

4、出版社, 17 陳秀寧..浙江：浙江大學(xué)出版社,2002 18 武漢建筑材料工業(yè)學(xué)院等學(xué)校.建筑材料機(jī)械及設(shè)備.北京：中國建筑工業(yè)出版社,1980 19 徐錦康.機(jī)械設(shè)計.第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002 20 吳一善主編.粉碎學(xué)概論.武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社,1993 21 沈世德.機(jī)械原理.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002 指導(dǎo)教師簽字 教研室主任簽字 年 月 日 （此任務(wù)書裝訂時放在畢業(yè)設(shè)計報告第一頁） 畢業(yè)設(shè)計

5、 XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床自動換刀裝置地設(shè)計 班 級 專 業(yè) 教 學(xué) 系 指 導(dǎo) 老 師 目 錄 摘要……………………………………………………………………………1 前言…………………………………………………………………………....2 第1章 緒論......................................................3 地知識……………………………

6、……………………………3 1.2 數(shù)控銑床地分類…………………………………………………………3 1.2.1 數(shù)控立式銑床………………………………………………………3 1.2.2 數(shù)控臥式銑床………………………………………………………4 1.3 數(shù)控銑床地結(jié)構(gòu)特征……………………………………………………4 1.3.1 數(shù)控銑床地主軸特征………………………………………………5 1.3.2 控制機(jī)床地坐標(biāo)特征………………………………………………5 1.4 數(shù)控銑床地主要功能及加工對象………………………………………5 1.4.1 數(shù)控銑床地功能……………………………………………………5

7、 1.4.2 自動換刀裝置及其形式……………………………………………5 1.4.3 自動裝置應(yīng)當(dāng)滿足地基本要求……………………………………6 第2章 總方案地確定……………………………………………………………6 2.1 XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺及其主要參數(shù)……………………………6 2.1.1 主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)………………………………………………………7 2.1.2 主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)………………………………………………8 2.2 初定其自動換刀裝置地設(shè)計參數(shù)………………………………………9 2.3 確定其自動換刀裝置地形式……………………………………………10 第3章

8、 刀庫地設(shè)計……………………………………………………………10 3.1 確定刀庫容量……………………………………………………………11 3.2 確定刀庫形式……………………………………………………………11 3.3 刀庫結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………………11 3.4 初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)距及選定電機(jī)…………………………………………13 初選電動機(jī)與降速傳動裝置………………………………………13 初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)距…………………………………………………13 地普通圓柱蝸桿傳動地設(shè)計………………………………13 地校核………………………………………………………17 地

9、強(qiáng)度計算………………………………………………………18 地校核……………………………………………18 地選擇方式………………………………………………………19 地定位與刀具地松夾…………………………………………………20 第4章 刀具交換裝置地設(shè)計……………………………………………………20 ………………………………………………………20 地工作原理……………………………………………………22 地自動換刀過程地動作順序………………………………………22 4上地齒輪齒條設(shè)計………………………………………23 地相關(guān)技術(shù)要求……………………………………………24 …………………

10、………………………………………24 地安裝與調(diào)試……………………………………………24 地編制………………………………………………………26 第5章 自動換刀裝置地控制原理…………………………………………………26 地液壓系統(tǒng)原理圖…………………………………………26 地順序控制過程…………………………………26 致謝詞………………………………………………………………………………27 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………28

11、 摘 要 本論文介紹地是XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床自動換刀裝置（刀庫式）地設(shè)計.刀庫式地自動換刀裝置是由刀庫和刀具交換裝置（換刀機(jī)械手）組成.它是多工序數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用最廣泛地?fù)Q刀裝置,其整過換刀過程比較復(fù)雜.首先把加工過程中需要使用地全部刀具安裝在標(biāo)準(zhǔn)地刀柄上,在機(jī)床外進(jìn)行尺寸預(yù)調(diào)后,按一定地方式裝入刀庫.換刀時,先在刀庫中進(jìn)行選刀,由機(jī)械手從刀庫和主軸上取出刀具,然后交換位置,把新刀插入主軸,舊刀放回刀庫.存放刀具地刀庫具有較大地容量,其容量為六把刀具,采用盤形結(jié)構(gòu),安裝在機(jī)床地左側(cè)立柱上.因?yàn)閄KA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床外形及其他性能參數(shù)等均與

12、THK6363型自動換刀數(shù)控鏜銑床相似,所以本機(jī)床地自動換刀裝置地設(shè)計將仿效THK6363型自動換刀數(shù)控鏜銑床換刀裝置,設(shè)計成采用軸向放置地鼓盤式刀庫形式和回轉(zhuǎn)式雙臂機(jī)械手組成. 刀具按預(yù)定工序地先后順序插入刀庫地刀座中,使用時按順序轉(zhuǎn)到取刀位置.用過地刀具放回原來地刀座內(nèi),也可以按加工順序放入下一個刀座內(nèi).該法不需要刀具識別裝置,驅(qū)動控制也比較簡單,工作可靠.但刀庫中每一把刀具在不同工序中不能重復(fù)使用,為了滿足加工需要只有增加刀具地數(shù)量和刀庫地容量,這就降低了刀具和刀庫地利用率.此外,裝刀時必須十分謹(jǐn)慎,如果刀具不按順序裝在刀庫中,將會產(chǎn)生嚴(yán)重地后果.順序選刀是在加工之前,將加工零件所需刀

13、具按照工藝要求依次插入刀庫地刀套中,順序不能有差錯.加工時按順序調(diào)刀.適合加工批量較大.工件品種數(shù)量較少地中.小型自動換刀裝置.可知數(shù)控銑床用4把刀就可完成大多數(shù)地銑削加工.所以這個容量為6把刀地刀庫,幾乎不存在加工過程中需要重復(fù)利用刀具地情況,所以刀具地選擇方式確定為順序選擇刀具. 兩手互相垂直地回轉(zhuǎn)式單臂雙 械手地優(yōu)點(diǎn)是換刀動作可靠,換好時間短,缺點(diǎn)是刀柄精度要求高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,聯(lián)機(jī)調(diào)整地相關(guān)精度要求高,機(jī)械手離加工區(qū)較近.一般來說,這種機(jī)械手用于刀庫刀座軸線與機(jī)床主軸軸線垂直,刀庫為徑向存取刀具形式地自動換刀裝置,因此,在XKA5032A/C數(shù)控立式升降銑床地自動換刀裝置中可采用這種

14、機(jī)械手形式. 關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床；自動換刀裝置；刀庫；換刀機(jī)械手 前 言 數(shù)字控制機(jī)床是用數(shù)字代碼形式地信息(程序指令),控制刀具按給定地工作程序.運(yùn)動速度和軌跡進(jìn)行自動加工地機(jī)床,簡稱數(shù)控機(jī)床. 數(shù)控機(jī)床具有廣泛地適應(yīng)性,加工對象改變時只需要改變輸入地程序指令；加工性能比一般自動機(jī)床高,可以精確加工復(fù)雜型面,因而適合于加工中小批量.改型頻繁.精度要求高.形狀又較復(fù)雜地工件,并能獲得良好地經(jīng)濟(jì)效果. 隨著數(shù)控技術(shù)地發(fā)展,采用數(shù)控系統(tǒng)地機(jī)床品種日益增多,有車床.銑床.鏜床.鉆床.磨床.齒輪加工機(jī)床和電火花加工機(jī)床等.此外還有能自動換刀.一次裝卡進(jìn)行多工序加

15、工地加工中心.車削中心等. 數(shù)控機(jī)床主要由數(shù)控裝置.伺服機(jī)構(gòu)和機(jī)床主體組成.輸入數(shù)控裝置地程序指令記錄在信息載體上,由程序讀入裝置接收,或由數(shù)控裝置地鍵盤直接手動輸入. 隨著微電子技術(shù).計算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)地迅速發(fā)展,數(shù)控機(jī)床地控制系統(tǒng)日益趨向于小型化和多功能化,具備完善地自診斷功能；可靠性也大大提高；數(shù)控系統(tǒng)本身將普遍實(shí)現(xiàn)自動編程. 未來數(shù)控機(jī)床地類型將更加多樣化,多工序集中加工地數(shù)控機(jī)床品種越來越多；激光加工等技術(shù)將應(yīng)用在切削加工機(jī)床上,從而擴(kuò)大多工序集中地工藝范圍；數(shù)控機(jī)床地自動化程度更加提高,并具有多種監(jiān)控功能,從而形成一個柔性制造單元,更加便于納入高度自動化地柔性制造系統(tǒng)中.

16、 第一章 緒論 1.1 數(shù)控機(jī)床知識 數(shù)字控制機(jī)床是用數(shù)字代碼形式地信息(程序指令),控制刀具按給定地工作程序.運(yùn)動速度和軌跡進(jìn)行自動加工地機(jī)床,簡稱數(shù)控機(jī)床. 數(shù)控機(jī)床具有廣泛地適應(yīng)性,加工對象改變時只需要改變輸入地程序指令；加工性能比一般自動機(jī)床高,可以精確加工復(fù)雜型面,因而適合于加工中小批量.改型頻繁.精度要求高.形狀又較復(fù)雜地工件,并能獲得良好地經(jīng)濟(jì)效果. 隨著數(shù)控技術(shù)地發(fā)展,采用數(shù)控系統(tǒng)地機(jī)床品種日益增多,有車床.銑床.鏜床.鉆床.磨床.齒輪加工機(jī)床和電火花加工機(jī)床等.此外還有能自動換刀.一次裝卡進(jìn)行多工序

17、加工地加工中心.車削中心等. 數(shù)控機(jī)床主要由數(shù)控裝置.伺服機(jī)構(gòu)和機(jī)床主體組成.輸入數(shù)控裝置地程序指令記錄在信息載體上,由程序讀入裝置接收,或由數(shù)控裝置地鍵盤直接手動輸入. 隨著微電子技術(shù).計算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)地迅速發(fā)展,數(shù)控機(jī)床地控制系統(tǒng)日益趨向于小型化和多功能化,具備完善地自診斷功能；可靠性也大大提高；數(shù)控系統(tǒng)本身將普遍實(shí)現(xiàn)自動編程. 未來數(shù)控機(jī)床地類型將更加多樣化,多工序集中加工地數(shù)控機(jī)床品種越來越多；激光加工等技術(shù)將應(yīng)用在切削加工機(jī)床上,從而擴(kuò)大多工序集中地工藝范圍；數(shù)控機(jī)床地自動化程度更加提高,并具有多種監(jiān)控功能,從而形成一個柔性制造單元,更加便于納入高度自動化地柔性制造系統(tǒng)中

18、. 地分類 數(shù)控立式銑床是數(shù)控銑床中數(shù)量最多地一種,應(yīng)用范圍也最為廣泛.小型數(shù)控銑床一般都采用工作臺移動.升降.及主軸不動方式,與普通立式升降臺銑床相似；中型數(shù)控立式銑床一般采用縱向和橫向工作臺移動方式,且主軸沿垂直溜板上下運(yùn)動；大型數(shù)控立式銑床,因要考慮到擴(kuò)大行程,縮小占地面積及剛性等技術(shù)問題,往往采用龍門架移動式,其主軸可以在龍門架地橫向與垂直溜板上運(yùn)動,而龍門架則沿床身作縱向運(yùn)動. 從機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)控制地坐標(biāo)數(shù)量來看,目前3坐標(biāo)數(shù)控立式銑床仍占大多數(shù).一般可進(jìn)行3坐標(biāo)聯(lián)動加工,但也有部分機(jī)床只能進(jìn)行3坐標(biāo)中地任意二個坐標(biāo)聯(lián)動加工.此外,還有機(jī)床主軸可以繞X.Y.Z坐標(biāo)軸中其中一個

19、或兩個軸作數(shù)控擺角運(yùn)動地4坐標(biāo)和5坐標(biāo)數(shù)控立式銑床.一般來說,機(jī)床控制地坐標(biāo)軸越多,特別是要求聯(lián)動地坐標(biāo)軸越多,機(jī)床地功能.加工范圍及可選擇地加工對象也越多.但隨之而來地是機(jī)床地結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,對數(shù)控系統(tǒng)地要求更高,編程地難度更大,設(shè)備地價格也更高. 數(shù)控立式銑床可以附加數(shù)控轉(zhuǎn)盤,采用自動交換臺,增加靠模裝置等來擴(kuò)大數(shù)控立式銑床地功能,加工范圍和加工對象,進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率. 臥式數(shù)控銑床 與通用臥式銑床相同,其主軸級平行于水平面.為了擴(kuò)大加工范圍和擴(kuò)大功能,臥式數(shù)控銑床通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤或萬能數(shù)控轉(zhuǎn)盤來實(shí)現(xiàn)4.5坐標(biāo)加工,這樣,不但工件側(cè)面上地連續(xù)回轉(zhuǎn)輪廓可以加工出來,而且可以實(shí)現(xiàn)在一次

20、安裝中,通過轉(zhuǎn)盤改變工位,進(jìn)行“四面加工”.可以省去許多專用夾具或?qū)Ｓ媒嵌瘸尚豌姷?對箱體類零件或需要在一次安裝中改變工位地工件來說,選擇帶數(shù)控轉(zhuǎn)盤地臥式銑床進(jìn)行地.加工是非常合適 這類銑床目前正在逐漸增多,它地主軸方向可以更換,能達(dá)到在一臺機(jī)床上既可以進(jìn)行立式加工,又可以進(jìn)行臥式加工,其使用范圍更廣,功能更全,選擇加工地對象和余地更大,給用戶帶來了很多方便,特別是當(dāng)生產(chǎn)批量小,品種較多,又需要立臥兩種方式加工時,用戶只需買一臺這樣地機(jī)床就行了. 立.臥兩用數(shù)控銑床地主軸方向地更換有手動與自動兩種,采用數(shù)控萬能主軸頭地立.臥兩用數(shù)控銑床,其主軸頭可以任意轉(zhuǎn)換方向,可以加工出與水平面呈各種不

21、同角度地工件表面.當(dāng)立.臥兩用數(shù)控銑床增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤后,就可以實(shí)現(xiàn)對工件地“五面加工”.即出除了工件與轉(zhuǎn)盤貼合地定位面外,其它表面都可以在一次安裝中進(jìn)行加工.因此,其加工性能非常優(yōu)越. 數(shù)控銑床地結(jié)構(gòu)特征 地主軸特征 數(shù)控銑床地主軸開啟與停止,主軸正反轉(zhuǎn)與主軸變速等都可以按輸入介質(zhì)上編入地程序自動執(zhí)行.不同地機(jī)床其變速功能與范圍也不同.有地采用變頻機(jī)組,固定幾種轉(zhuǎn)速,可自選一種編入程序,但不能在運(yùn)轉(zhuǎn)時改變.有地采用變頻器調(diào)整,將轉(zhuǎn)速分為幾檔,編程時可任選一檔,在運(yùn)轉(zhuǎn)中可通過控制面板上地旋鈕,在本檔范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)；有地則不分檔,編程時可在整個范圍內(nèi)無級調(diào)速.但是在實(shí)際操作中,調(diào)速不能有大起大

22、落地突變,只能在允許地范圍內(nèi)調(diào)高或調(diào)低,只能在允許地范圍內(nèi)一般都設(shè)有自動拉.退刀裝置,能在數(shù)秒內(nèi)完成裝刀與卸刀,換刀比較方便.此外,多坐標(biāo)數(shù)控銑床地主軸可以繞X.Y或Z軸作數(shù)控擺動,擴(kuò)大了主軸自身地運(yùn)動范圍,但是主軸結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜. 1.3.2控制機(jī)床運(yùn)動地坐標(biāo)特征 為了要把工件上各種復(fù)雜地形狀輪廓連續(xù)加工出來,必須控制刀具沿平面上設(shè)定地直線.圓弧或空間直線.圓弧軌跡運(yùn)動,因此,要求數(shù)控銑床地伺服拖動系統(tǒng)能在多坐標(biāo)方向同時協(xié)調(diào)動作,并保持預(yù)定地相互關(guān)系,這就要求機(jī)床應(yīng)能實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動.數(shù)控銑床要控制地坐標(biāo)數(shù)最少是3坐標(biāo)中任意兩坐標(biāo)聯(lián)動.要實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工直線變斜角工件,應(yīng)實(shí)現(xiàn)四坐標(biāo)聯(lián)動.若要加工

23、曲線變斜角工件,是要求實(shí)現(xiàn)五坐標(biāo)聯(lián)動.因此,數(shù)控銑床所配置地數(shù)控系統(tǒng)檔次,一般都比其它數(shù)控機(jī)床相應(yīng)更高一些. 數(shù)控銑床地主要功能及加工對象 數(shù)控銑床地功能 數(shù)控銑床地功能分為一般功能和特殊功能.一般功能是指各類數(shù)控銑床普遍所具有地功能.如點(diǎn)位控制功能.刀具半徑自動補(bǔ)償功能.鏡象加工功能. 固定循環(huán)功能等.特殊功能是指數(shù)控銑床在增加了某些特殊裝置或附件后,分別具有或兼?zhèn)涞匾恍┨厥夤δ?如刀具長度補(bǔ)償功能.靠模加工功能.自動變換工作臺功能.自適應(yīng)功能.數(shù)控采集功能等. 在使用數(shù)控銑床加工工件時,只要充分利用數(shù)控銑床地各種功能,就可以加工許多普通銑床難加工地工件.數(shù)控銑床地主要加工對象有：平

24、面類零件；變斜角類零件；曲面類（立體類）零件. 自動換刀裝置（ATC）及其形式 數(shù)控機(jī)床為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)率,進(jìn)一步壓縮非切削時間,現(xiàn)代地機(jī)床逐步發(fā)展為在一臺機(jī)床上在一次裝中完成多工序或全部工序地加工.數(shù)控機(jī)床為了能在工件一次裝夾中完成多個工步,以縮減輔助時間和減少多次安裝工件引起地誤差,通常帶有自動換刀系統(tǒng).對工件地多工序加工而設(shè)置地存儲及更換刀具地裝置稱為自動換刀裝置(Automatic Tool Changer,ATC);自動換刀（Automatic Tool Change 簡稱ATC）系統(tǒng)由控制系統(tǒng)和換刀裝置組成.在數(shù)控銑床地基礎(chǔ)上,如果再配以刀具和自動換刀系統(tǒng),就構(gòu)成加工中心（M

25、achining center 簡稱MC）.在這類數(shù)控機(jī)床上,自動換刀裝置（ATC）是必不可少地.例如加工中心機(jī)床又稱多工序自動換刀數(shù)控機(jī)床,它主要是指具有自動換刀及自動改變工件加工位置工能地數(shù)控機(jī)床,具有自動換刀裝置是加工中心機(jī)床地典型特征,是多工序加工地必要條件.自動換裝置地功能,對整機(jī)地加工效率有很大地影響.由于普通地數(shù)控立式銑床加工地一般是中小零件,其大多需要幾把刀具加工（10把刀具以內(nèi),）故增加自動換刀裝置并同時自動變換主軸轉(zhuǎn)速.可減輕勞動強(qiáng)度,減少換刀時間,既提高了機(jī)床地自動化程度,又提高了勞動生產(chǎn)率.因此,數(shù)控立式銑床作為數(shù)控銑床中數(shù)量最多.應(yīng)用范圍也最廣地一種,對其附加能夠快速

26、.準(zhǔn)確地?fù)Q刀地自動換刀裝置是非常有必要地. 各類數(shù)控機(jī)床地自動換刀裝置地結(jié)構(gòu)取決于機(jī)床地型式.工藝范圍及刀具地種類和數(shù)量等.這種裝置主要可以分為以下幾種形式： 1)回轉(zhuǎn)刀架換刀形式 2)更換主軸頭換刀形式 3)帶刀庫地自動換刀形式 自動換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足地基本要求 1）刀具換刀時間短. 2）刀具重復(fù)定位精度高. 3）足夠地刀具儲存量. 4）刀庫占地面積小. 5）換刀安全可靠. 第二章總體方案地確定 依據(jù)設(shè)計任務(wù)書,我們地任務(wù)是給XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床設(shè)計安裝合適地自動換刀裝置.主要技術(shù)參數(shù)為： 1）刀庫容量：4-6 2）選刀方式：順序選刀

27、 3）重復(fù)精度：5" XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床主要由床身.升降臺.工作臺.立銑頭.主傳動.主變速.拉刀機(jī)構(gòu).液壓系統(tǒng).自動潤滑系統(tǒng).冷卻系統(tǒng).吊掛.電柜等部分組成.機(jī)床本身并不帶自動換刀裝置.自動換刀裝置作為一套獨(dú)立地.完整地機(jī)床部件,設(shè)計依據(jù)是該機(jī)床地型式.工藝范圍及刀具地種類和數(shù)量等. XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床及其主要參數(shù) XKA5032A型數(shù)控立式升降臺銑床是一種使用范圍廣泛地機(jī)床,根據(jù)用戶要求,配置國內(nèi)外（OSP-U10M.SIEMENS802D.華中Ⅰ號）先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng),可手動或自動操作.它可以實(shí)現(xiàn)X.Y.Z三軸同時定位/直線插補(bǔ),同時

28、二軸圓弧插補(bǔ).OPS全域絕對位置檢測.每次開機(jī)無須回零,簡化機(jī)床操作.尤其在發(fā)生停機(jī).斷電.更換程序等情況后再啟動時不用整機(jī)回零,可以直接開機(jī),方便操作.尤其方便不熟練操作工.繁忙操作工.電力不良等情況下地使用.可采用主程序.子程序進(jìn)行編程,.具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系.工件坐標(biāo)系,絕對值.增量可并用.各有50組刀具長度.半徑長度補(bǔ)償.彩色LCD中文顯示,具良好人機(jī)對話窗口,系統(tǒng)具有160m存儲容量,可進(jìn)行程序編輯.管理,可用RS-232C接口..輸出, 便于加工程序地管理.可以對程序進(jìn)行模擬加工,刀具軌跡跟蹤及動畫仿真.圖形動畫顯示,記錄運(yùn)行時間及作業(yè)信息. 2.其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 地交流電動機(jī)通過

29、彈性連軸器驅(qū)動主傳動箱,主傳動箱內(nèi)有三組滑移齒輪,液壓預(yù)選變速機(jī)構(gòu)推動各滑移齒輪,組成18種轉(zhuǎn)速,再傳到銑頭上地主軸,主傳動箱內(nèi)有電磁制動器,主軸制動迅速平穩(wěn). 2)進(jìn)給系統(tǒng) X.Y.Z三個座標(biāo)地進(jìn)給,都是由交流伺服電機(jī)驅(qū)動地.電機(jī)通過同步齒形帶驅(qū)動滾珠絲杠,從而使部件沿導(dǎo)軌移動.伺服電機(jī)及其相應(yīng)地速度控制單元和用于位置檢測地脈沖編碼器等均受控于數(shù)控系統(tǒng)；以完成各種進(jìn)給運(yùn)動. 同步齒形帶可張緊以減少傳動間隙,噪聲亦可降低. 垂向電機(jī)是帶制動器地,當(dāng)斷電時,垂向剎緊,以防止升降臺因自重而下滑. 3)銑頭上地立式主軸,有符合國際標(biāo)準(zhǔn)地,可安裝標(biāo)準(zhǔn)地銑刀或銑夾頭.主軸地軸向位置可調(diào)整,連同套

30、筒一起作軸向伸出.主軸也可以連同銑頭主體一起,在左右各45°范圍內(nèi)調(diào)整成傾斜位置. 4)刀柄采用標(biāo)準(zhǔn)XT50形式,可與萬能銑床刀柄通用. 5)潤滑系統(tǒng) 自動潤滑站配以遞進(jìn)式分油器,對機(jī)床導(dǎo)軌副.滾珠絲杠副及齒輪副等進(jìn)行自動地定時定量潤滑,每次加油量和兩次間地時間間隔都是可調(diào)地,力求保證每個潤滑點(diǎn)地合理油量. 6)機(jī)床采用側(cè)掛式電柜和吊掛式操縱站,機(jī)電一體,整體裝運(yùn),安裝方便,集中操縱但能又多位置操作. 7)半自動地裝卸刀機(jī)構(gòu),安裝在銑頭地上方,通過兩個按鈕分別控制裝刀和卸刀,方便而安全,即使主軸向外伸出,也不會影響刀具地裝卸. 其主要

31、規(guī)格及技術(shù)參數(shù) 參數(shù)名稱 單位 數(shù)量 工作臺面尺寸（長X寬） mm 320 X 1320 工作臺縱向（X）行程 mm 780 工作臺縱向（Y）行程 mm 300 工作臺縱向（Z）行程 mm 380 主軸孔徑 mm 29 主軸端面至工作臺面地距離 mm 70～450 主軸中心線至床身導(dǎo)軌面距離 mm 350 定位精度及重復(fù)定位精度 mm ±.± 主軸端部錐度 ISO 立銑頭最大回轉(zhuǎn)角度 45° 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) 18 主軸轉(zhuǎn)速范圍 r/min 30～1500 工作臺進(jìn)給級數(shù) 無級 縱.橫向進(jìn)給范圍 mm/

32、min 6～3200 垂向進(jìn)給范圍 mm/min 3～1600 縱.橫向快進(jìn)速度 mm/min 6000 垂向快進(jìn)速度 mm/min 3000 主傳動電動機(jī)功率 kw 主傳動電動機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min 1440 工作臺最大承載重量 kg 320 主軸最大扭矩 N·m 1000 機(jī)床外形尺寸（長X寬X高） mm 1929 X 2055 X 2216 機(jī)床重量 kg 2800(3000) 該機(jī)床推薦使用地最大切削范圍如下： 銑切鋼：鋼地含碳量0.45%,抗拉強(qiáng)度600N/mm2.銑刀直徑100mm,齒數(shù)4； 銑切寬度50mm,銑切深度

33、3 mm；主軸轉(zhuǎn)速750 r/min,進(jìn)給量750mm/min. 銑切灰鑄鐵：材料HT200,硬度HB150～225.銑刀直徑250mm,齒數(shù)14； 銑切寬度150mm,銑切深度3.7 mm；主軸轉(zhuǎn)速47.5 r/min,進(jìn)給量300mm/min 初定其自動換刀裝置地設(shè)計參數(shù) 在銑削輪廓時,為了保證一次連續(xù)地加工出全部表面,應(yīng)選用半徑小于工件最小輪廓半徑地刀具,而在實(shí)際地生產(chǎn)加工中,常盡量選用直徑較大地銑刀,因?yàn)榇笾睆姐姷秳傂院?耐用度高.由XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床推薦使用地最大切削范圍可知,當(dāng)銑切鋼時,銑刀直徑為100 mm.當(dāng)銑灰鑄鐵時,銑刀直徑達(dá)250mm.因此,為

34、了滿足該機(jī)床地實(shí)際加工能力與生產(chǎn)情況,在設(shè)計其自動換刀裝置時,應(yīng)該根據(jù)最大地刀具直徑來設(shè)計,即設(shè)計地?fù)Q刀裝置能交換250mm地刀具. 初估最大直徑刀具地重量為8kgf. 確定其自動換刀裝置地形式 由于XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床是一種使用范圍較廣地機(jī)床,且其可加工零件地精度要求也較高,比較上章介紹地幾種換刀形式,決定選用帶刀庫地自動換刀形式. XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床主軸箱上方?jīng)]有好地安裝位置,安裝在機(jī)床外又要增加刀具運(yùn)輸時間,降低效率,所以安裝在機(jī)床側(cè)面最合適,有些部件交錯地地方,作適當(dāng)?shù)卣{(diào)整.因?yàn)閄KA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床外形及其他性能參數(shù)等均與

35、THK6363型自動換刀數(shù)控鏜銑床相似,所以本機(jī)床地自動換刀裝置地設(shè)計將仿效THK6363型自動換刀數(shù)控鏜銑床換刀裝置,設(shè)計成由由盤式刀庫和回轉(zhuǎn)式雙臂機(jī)械手組成.設(shè)計增加自動換刀裝置后地XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床地外觀圖如圖1-1所示. 圖1-1 XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床地外觀圖 第三章 刀庫地設(shè)計 刀庫是帶刀庫自動換刀裝置地主要部件之一,其容量形式.布局及具體結(jié)構(gòu)對數(shù)控機(jī)床地性能有很大影響. 確定刀庫容量 決定刀庫容量時,首先要考慮加工工藝地需要,同時還要調(diào)查分析同類型.相近規(guī)格地自動換刀機(jī)床地刀庫容量及其發(fā)展趨勢.由于帶自動換刀裝置地數(shù)控

36、機(jī)床主要是在多品種.單件小批生產(chǎn)時使用,因而應(yīng)根據(jù)廣泛地工藝統(tǒng)計,依大多數(shù)工件加工時需要地刀具數(shù)來確定刀庫容量.例如,對功能較為齊全地加工中心而言,它可承擔(dān)多個工件地切削任務(wù),因而要配備刀具地種類和規(guī)格較多.通常,配備地刀具越多,機(jī)床能加工工件地比率也越高,但它們并不是成正比例關(guān)系.圖3-1為刀庫容量與機(jī)床能加工工件地比率統(tǒng)計曲線. 刀庫儲存量過大,導(dǎo)致刀庫地結(jié)構(gòu)龐大而復(fù)雜,影響機(jī)床總體布局；儲存量過小,則不能滿足復(fù)雜零件地加工要求.因此,刀庫容量應(yīng)在經(jīng)濟(jì)合理地條件下,力圖將一組類似地零件所需地全部刀具裝入刀庫,以縮短每次裝刀所需地裝調(diào)時間.對自動換刀數(shù)控機(jī)床地刀庫容量,有關(guān)資料曾對1500

37、0個零件進(jìn)行分組統(tǒng)計,指出不同工序加工時必須地刀具數(shù)不同,如圖3-1所示.由圖可知,4把銑刀可完成加工工件地95％左右地銑削工藝,10把孔加工刀具可完成70％地鉆削工藝, 14把刀地容量就可完成70％以上工件地鉆銑工藝,配有14—40把刀具地刀庫就能夠滿足70％-95％工件地加工需要.因此,對XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床,從使用和經(jīng)濟(jì)效率角度來看,容量為6地刀庫就可滿足要求了. 由以上考慮XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床地結(jié)構(gòu)布局等原因,決定采用軸向放置地鼓盤式刀庫形式.這種刀庫結(jié)構(gòu)簡單,刀具排列較為緊湊,在刀庫容理定為6地情況下體種不大,且取刀也較為方便,但需要考慮機(jī)械

38、手地?fù)Q刀動作空間. 刀庫結(jié)構(gòu)設(shè)計 如刀庫裝配圖所示,當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后,直流伺服電動機(jī)接通,其運(yùn)動經(jīng)過十字聯(lián)軸器.波傳動減速器.套筒式聯(lián)軸器.蝸桿.蝸輪后,再經(jīng)花鍵聯(lián)接傳到刀盤上,刀盤帶動刀座上地6個刀套轉(zhuǎn)動,完成選刀動作. 刀庫裝配圖 初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩及選定電機(jī) 刀庫回轉(zhuǎn)運(yùn)動多數(shù)采用液壓馬達(dá).直流電動機(jī)驅(qū)動,并沒有降速傳動裝置. 初選電動機(jī)與降速傳動裝置 刀庫地驅(qū)動系統(tǒng)中,由于本刀庫地驅(qū)動轉(zhuǎn)矩小,且所需轉(zhuǎn)速小,所以決定采用直流伺服電動機(jī)驅(qū)動.直流伺服電動機(jī)具有體積小,重量輕.伺服性好.力能指標(biāo)高等優(yōu)點(diǎn),且該電機(jī)可用信號電壓進(jìn)行無級調(diào)速.采用型號為90SZ03地SZ系列

39、電磁式直流伺服電動機(jī),,轉(zhuǎn)速3000R/MIN（《袖珍機(jī)械師設(shè)計手冊》P1275）；降速傳動裝置型號為XB3-50-100A地扁平式諧波傳動減速器,W,輸出轉(zhuǎn)矩18N·m（《袖珍機(jī)械師設(shè)計手冊》P1078-1079）. 初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 由于刀庫容量6,下面就以THK6363型自動換刀數(shù)控鏜銑床地刀庫為設(shè)計參考（查參考資料14）,采用經(jīng)驗(yàn)法初估回轉(zhuǎn)所需轉(zhuǎn)矩. THK6363型自動換刀數(shù)控鏜銑床地刀庫也是采用軸向放置地鼓盤式刀庫形式,其容量為36把刀具,最大刀具重達(dá)10kgf,刀庫回轉(zhuǎn)由最大扭矩為25N·m地液壓馬達(dá)經(jīng)諧波減速器驅(qū)動.現(xiàn)在由于設(shè)計地刀庫容量為6把刀具,可初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩(主

40、要是指直接驅(qū)動刀盤轉(zhuǎn)動地轉(zhuǎn)矩)為T0=8N·m. 刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)地普通圓柱蝸桿傳動地設(shè)計 刀庫地主運(yùn)動是圓周回轉(zhuǎn)運(yùn)動,如圖3-3所示,直流伺服電動機(jī)1通過彈性柱銷聯(lián)軸器與諧波傳動減速器2聯(lián)接減速后驅(qū)動蝸桿3,設(shè)計刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)地普通圓柱蝸桿傳動. 由刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn). 己知直流伺服電動機(jī)1地功率為0.092KW,轉(zhuǎn)速為3000R/MIN,諧波傳動減速器2地傳動比為100.傳動效率為80%,1經(jīng)2減速后驅(qū)動蝸桿3,蝸桿為主動,蝸輪為從動,要求傳動此為6,單向旋轉(zhuǎn),單班工作制,預(yù)計壽命為5年. 圖示3-3 刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)傳動示意圖 1)選擇蝸桿傳動類型 根據(jù)

41、GB10085—88地推薦,采用漸開線蝸桿（ZI）. 2)選擇材料 蝸桿采用45鋼,齒面淬火,硬度為45～50HRC；蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10Pb1,金屬模鑄造,=220 MPa,=220 MPa. 3)確定主要參數(shù) 蝸桿蝸輪傳動,以蝸桿為主動,蝸輪為從動.為了提高傳動效率,取Z1=6,傳動比取6,單向旋轉(zhuǎn),單工作制,預(yù)計壽命為5年.則Z2= Z1ⅹi= 6ⅹ6=36. 4)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 m2d1KT2 (mm3) a)計算蝸輪軸轉(zhuǎn)矩T2 初估傳動效率η=0.95,則 T2=9549=9549η=9549ⅹ0.95=133.53 N·m 其中n1 =300

42、0/100=30(r/min) c)許用接觸應(yīng)力 ==220ⅹⅹ1.48=293.04 MPa 式中, =220 MPa, 估計滑動速度<5m/s,用浸沒潤滑,則由(參考文獻(xiàn)11) (P972圖18—2)查得滑動速度影響系數(shù)=0.9,=1.48（其中=60at=60ⅹ1ⅹⅹ5ⅹ300ⅹⅹ,按圖18—3查得）； d)計算m2d1值,并選定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑d1 m2d1ⅹⅹ133.53=283.46 mm3; 按表18—3查得模數(shù)m=3.15(mm), d1=35.5 (mm) (m2d1值應(yīng)大于計算值) 5)驗(yàn)算滑動速度 a)計算蝸桿速度 ===0.0558 m

43、/s b)計算滑動速度 =/=0.0632 m/s 其中===,則初估地值合適. 6)驗(yàn)算蝸輪齒彎曲強(qiáng)度 驗(yàn)算公式為 a)使用系數(shù)=1 b)動載荷系數(shù) c)載荷分布系數(shù)=1 d1=35.5 mm,=m36=113.4 mm,其中模數(shù)m=3.15(mm). d)蝸輪齒形系數(shù) e)按蝸輪當(dāng)量齒數(shù)=/=36/=52.34,由圖17—2查得. f)導(dǎo)程角系數(shù)=1-/120°=1-/120 g)許用彎曲應(yīng)力 ==700.542=37.94 MPa h)計算彎曲應(yīng)力 由于<,故滿足蝸輪輪齒強(qiáng)度條件. 7)計算蝸桿蝸輪地主要參數(shù) a)分度圓直徑 ,=m b)中心距

44、a a=(++2m)/2=[35.5+113.4+2(-0.1349)3.15]/2=74 mm c)蝸桿導(dǎo)程角 8)計算其他尺寸 a)蝸桿齒頂圓直徑 =+2=35.5+23.15=41.8 mm, 其中為蝸桿齒頂高,且=m=3.15 mm； b)蝸輪喉圓直徑 =+2=113.4+23.15=118.85 mm, 其中為蝸輪齒頂高,且=+=1-0.1349=0.8651 mm； c)蝸輪外圓直徑=+m=118.85+3.15=122 mm； d)蝸桿齒寬 由于=6,故按結(jié)構(gòu)設(shè)計,取=64 mm e)蝸輪齒寬 41.8 =28.006m

45、m,取=28 mm； f)蝸輪齒頂圓弧半徑 =-m=-3.15=14.6 mm g)蝸輪齒根圓弧半徑 =+c=+0.2m=3.15=21.53 mm； h)蝸桿軸向齒厚 =/2==3.15/2=4.948 mm,其中為蝸桿軸向齒距； i)蝸桿法向齒厚 ==4.368 mm； j)蝸輪分度圓齒厚 3.15=4.948 mm. 9)熱平衡計算 蝸桿傳動由于效率低,所以工作時發(fā)熱量大.在閉式傳動中,如果產(chǎn)生地?zé)崃坎荒芗皶r地散逸,將因油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂?從而增大磨擦損失,甚至發(fā)生膠合.所以必須根據(jù)單位時間內(nèi)地發(fā)熱量等于同時間內(nèi)地散熱量地

46、條件進(jìn)行熱功平衡計算,以保證油溫穩(wěn)定牌規(guī)定地范圍內(nèi). 由于摩擦損耗地功率=（1-）kW,則產(chǎn)生地?zé)崃髁浚▎挝粸?W=1j/s）為 =1000（1-）W 式中為蝸桿傳遞地功率（單位：kW）. 以自然冷卻方式,從箱體外壁散發(fā)到周圍空氣中去地?zé)崃髁繛? =kA(-)W 式中k——熱導(dǎo)率,～17.5W(),環(huán)境空氣流通較差時,取較小值,否則取較大值； A——傳動裝置散熱地計算面積,即內(nèi)面被沒浸濺地,而外面又被空氣所能冷卻地地箱殼面積（）； ——潤滑油地工作溫度,一般限制在60～70,最高不能超過80； ——周圍環(huán)境溫度,一般取室溫=20. 按熱平衡條件=,可求得在既定工作條件下地沒溫

47、為 =+ 在繪制傳動裝置結(jié)構(gòu)圖地基礎(chǔ)上進(jìn)行熱平衡計算： 80=0.0736 kW 取=20,=0.95, k=10,并估算A=0. 006,則 =20+＞80 由于＞80,超過最高工作溫度,所以必須采取一些散熱措施,以提高散熱能力,如在傳動箱內(nèi)裝循環(huán)冷卻管路. 刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩地校核 蝸輪轉(zhuǎn)速=5r/min,所能傳遞地800.95=0.07 Kw,此時刀庫地驅(qū)動轉(zhuǎn)矩為：T==·m＞T0=8N·m,其中地傳動效率.由于T＞T0,所以,刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩滿足要求. 刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩地校核 在刀庫地傳動系統(tǒng)中,刀盤是利用花鍵聯(lián)接帶動刀座上地刀套轉(zhuǎn)動而進(jìn)行選刀地,花鍵地聯(lián)接屬于動聯(lián)接.已知所用

48、地花鍵類型為漸開線花鍵d=26mm,以下對其進(jìn)行必要地強(qiáng)度計算.計算公式如下： p=[p]MPa 式中: T——轉(zhuǎn)距（N·mm）,·1000N·mm； ——各齒間載荷不均勻系數(shù),通常取,此處取=0.75； z——齒數(shù),此處z=6； ——齒地工作高度（mm）,對漸開線花鍵,=m,此處m為模數(shù),且取m=1.5mm； ——齒地工作長度（mm）,此處=48mm； ——平均直徑（mm）,對漸開線花鍵,此處=d=26mm. 于是,把數(shù)據(jù)代入計算公式,得p== 由于該花鍵聯(lián)接為不在載荷作用下移動地動聯(lián)接,查表9-13可知,若齒面經(jīng)熱處理且使用和制造情況為良好時,[p]可達(dá)4070 MP

49、a,p[p],故花鍵聯(lián)接地強(qiáng)度滿足要求. 夾緊機(jī)構(gòu)插銷剪切強(qiáng)度地校核 刀套在刀座上地夾緊由插銷實(shí)現(xiàn)（見刀庫裝配圖）.插銷承受地主要是剪切力,以下對單個插銷進(jìn)行剪切強(qiáng)度地校核. 插銷材料為45鋼,[]=60MPa,直徑d=6mm. 剪切力由重力引起,估算P=100N,插銷受力如圖所示. 由圖可知該情況為雙剪切,且由平衡方程易得Q=P/2, 于是,插銷橫截面上地剪切力為 = Q/A=(100)/[[] 故插銷滿足強(qiáng)度條件要求. 確定刀具地選擇方式 按數(shù)控裝置地刀具指令,從刀庫中將所需要地刀具轉(zhuǎn)換到取刀位置,稱為自動選刀.在刀庫中選擇刀具通常采用兩種方式. 1)順序選擇刀具

50、 2)任意選擇刀具 刀庫地定位與刀具地松夾 刀庫旋轉(zhuǎn)定位是依靠簡易定位裝置來實(shí)現(xiàn)地.其控制過程示意圖如下： 發(fā)出選刀 信號 牙嵌離合器脫離嚙合 從動軸慣性慢轉(zhuǎn) 刀庫定位停止 定位完畢發(fā)出信號 刀庫地定位是由接近開關(guān)使直流伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動,然后由雙向液壓帶動定位銷6,插入刀座5上地定位孔,實(shí)現(xiàn)精確定位.在刀座5地每一個刀位上都裝有如圖所示地彈簧.導(dǎo)柱3.鍵塊1和銷2所組成地刀具固定裝置.由此實(shí)現(xiàn)刀具在刀庫上地固定鎖緊.圖中所示為刀具卡在刀座上地狀況.當(dāng)液壓缸4通油后,將導(dǎo)柱3拉出,使銷2退出,此時刀具在刀座上處于自由狀態(tài),控制刀具固定裝置地液壓缸4有兩個,一

51、個和定位銷在一起,自動換刀時用,另一個在靠近立柱方向,用于刀庫手動裝卸刀. 刀庫定位示意圖 第四章 刀具交換裝置地設(shè)計 數(shù)控機(jī)床地自動換刀裝置中,實(shí)現(xiàn)刀庫與機(jī)床主軸之間傳遞和裝卸刀具地裝置稱為刀具交換裝置.刀具地交換方式通常分為兩種: 一種是采用機(jī)械手交換刀具, 另一種是由刀庫與機(jī)床主軸地相對運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)刀具交換即無機(jī)械手交換刀具.無機(jī)械手交換刀具方式：結(jié)

52、構(gòu)簡單,成本低,換刀地可靠性較高；刀庫因結(jié)構(gòu)所限容量不多.這種換刀系統(tǒng)多為中.小型加工中心采用.刀具地交換方式及它們地具體結(jié)構(gòu)對機(jī)床地工作效率和工作可靠性有直接地影響.由XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床地結(jié)構(gòu)特性決定難以實(shí)現(xiàn)由刀庫與機(jī)床主軸地相對運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)刀具交換,故采用機(jī)械手交換刀具地方式. 機(jī)械手是當(dāng)主軸上地刀具完成一個工步后,把這一工步地刀具送回刀庫,并把下一道工步地所需要地刀具從刀庫中取出并裝入主軸繼續(xù)進(jìn)行加工地功能部件.對機(jī)械手地具體要求是迅速可靠,準(zhǔn)確協(xié)調(diào). 確定換刀機(jī)械手形式 在自動換刀數(shù)控機(jī)床中,換刀機(jī)械手地形式是多種多樣地,常見地有以下幾種. 1)兩手呈180°

53、地回轉(zhuǎn)式單臂雙 械手； 圖4-1 機(jī)械手臂和手爪 2)兩手互相垂直地回轉(zhuǎn)式單臂雙 械手 3)兩手平行地回轉(zhuǎn)式單臂雙 械手； 4)雙手交叉式機(jī)械手； 由于不同地數(shù)控機(jī)床（加工中心）地刀庫與主軸地相對位置不同.所以各種數(shù)控機(jī)床所使用地?fù)Q刀機(jī)械手也不盡相同. 上圖是兩手互相垂直地回轉(zhuǎn)式單臂雙 械手地結(jié)構(gòu)示意圖. 這種機(jī)械手地優(yōu)點(diǎn)是換刀動作可靠,換好時間短,缺點(diǎn)是刀柄精度要求高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,聯(lián)機(jī)調(diào)整地相關(guān)精度要求高,機(jī)械手離加工區(qū)較近. 一般來說,這種機(jī)械手用于刀庫刀座軸線與機(jī)床主軸軸線垂直,刀庫為徑向存

54、取刀具形式地自動換刀裝置,因此,在XKA5032A/C數(shù)控立式升降銑床地自動換刀裝置中可采用這種機(jī)械手形式. 換刀機(jī)械手地工作原理 下面是以在XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床地自動換刀裝置中采用這種上機(jī)械手換刀地工作原理. 該機(jī)械手安裝在主軸地左側(cè)面,隨同主軸箱一起運(yùn)動.機(jī)械手由機(jī)械手臂與45°地斜殼體組成.機(jī)械手臂1形狀對稱.固定在回轉(zhuǎn)軸4上,回轉(zhuǎn)軸與主軸成45°角,安裝在殼體3上,5為手臂托,可由液壓缸帶動（圖中未標(biāo)出）,機(jī)械手有伸縮.回轉(zhuǎn).抓刀.松刀等動作. 伸縮動作：液壓缸（圖中未標(biāo)出）帶動手臂托架5沿主軸軸向移動. 回轉(zhuǎn)動作：液壓缸2中地齒條輪通過齒輪

55、帶動回轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動.從而實(shí)現(xiàn)手臂正向和反向180°地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動. 抓刀.松刀動作：機(jī)械手對刀具地夾緊和松開是通過液壓缸6.碟形彈簧7及拉桿8.杠桿9.活動爪10來實(shí)現(xiàn).碟形彈簧實(shí)現(xiàn)夾緊,液壓缸實(shí)現(xiàn)松開.在活動爪中有兩個銷子11,當(dāng)夾緊刀具時,插入刀柄凸緣地孔內(nèi),確保安全.可靠. 機(jī)械手地自動換刀過程地動作順序 （a） （b） （c） （d） 圖4-6 換刀機(jī)械手地?fù)Q刀過程 自動換刀裝置地?fù)Q刀過程由選刀和換刀兩部分組成. 選刀即刀庫按照選刀命令（或信息）自動將要用地刀具移動到換刀位置,完成選刀過程,為下面換

56、刀做好準(zhǔn)備,換刀即是機(jī)械手把主軸上用過地刀具取下,將選好地刀具安裝在主軸之上. 換刀動作地大致過程為： 1)主軸箱回到最高處（z坐標(biāo)零點(diǎn)）,同時實(shí)現(xiàn)“主軸準(zhǔn)?！?即主軸停止回轉(zhuǎn)并準(zhǔn)確停止在一個固定不變地角度方位上,保證主軸端面地鍵也在一個固定地方位,使刀柄上地鍵槽能恰好對正端面鍵. 2)機(jī)械手抓住主軸和刀庫上地刀具.如圖4-6（a）所示. 3)把卡緊在主軸和發(fā)庫上地刀具松開 4)活塞桿推動機(jī)械手下行,從主軸和刀庫上取出刀具 5)機(jī)械手回轉(zhuǎn)180°,交換刀具位置, 6)將更換后地刀具裝入主軸和刀庫 7)分別夾緊主軸和刀庫上地刀具 8)機(jī)械手松開主軸和刀庫上地刀具 9)當(dāng)機(jī)械手

57、松開具后,限位開關(guān)發(fā)出“換刀完畢”地信號,主軸自由,可以開始加工或其他程序動作. 在自動換刀地整個過程中,各項(xiàng)運(yùn)動均由限位開關(guān)控制,只有前一個動作完成后,才能進(jìn)行下一個動作,從而保證了運(yùn)動地可靠性. 機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸4上地齒輪齒條設(shè)計 1)回轉(zhuǎn)軸上齒輪采用漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪形式 2)取模數(shù)M=1.5.初取齒數(shù)z=30 3)下表為齒輪幾何尺寸設(shè)計地基本參數(shù)： 名稱 代號 計算公式 模數(shù) m 壓力角 分度圓直徑 d 30=45 齒頂高 齒根高 齒全高 h 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒距 p 齒厚

58、s 頂隙 c 4)齒條地基本尺寸,按外齒輪幾何尺寸地計算公式進(jìn)行計算 自動換刀裝置地相關(guān)技術(shù)要求 主軸準(zhǔn)停裝置 為了傳遞扭矩,在主軸地前端裝有端鍵,當(dāng)?shù)毒叩侗b入錐孔時,刀柄上地鍵槽位置必須與該鍵對準(zhǔn)才能裝入.當(dāng)機(jī)械手從刀庫取刀時,為了確保刀具其后能順利地裝入主軸錐孔中,必須使主軸準(zhǔn)確地停在刀具交換位置上.同時,由于工藝上地需要,也必須使主軸準(zhǔn)停在固定位置上.這種使主軸端在定位鍵停在固定位置地技術(shù)要求稱為主軸準(zhǔn)停. XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床地自動換刀裝置,在每次自動裝卸刀具時,都必須要求主軸準(zhǔn)確地停止在固定地周向位置上.因此,可在主軸上安裝電氣控制地主軸準(zhǔn)停

59、裝置以實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停功能. 換刀機(jī)械手地安裝與調(diào)試 1)換刀機(jī)械手安裝在主軸箱地左側(cè)面,加工零件時,換刀機(jī)械手隨主軸箱一起上下運(yùn)動. 2)當(dāng)初裝上換刀機(jī)械手后,必須進(jìn)行調(diào)試：用手動操縱主式調(diào)整換刀機(jī)械手相對于主軸地位置,使用調(diào)整心棒,有誤差時可調(diào)整機(jī)械手行程.刀庫位置.機(jī)械手支座.修正主軸坐標(biāo)原點(diǎn)等.安裝最大重量刀具時,要進(jìn)行多次刀庫到主軸位置地自動交換,使機(jī)械手換刀時做到準(zhǔn)確無誤,無撞擊. 自動換刀程序地編制 1)換刀動作（指令）：選刀（T××）；換刀（M06） 2)選刀和換刀通常分開進(jìn)行. 3)為提高機(jī)床利用率,選刀動作與機(jī)床加工動作重合. 4)換刀指令M06必須在用新刀具進(jìn)

60、行切削加工地程序段之前,而下一個選刀指令T常緊跟在這次換刀指令之后. 5)換刀點(diǎn)：多數(shù)加工中心規(guī)定在機(jī)床Z軸零點(diǎn)（Z0）,要求在換刀前用準(zhǔn)備功能指令（G28）使主軸自動返回Z0點(diǎn). 6)換刀過程:接到T××指令后立即自動選刀,并使選中地刀具處于換刀位置,接到M06指令后機(jī)械手動作,一方面將主軸上地刀具取下送回刀庫,另一方面又將換刀位置地刀具取出裝到主軸上,實(shí)現(xiàn)換刀. 7)換刀程序編制方法 a)主軸返回參考點(diǎn)和刀庫選刀同時進(jìn)行,選好刀具后進(jìn)行換刀. … N02 G28 Z0 T02 Z軸回零,選T02號刀； N03 M06 換上T02號刀 … 缺點(diǎn)：選刀時間大于回零時間時,需要

61、占機(jī)選刀. b)在Z軸回零換刀前就選好刀 … N10 G01 X_ Y_ Z_ F_ T02 直線插補(bǔ),選T02號刀 N11 G28 Z0 M06 Z軸回零,換T02號刀 … N20 G01 Z_ F_ T03 直線插補(bǔ),選T03號刀 N30 G02 X_ Y_ I_ J_ F_ 順圓弧插補(bǔ) c)有地加工中心（TH5632）換刀程序與上略不同 … N10 G01 X_ Y_ Z_ F_ T02 直線插補(bǔ),選T02號刀 … N30 G28 Z0 T03 M06 Z軸回零,換T02號刀,選T03號刀 N40 G00 Z1 N50 G02 X_ Y_ I_ J_ F_ 圓

62、弧插補(bǔ) … 注：對臥式加工中心,上面程序地G28 Z0應(yīng)為G28 Y0 . 第五章 自動換刀裝置地控制原理 自動換刀裝置地液壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)由液壓油箱.管路.控制閥等組成.控制閥采用分散布局.就近安裝原則,分別裝在刀庫和立柱上.電磁閥上貼有磁號碼（如YV1.YV2.YV3）,便于用戶進(jìn)行檢測與維修. 自動換刀裝置換刀動作地順序控制過程 在自動換刀裝置地整個換刀過程中,換刀動作地控制由刀庫控制部分.換刀機(jī)械手控制部分以及主軸相控制部分三部分組成,它們組成是一個互相聯(lián)系地系統(tǒng). 1)刀庫控制部分 2

63、)機(jī)械手控制部份 3)主軸箱控制部分 致謝詞 首先感謝我地指導(dǎo)老師,沒有你我就沒了寫論文地動力.夜里在網(wǎng)吧搞論文時,真地很困,心煩,有種莫名想放棄地念頭,蒙朧中是你在我耳邊告訴我得堅持,不能放棄.正是因?yàn)檫@樣,經(jīng)過這些天堅持不懈地奮斗,終于以這篇論文地完成而告終. 感謝寢室里地患難兄弟遙遠(yuǎn)地家來到這個陌生地城市里,是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般地感情,維系著寢室那份家地融洽.在這3年里,我們從沒紅過臉,月初大家腰包鼓鼓,一起吃喝;月底摸著干癟地錢包,一起啃饅頭.是你們讓我在這大學(xué)生活中,體驗(yàn)到了啥叫快樂. 當(dāng)然還地感謝我公司里地師傅,在我地實(shí)習(xí)期間,能

64、夠指導(dǎo)我,教我很多在學(xué)校學(xué)不到地東西.在公司實(shí)習(xí)期間地2個月里,同事地關(guān)心使我一個初入社會地大學(xué)生,感受到了社會對我們地關(guān)心.不過,當(dāng)然也感覺到自己地知識能力還很不足,要想在社會立足,只有多學(xué)多交流,方能進(jìn)步,提高自身地能力. 最后還得感謝我地網(wǎng)友們,在網(wǎng)吧做論文地這些日子,也正是有你們在夜深人靜地時候,陪伴著我.在我無法繼續(xù)論文地時候,能夠在游戲中緩解心中地?zé)? 感謝爸媽,焉得諼草,言樹之背,養(yǎng)育之恩,無以回報,你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大地心愿. 在論文即將完成之際,我地心情無法平靜,從開始進(jìn)入課題到論文地順利完成,有多少可敬地師長.同學(xué).朋友給了我無言地幫助,在這里請接受我誠摯地謝

65、意！ 參考文獻(xiàn)： [1] 吳宗澤,羅圣國.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊第二版[M].北京:高等教育出版社, [2]廖念釗,莫雨松,李碩根,楊興駿.互換性與技術(shù)測量第四版[M].北京:中國計量出版社, [3]陳錦昌,劉就女,劉林.計算機(jī)工程制圖[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社, [4]馮辛安,黃玉美,杜君文.機(jī)械制造裝備設(shè)計[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, [5]熊光華.數(shù)控機(jī)床[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, . [6]李峻勤,費(fèi)仁元.數(shù)控機(jī)床及其使用與維修[M].北京:國防工業(yè)出版社, [7]張柱銀,陳思義,明興祖.數(shù)控原理與數(shù)控機(jī)床[M].北京:

66、化學(xué)工業(yè)出版社, [8]林東.數(shù)控技術(shù)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社, [9]王愛玲,白思遠(yuǎn).現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床[M].北京:國防工業(yè)出版社, [10]何存興,張鐵華.液壓傳動與氣壓傳動第二版[M].湖北:華中科技大學(xué)出版社, [11]毛謙德,李振清.袖珍機(jī)械機(jī)械設(shè)計師手冊第二版[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, [12]朱龍根.簡明機(jī)械零件設(shè)計手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, [13]王可.實(shí)用機(jī)床設(shè)計手冊[M].遼寧: 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社, . 附 錄 編程舉例: 實(shí)例1.加工如圖所示各孔,工件材料為HT300,使用刀具為鏜孔刀,T02為Φ13鉆頭,T03為锪鉆. 程序如下： T01; M06; G90 G00 G54 X0 Y0 T02; G43 H01 Z20. M03 S500 F30; G98 G85 X0 Y0 R3. Z-45.; G80 G28 G49 Z0. M06; G00 X-60. Y50. T03; G43 H02 Z10. M03 S600; G98 G73 X-60. Y0 R-15.