換刀機(jī)械手設(shè)計(jì)帶CAD圖

換刀機(jī)械手設(shè)計(jì)帶CAD圖,機(jī)械手,設(shè)計(jì),CAD XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)1目錄目錄目錄1中文摘要 3Abstract 3第 1 章 緒論41.1 數(shù)控銑床的分類4 1.1.1 數(shù)控立式銑床41.1.2 數(shù)控臥式銑床41.1.3 數(shù)控立、臥式兩用銑床41.2 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)特征41.2.1 數(shù)控銑床的主軸特征41.2.2 控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)特征51.3 數(shù)控銑床的主要功能及加工對(duì)象51.3.1 數(shù)控銑床的功能51.3.2 自動(dòng)換刀裝置（ATC）及其形式51.3.3 自動(dòng)換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求6第 2 章 總體方案的設(shè)計(jì) 62.1 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床及其主要參數(shù)62.2 初定 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)72.3 確定 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀裝置的形式7第 3 章 刀庫的設(shè)計(jì)83.1 確定刀庫容量83.2 確定刀庫形式83.3 刀庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10 3.4 初估刀庫驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩及選定電機(jī)103.5 刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)103.6 刀庫驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的校核143.7 確定刀具的選擇方式14第 4 章 刀具交換裝置的設(shè)計(jì)154.1 換刀機(jī)械手抓刀部分結(jié)構(gòu)154.2 機(jī)械手傳動(dòng)結(jié)構(gòu)154.3 自動(dòng)換刀過程的動(dòng)作順序164.4 自動(dòng)換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求174.4.1 主軸準(zhǔn)停裝置17XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)24.4.2 換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試17第 5 章 自動(dòng)換刀裝置的控制原理 175.1 刀庫的控制175.2 機(jī)械手的控制18第 6 章 典型零件的設(shè)計(jì)186.1 聯(lián)軸器186.1.1 聯(lián)軸器的選用186.1.1 聯(lián)軸器的校核186.2 托架的設(shè)計(jì)18鳴 謝20參考文獻(xiàn)21XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)3中文摘要本論文介紹的是 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì).該自動(dòng)換刀裝置由刀庫和換刀機(jī)械手組成.刀庫采用盤形結(jié)構(gòu),安裝在機(jī)床的左側(cè)立柱上.刀庫容量為六把,采用順序選刀方式.機(jī)械手選用回轉(zhuǎn)式雙臂機(jī)械手.關(guān)鍵詞: : 數(shù)控銑床 自動(dòng)換刀裝置 刀庫 換刀機(jī)械手 A AbstractbstractThis paper introduces the design of automatic tool changer of XKA5032A/C numerical control vertical-knee milling machines. The automatic tool changer is composed of tool storage and a tool changing-manipulator. The tool storage which adopts bat batch shape structure is mounted on the vertical post of XKA5032A/C numerical control vertical-knee milling machines. The capacity of the tool storage is six and the method of Choose knife is Alignment. The tool changing-manipulator adopts the two arms manipulator of turn-over type. KeyKey words:words: numerical control milling machines Automatic tool changer Tool storage tool changing-manipulatorXKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)4XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀裝置第 1 章 緒論11 數(shù)控銑床的分類111 數(shù)控立式銑床 數(shù)控立式銑床是數(shù)控銑床中數(shù)量最多的一種，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(tái)移動(dòng)、升降、及主軸不動(dòng)方式，與普通立式升降臺(tái)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(tái)移動(dòng)方式，且主軸沿垂直溜板上下運(yùn)動(dòng)；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(dòng)式，其主軸可以在龍門架的橫向與垂直溜板上運(yùn)動(dòng)，而龍門架則沿床身作縱向運(yùn)動(dòng)。 從機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)控制的坐標(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(dòng)加工，但也有部分機(jī)床只能進(jìn)行 3 坐標(biāo)中的任意二個(gè)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)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(gè)或兩個(gè)軸作數(shù)控?cái)[角運(yùn)動(dòng)的 4 坐標(biāo)和 5 坐標(biāo)數(shù)控立式銑床。一般來說，機(jī)床控制的坐標(biāo)軸越多，特別是要求聯(lián)動(dòng)的坐標(biāo)軸越多，機(jī)床的功能、加工范圍及可選擇的加工對(duì)象也越多。但隨之而來的是機(jī)床的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求更高，編程的難度更大，設(shè)備的價(jià)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(dòng)交換臺(tái)，增加靠模裝置等來擴(kuò)大數(shù)控立式銑床的功能，加工范圍和加工對(duì)象，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。112 臥式數(shù)控銑床 與通用臥式銑床相同，其主軸級(jí)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)面上的連續(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?。?duì)箱體類零件或需要在一次安裝中改變工位的工件來說，選擇帶數(shù)控轉(zhuǎn)盤的臥式銑床進(jìn)行加工是非常合適的。113 立、臥式兩用數(shù)控銑床 這類銑床目前正在逐漸增多，它的主軸方向可以更換，能達(dá)到在一臺(tái)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，選擇加工的對(duì)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(shí)，用戶只需買一臺(tái)這樣的機(jī)床就行了。 立、臥兩用數(shù)控銑床的主軸方向的更換有手動(dòng)與自動(dòng)兩種，采用數(shù)控萬能主軸頭的立、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同角度的工件表面。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(duì)工件的“五面加工” 。即出除了工件與轉(zhuǎn)盤貼合的定位面外，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。XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)512 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)特征121 數(shù)控銑床的主軸特征 數(shù)控銑床的主軸開啟與停止，主軸正反轉(zhuǎn)與主軸變速等都可以按輸入介質(zhì)上編入的程序自動(dòng)執(zhí)行。不同的機(jī)床其變速功能與范圍也不同。有的采用變頻機(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(shí)改變。有的采用變頻器調(diào)整，將轉(zhuǎn)速分為幾檔，編程時(shí)可任選一檔，在運(yùn)轉(zhuǎn)中可通過控制面板上的旋鈕，在本檔范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)；有的則不分檔,編程時(shí)可在整個(gè)范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)速。但是在實(shí)際操作中，調(diào)速不能有大起大落的突變，只能在允許的范圍內(nèi)調(diào)高或調(diào)低，只能在允許的范圍內(nèi)一般都設(shè)有自動(dòng)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)控銑床的主軸可以繞 X、Y 或 Z 軸作數(shù)控?cái)[動(dòng)，擴(kuò)大了主軸自身的運(yùn)動(dòng)范圍，但是主軸結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。122 控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)特征 為了要把工件上各種復(fù)雜的形狀輪廓連續(xù)加工出來，必須控制刀具沿平面上設(shè)定的直線、圓弧或空間直線、圓弧軌跡運(yùn)動(dòng)，因此，要求數(shù)控銑床的伺服拖動(dòng)系統(tǒng)能在多坐標(biāo)方向同時(shí)協(xié)調(diào)動(dòng)作，并保持預(yù)定的相互關(guān)系，這就要求機(jī)床應(yīng)能實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)。數(shù)控銑床要控制的坐標(biāo)數(shù)最少是 3 坐標(biāo)中任意兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)。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(dòng)。若要加工曲線變斜角工件，是要求實(shí)現(xiàn)五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)。因此，數(shù)控銑床所配置的數(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。13 數(shù)控銑床的主要功能及加工對(duì)象 131 數(shù)控銑床的功能數(shù)控銑床的功能分為一般功能和特殊功能。一般功能是指各類數(shù)控銑床普遍所具有的功能。如點(diǎn)位控制功能、刀具半徑自動(dòng)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)涞囊恍┨厥夤δ?。如刀具長度補(bǔ)償功能、靠模加工功能、自動(dòng)變換工作臺(tái)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(shí)，只要充分利用數(shù)控銑床的各種功能，就可以加工許多普通銑床難加工的工件。數(shù)控銑床的主要加工對(duì)象有：1、平面類零件。2、變斜角類零件。3、曲面類（立體類）零件。132 自動(dòng)換刀裝置（ATC）及其形式 數(shù)控機(jī)床為了能在工件一次裝夾中完成多個(gè)工步，以縮減輔助時(shí)間和減少多次安裝工件引起的誤差，通常帶有自動(dòng)換刀系統(tǒng)。自動(dòng)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)控銑床的基礎(chǔ)上，如果再配以刀具和自動(dòng)換刀系統(tǒng)，就構(gòu)成加工中心（Machining center 簡稱 MC） 。 各類數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于機(jī)床的型式、工藝范圍及刀具的種類和數(shù)量等。這種裝置主要可以分為以下幾種形式： （一）回轉(zhuǎn)刀架換刀形式 數(shù)控車床使用的回轉(zhuǎn)刀架是一種簡單的自動(dòng)換刀裝置。根據(jù)不同加工對(duì)象，可以設(shè)計(jì)成四方和六角刀架等多種形式?；剞D(zhuǎn)刀架上分別安裝著四把、六把或更多的刀具，并按數(shù)控裝置的指令轉(zhuǎn)位換刀。（二）更換主軸頭換刀形式在帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機(jī)床中，更換主軸頭換刀是一種簡單的換刀方式。主軸頭通有臥式XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)6和立式兩種，而且常用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位來更換主軸頭以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。各個(gè)主軸頭上預(yù)先裝有各工序加工所需要的旋轉(zhuǎn)刀具，當(dāng)收到換刀指令時(shí),各主軸頭依次地轉(zhuǎn)到加工位置，并接通主運(yùn)動(dòng)使相應(yīng)的主軸帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，而其他處于不加工位置上的主軸都與主運(yùn)動(dòng)脫開。轉(zhuǎn)塔主軸頭換刀方式的主要優(yōu)點(diǎn)是省去了自動(dòng)松夾、卸刀裝刀、夾緊以及刀具搬運(yùn)等一系列復(fù)雜的操作，從而顯著地減少了換刀時(shí)間，提高了換刀的可靠性，但是由于結(jié)構(gòu)上的原因和空間位置的限制，主軸的數(shù)目不可能很多。因此轉(zhuǎn)塔主軸頭換刀通常只適用于工序較少，精度要求不太高的數(shù)控機(jī)床，如數(shù)控銑床。（三）帶刀庫的自動(dòng)換刀形式 帶刀庫的自動(dòng)換到形式主要是由刀庫和刀具交換裝置組成。目前這種換刀方法在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用最為廣泛。帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床主軸箱和轉(zhuǎn)塔主軸頭相比較，由于主軸箱內(nèi)只有一個(gè)主軸，所以主軸部件具有足夠剛度，因而能夠滿足各種精密加工的要求。另外，刀庫可以存放數(shù)量較多的刀具，可進(jìn)行復(fù)雜零件的多工序加工，可明顯提高數(shù)控機(jī)床的適應(yīng)性和加工效率。這種帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置特別適用于數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床和數(shù)控鏜床。刀庫有多種形式，數(shù)控機(jī)床上常用的有盤式和鏈?zhǔn)絻煞N。交換裝置的機(jī)械手形式也多樣，目前在數(shù)控機(jī)床上用得最多的是回轉(zhuǎn)式雙臂機(jī)械手。其他形式還有擺動(dòng)式單臂雙爪機(jī)械手、單臂單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手、雙機(jī)械手等等。133 自動(dòng)換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求1) 換刀時(shí)間短。2）刀具重復(fù)精度高。3）刀具儲(chǔ)存足夠。4）刀庫占地面積小。5）安全可靠。第 2 章 總體方案的確定 依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，我們的任務(wù)是給 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床設(shè)計(jì)安裝合適的自動(dòng)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 3）重復(fù)精度：5 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床主要由床身、升降臺(tái)、工作臺(tái)、立銑頭、主傳動(dòng)、主變速、拉刀機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、自動(dòng)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(dòng)換刀裝置。自動(dòng)換刀裝置作為一套獨(dú)立的、完整的機(jī)床部件，設(shè)計(jì)依據(jù)是該機(jī)床的型式、工藝范圍及刀具的種類和數(shù)量等。21 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床及其主要參數(shù) XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床是北京第一機(jī)床廠生產(chǎn)的帶有立銑頭的立式銑床，為機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)，三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，是一種使用很廣的機(jī)床，它可以使用各種圓柱銑刀、角度銑刀及端面銑刀完成直線銑削，組成各種往復(fù)循環(huán)和框式循環(huán)或按坐標(biāo)位置加工孔，也可以銑削具有輪廓的零件，如凸輪、樣板、模具、葉片、弧形槽等。該機(jī)床適用于機(jī)械制造的各種類部門，也適用于軍工部門。其主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)如下表：表一 機(jī)床主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)7參數(shù)名稱單位數(shù)量工作臺(tái)面尺寸（長 X 寬）mm320 X 1320工作臺(tái)縱向（X）行程mm780工作臺(tái)縱向（Y）行程mm300續(xù)表一工作臺(tái)縱向（Z）行程mm380主軸孔徑mm29立銑頭最大回轉(zhuǎn)角度45主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)18主軸轉(zhuǎn)速范圍r/min30-1500工作臺(tái)進(jìn)給級(jí)數(shù)無級(jí)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率 kw7.5主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min1440工作臺(tái)最大承載重量kg320主軸最大扭矩Nm1000機(jī)床外形尺寸（長 X 寬 X 高）mm1929 X 2055 X 2216機(jī)床重量kg2800 該機(jī)床推薦使用的最大切削范圍如下： 銑切鋼：鋼的含碳量 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 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 HB150225。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/min22 初定 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)在銑削輪廓時(shí)，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的刀具，而在實(shí)際的生產(chǎn)加工中，常盡量選用直徑較大的銑刀，因?yàn)榇笾睆姐姷秳傂院茫陀枚雀?。?XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床推薦使用的最大切削范圍可知，當(dāng)銑切鋼時(shí)，銑刀直徑為100 mm。當(dāng)銑灰鑄鐵時(shí)，銑刀直徑達(dá)250mm。因此，為了滿足該機(jī)床的實(shí)際加工能力與生產(chǎn)情況，在設(shè)計(jì)其自動(dòng)換刀裝置時(shí)，應(yīng)該根據(jù)最大的刀具直徑來設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)的換刀裝置能交換250mm 的刀具。初估最大直徑刀具的重量為 8kgf。23 確定 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀裝置的形式 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，選擇何種形式，主要取決于機(jī)床的種類、工藝范圍以及刀具的種類和數(shù)量等。 由于 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床是一種使用范圍較廣的機(jī)床，且其可加工零件的精度要求也較高，比較上章介紹的幾種換刀形式，決定選用帶刀庫的自動(dòng)換刀形式。 帶刀庫的自動(dòng)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)用最廣泛的換刀裝置，其整過換刀過程比較復(fù)雜。首先把加工過程中需要使用的全部刀具安裝在標(biāo)準(zhǔn)的刀柄上，在機(jī)床外進(jìn)行尺寸預(yù)調(diào)后，按一定的方式裝入刀庫。換刀時(shí)，先在刀XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)8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。存放刀具的刀庫可具有較大的容量，它既可以安裝在主軸箱的側(cè)面或上方，也可以作為獨(dú)立部件安裝在機(jī)床以外。 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床主軸箱上方?jīng)]有好的安裝位置，安裝在機(jī)床外又要增加刀具運(yùn)輸時(shí)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(cuò)的地方，作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。因?yàn)?XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床外形及其他性能參數(shù)等均與 JCS018A 數(shù)控立式鏜銑床相似，所以本機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)將仿效 JCS018A 數(shù)控立式鏜銑床換刀裝置，設(shè)計(jì)成由由盤式刀庫和回轉(zhuǎn)式雙臂機(jī)械手組成。設(shè)計(jì)增加自動(dòng)換刀裝置后的 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的外觀圖如圖 1-1 所示。圖 1-1 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的外觀圖第 3 章 刀庫的設(shè)計(jì) 刀庫是帶刀庫自動(dòng)換刀裝置的主要部件之一，其容量形式、布局及具體結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)控機(jī)床的性能有很大影響。31 確定刀庫容量刀庫儲(chǔ)存量過大，導(dǎo)致刀庫的結(jié)構(gòu)龐大而復(fù)雜,影響機(jī)床總體布局；儲(chǔ)存量過小，則不能滿足復(fù)雜零件的加工要求。因此，刀庫容量應(yīng)在經(jīng)濟(jì)合理的條件下，力圖將一組類似的零件所需的全部刀具裝入刀庫，以縮短每次裝刀所需的裝調(diào)時(shí)間。對(duì)自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床的刀庫容量，有關(guān)資料曾對(duì)15000 個(gè)零件進(jìn)行分組統(tǒng)計(jì)，指出不同工序加工時(shí)必須的刀具數(shù)不同，如圖 3-1 所示。由圖可知，銑削 90%的加工量由XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)94 把銑刀即可完成。因此，對(duì) XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床，容量為 6 的刀庫就可滿足要求了。 32 確定刀庫形式 由以上考慮 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的結(jié)構(gòu)布局等原因，決定刀庫采用盤形結(jié)構(gòu)，沿刀庫主軸軸向安裝。這種刀庫結(jié)構(gòu)簡單且緊湊，但為了換刀時(shí)刀具與主軸同向，刀庫中的刀具需在換刀位置作 90翻轉(zhuǎn)。33 刀庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 刀庫的外形如圖 3-2 所示。圓盤式刀庫（圖 a）由專用的直流伺服電動(dòng)機(jī) 1 經(jīng)套筒聯(lián)軸器2、XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)10蝸桿 4、蝸輪 3，帶動(dòng)刀盤 14 和盤上的 6 個(gè)刀套 13 旋轉(zhuǎn)。刀座的滾子 11 在不旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)盤 14 的槽中受到限位，導(dǎo)盤 14 在最下端的換刀位置開了一個(gè)缺口。刀座以鉸鏈形式與支承板 16 相連（圖 b） 。平時(shí)，由彈簧 18 將滾子銷 19 壓在刀套 13 的凹槽中，使刀座定位在水平位置。由于主軸是立式的，故應(yīng)將處于刀庫刀盤 14 最下位置的刀套旋轉(zhuǎn) 90，使刀頭朝下。實(shí)現(xiàn)這個(gè)動(dòng)作靠氣缸 5。氣缸 5 的活塞桿 6 帶動(dòng)撥叉 7 上升。由 AA 剖視圖中可以看到，最下面的一個(gè)刀套 13右尾部的滾子 11 正好進(jìn)入撥叉 7 的缺口。撥叉 7 上升使刀套連同刀具逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90，滾子銷19 退出支承板 16 的凹槽，刀座轉(zhuǎn)到垂直位置，等待機(jī)械手換刀。 刀套的構(gòu)造如圖 b 所示。由圖中可以看到錐孔尾部有兩個(gè)球頭銷釘 17，后有彈簧用以夾住刀具，故當(dāng)?shù)短仔D(zhuǎn) 90后刀具不會(huì)下落。刀套頂部的滾子 15 用以在刀套處于水平位置時(shí)支承刀套。當(dāng)?shù)毒吒鼡Q完畢，該刀座插入從主軸換下的刀具平頭。通過氣缸作用，與上述動(dòng)作相反，刀座帶著刀具夾頭順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，直到水平位置為止，此時(shí)，滾子銷 19 重新處于支承板 16 的凹槽中。34 初估刀庫驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩及選定電機(jī) 以 THK6363 型自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床的刀庫為設(shè)計(jì)參考（查參考資料 14） ，采用經(jīng)念法初估回轉(zhuǎn)所需轉(zhuǎn)矩。 THK6363 型自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床的刀庫也是采用軸向放置的鼓盤式刀庫形式，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 25Nm 的液壓馬達(dá)經(jīng)諧波減速器驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)在由于設(shè)計(jì)的刀庫容量為 6 把刀具，可初估刀庫驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 T0=8Nm。 刀庫回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)多數(shù)采用液壓馬達(dá)、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于本刀庫的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，且所需轉(zhuǎn)速小，所以決定采用直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。直流伺服電動(dòng)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(hào)電壓進(jìn)行無級(jí)調(diào)速。由參考資料 11 P1275 表查選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 90SZ03 的 SZ 系列電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)，功率為 0.092 kw。35 刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 刀庫的主運(yùn)動(dòng)是圓周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。調(diào)定換刀信號(hào)電壓，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)定為 30 r/min。這樣電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器、蝸桿、蝸輪驅(qū)動(dòng)刀庫轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖 3-3 所示：XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)111選擇蝸桿傳動(dòng)類型根據(jù) GB1008588 的推薦，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 4550HRC；蝸輪用鑄錫磷青鋼 ZCuSn10Pb1，金屬模鑄造，=220 MPa。2HP3確定主要參數(shù) 蝸桿蝸輪傳動(dòng)，以蝸桿為主動(dòng)，蝸輪為從動(dòng)。為了提高傳動(dòng)效率，取 Z1=6，傳動(dòng)比取 6，單向旋轉(zhuǎn)，單工作制，預(yù)計(jì)壽命為 5 年。則 Z2= Z16=36。4按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) m2d1KT2 (mm3)22215000ZHP （1）計(jì)算蝸輪軸轉(zhuǎn)矩 T2 初估傳動(dòng)效率 =0.95,則T2=9594=9594=95940.95=166.92 Nm12Pn11/Pni0.09230/6 (2) 載荷系數(shù) K=1.05 (3) 許用接觸應(yīng)力2HP =2200.91.48=293.04 MPa2HP2HPVSZNZ 式中, =220 MPa, =70 MPa2HP2FP 估計(jì)滑動(dòng)速度5m/s，用浸沒潤滑,則由參考文獻(xiàn) 11 P972 圖 182 查得滑動(dòng)速度影SV響系數(shù)=0.9,=1.48（其中=60at=60153008=3.6,按圖 183VSZNZLZ2n306610查得） ；（4）計(jì)算 m2d1值,并選定模數(shù) m 和蝸桿分度圓直徑 d1XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)12m2d11.05166.92=354.34 mm3;21500036 293.04按表 183 查得模數(shù) m=3.15(mm), d1=45 (mm)5. 驗(yàn)算滑動(dòng)速度SV (1)計(jì)算蝸桿速度1V =0.07065 m/s1V1160 1000dn45 3060 1000 (2)計(jì)算滑動(dòng)速度SV =/=0.07065/=0.0836 m/sSV1Vcoscos22.78 其中=22.78,則初估的值合適。111(/)tgZ m d1(6 3.15/45)tgSV6驗(yàn)算蝸輪齒彎曲強(qiáng)度 驗(yàn)算公式為22212666AVFFSFPT K K KY Yd d m（1）使用系數(shù)=1AK（2）動(dòng)載荷系數(shù)=1.03VK（3）載荷分布系數(shù)=1K（4）d1=45 mm，=m=3.1536=113.4 mm,其中模數(shù) m=3.15(mm)。2d2Z（5）蝸輪齒形系數(shù)=3.92FSY按蝸輪當(dāng)量齒數(shù)=/=36/=45.93,由圖 172 查得。2VZ2Z3cos3cos 22.78（6）導(dǎo)程角系數(shù)=1-/120=1-/120 =0.81Y22.78（7）許用彎曲應(yīng)力2HP=700.542=37.94 MPa2HP2HPNY (8)計(jì)算彎曲應(yīng)力 =22.6182666 166.92 1 1.03 13.92 0.8145 113.4 3.15F 由于，幫滿足蝸輪輪齒強(qiáng)度條件。2F2HPXKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)137計(jì)算蝸桿蝸輪的主要參數(shù) （1 分度圓直徑 =45，=m=3.1536=113.4mm1d2d2z (2)中心距 a a=(+2m)/2=45+113.4+2(-0.1349)3.15/2=79 mm1d2d2x (3)蝸桿導(dǎo)程角 22.788計(jì)算其他尺寸 （1）蝸桿齒頂圓直徑 =+2=45+23.15=51.3 mm，1ad1ad1d1ah 其中為蝸桿齒頂高，且=m=3.15 mm；1ah1ah （2）蝸輪喉圓直徑 =+2=113.4+20.86513.15=118.85 mm，2ad2ad2d2ah 其中為蝸輪齒頂高，且=+=1-0.1349=0.8651 mm；2ah2ahah2x （3）蝸輪外圓直徑=+m=118.5+3.15=122 mm；2ed2ad （4）蝸桿齒寬 由于=6，故按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，取=64 mm1b1Z1b1b （5）蝸輪齒寬 0。67=0.6751.3 =34.371mm,取=34 mm；2b2b 1ad2b （6）蝸輪齒頂圓弧半徑 =-m=-3.15=19.35 mm2aR2aR12d452 （7）蝸輪齒根圓弧半徑 =+c=+0.2m=+0.23.15=26.28 mm；2fR2fR12ad12ad51.32 （8）蝸桿軸向齒厚 =/2=3.15/2=4.948 mm,其中為蝸桿軸向齒1xs1xsxp/2mxp距； （9）蝸桿法向齒厚 =4.948=4.562 mm；1ns1ns1xscoscos22.78 （10）蝸輪分度圓齒厚 =0.5=0.53.15=4.948 mm。2s2sm9熱平衡計(jì)算 蝸桿傳動(dòng)由于效率低，所以工作時(shí)發(fā)熱量大。在閉式傳動(dòng)中，如果產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)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(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量等于同時(shí)間內(nèi)的散熱量的條件進(jìn)行熱功平衡計(jì)算，以保證1H2H油溫穩(wěn)定牌規(guī)定的范圍內(nèi)。 由于摩擦損耗的功率=（1-）kW,則產(chǎn)生的熱流量（單位為 1W=1j/s）為fP1PXKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)14 =1000（1-） W1H1P 式中 為蝸桿傳遞的功率（單位：kW） 。1P 以自然冷卻方式，從箱體外壁散發(fā)到周圍空氣中去的熱流量為 =kA(-) w2H1t0t 式中 k熱導(dǎo)率，一般取 k=8。717.5W(),環(huán)境空氣流通較差時(shí)，取較小值，2mC否則取較大值； A傳動(dòng)裝置散熱的計(jì)算面積，即內(nèi)面被沒浸濺的，而外面又被空氣所能冷卻的的箱殼面積（） ；2m 潤滑油的工作溫度，一般限制在 6070，最高不能超過 80；1tCC 周圍環(huán)境溫度，一般取室溫=20。0t0tC 按熱平衡條件=，可求得在既定工作條件下的沒溫為1H2H =+ 1t0t11000P 1- kAC 在繪制傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行熱平衡計(jì)算： =0.09280=0.0736 kW1P00 取=0.95, k=10,并估算 A=0. 006，則2m =20+=81.33801t1000 0.0736 1-0.95 10 0.006CC 由于超過最高工作溫度，所以必須采取一些散熱措施，以提高散熱能力，如在裝循環(huán)冷卻1t管路。36 刀庫驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的校核蝸輪轉(zhuǎn)速=5r/min,所能傳遞的功率為 P=0.092800.95=0.07 Kw,此時(shí)刀庫的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)2n00矩為：T=120.3NmT0=8Nm，其中=0.9 為普通平鍵帶動(dòng)刀9549Nn0.0795490.905盤回轉(zhuǎn)的傳動(dòng)效率。所以，刀庫驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩滿足要求。37 確定刀具的選擇方式按數(shù)控裝置的刀具指令，從刀庫中將所需要的刀具轉(zhuǎn)換到取刀位置，稱為自動(dòng)選刀。在刀XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)15庫中選擇刀具通常采用兩種方式。（一）順序選擇刀具刀具按預(yù)定工序的先后順序插入刀庫的刀座中，使用時(shí)按順序轉(zhuǎn)到取刀位置。用過的刀具放回原來的刀座內(nèi)，也可以按加工順序放入下一個(gè)刀座內(nèi)。該法不需要刀具識(shí)別裝置，驅(qū)動(dòng)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的數(shù)量和刀庫的容量，這就降低了刀具和刀庫的利用率。此外，裝刀時(shí)必須十分謹(jǐn)慎，如果刀具不按順序裝在刀庫中，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。（二）任意選擇刀具這種方法根據(jù)程序指令的要求任意選擇所需要的刀具，刀具在刀庫中不必按照工件加工順序排列，可以任意存放。每把刀具（或刀座）都編上代碼，自動(dòng)換刀時(shí)，刀庫旋轉(zhuǎn)，每把刀具（或刀座）都經(jīng)過“刀具識(shí)別裝置”接受識(shí)別。當(dāng)某把刀具（或刀座）的代碼與數(shù)控指令相符合時(shí)，該把刀具被選中，刀庫將刀具送到換到位置，等待機(jī)械手來抓取。任意選擇刀具法的優(yōu)點(diǎn)是刀庫中刀具的排列順序與工作加工順序無關(guān)，刀具可重復(fù)使用。因此，刀具數(shù)量比較順序選擇法少一些。刀庫也相應(yīng)地簡單些。任意選擇法主要有三種編碼方式：刀具編碼方式、刀座編碼方式和編碼附件方式。在以上確定刀庫容量時(shí)已經(jīng)討論可知數(shù)控銑床用 4 把刀就可完成大多數(shù)的銑削加工。所以這個(gè)容量為 6 把刀的刀庫，幾乎不存在加工過程中需要重復(fù)利用刀具的情況，所以刀具的選擇方式確定為順序選擇刀具。該法不需要刀具識(shí)別裝置，驅(qū)動(dòng)控制也比較簡單，工作可靠。第 4 章 刀具交換裝置的設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)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的裝置稱為刀具交換裝置。刀具的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)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)刀具交換即無機(jī)械手交換刀具。刀具的交換方式及它們的具體結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)床的工作效率和工作可靠性有直接的影響。由 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的結(jié)構(gòu)特性決定難以實(shí)現(xiàn)由刀庫與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)刀具交換，故采用機(jī)械手交換刀具的方式。 機(jī)械手是當(dāng)主軸上的刀具完成一個(gè)工步后，把這一工步的刀具送回刀庫，并把下一道工步的所需的刀具從刀庫中取出并裝入主軸繼續(xù)加工的功能部件。對(duì)機(jī)械手的具體要求是迅速可靠，準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。41 換刀機(jī)械手抓刀部分結(jié)構(gòu) 如圖 4-1 所示機(jī)械手抓刀部分結(jié)構(gòu)。它主要由手臂 1 和固定于其兩端的結(jié)構(gòu)完全相同的兩個(gè)手爪 1 組成。手爪上握刀的圓弧部分有一錐銷 2，機(jī)械手抓刀時(shí)，該銷插入刀柄的鍵槽中。XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)16當(dāng)機(jī)械手由原位轉(zhuǎn) 75抓住刀具時(shí)，兩手爪上的長銷 7 分別被主軸前端面和刀庫上的擋塊壓下，使軸向開有長槽的活動(dòng)銷 6 在彈簧 4 的作用下右移頂住刀具。機(jī)械手拔刀時(shí)，長銷 7 與擋塊脫離接觸，鎖緊銷 8 被彈簧 5 彈起，使活動(dòng)銷頂住刀具不能后退，這樣機(jī)械手在回轉(zhuǎn) 180時(shí)，刀具不會(huì)被甩出。當(dāng)機(jī)械手上升插刀時(shí)，兩長銷 7 又分別被兩擋塊壓下，鎖緊銷從活動(dòng)銷孔中退出，松開刀具，機(jī)械手便可反轉(zhuǎn) 75復(fù)位。42 機(jī)械手傳動(dòng)結(jié)構(gòu)下圖為本設(shè)計(jì)刀庫所用采用的機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖。如前述刀庫結(jié)構(gòu)，刀套向下轉(zhuǎn)90后，壓下行程開關(guān)，發(fā)出機(jī)械手抓刀信號(hào)。此時(shí)，機(jī)械手 21 正處在圖中所示的上面位置，液壓缸 18 右腔通壓力油，活塞桿推動(dòng)齒條 17 向左移動(dòng)，帶動(dòng)齒輪 11 轉(zhuǎn)動(dòng)（連接盤與齒輪 11 用螺栓連接，它們空套在機(jī)械手臂軸 16 上，傳動(dòng)盤 10 與機(jī)械手臂軸 16 用花鍵連接） ，使機(jī)械手回轉(zhuǎn) 75抓刀。抓刀動(dòng)作結(jié)束進(jìn)，齒條 17 上的擋環(huán) 12 壓下行程開關(guān) 14，發(fā)出拔刀信號(hào)，于是升降液壓缸 15的上腔通壓力油，活塞桿推機(jī)械手臂軸 16 下降拔刀。在軸 16 下降進(jìn)，傳動(dòng)盤 10 隨之下降，其下端的銷子 8 插入連接盤 5 的銷孔中，連接盤 5 和下面的齒輪 4 也是用螺栓連接的，它們空套軸 16 上。當(dāng)拔刀動(dòng)作完成后，軸16 上的擋環(huán) 2 壓下行程開關(guān) 1，發(fā)出換刀信號(hào)。這時(shí)轉(zhuǎn)位液壓缸 20 的右腔通壓力油，活塞桿推動(dòng)齒條 19向左移動(dòng)，帶動(dòng)齒輪和連接盤 5 轉(zhuǎn)動(dòng)，通過銷子 8，由傳動(dòng)盤帶動(dòng)機(jī)械XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)17手轉(zhuǎn) 180，交換主軸上和刀庫上的刀具位置。換刀動(dòng)作完成后，齒條 19 上的擋環(huán) 6 壓下位置開關(guān) 9，發(fā)出插刀信號(hào)，使升降油缸下腔通壓力油，活塞桿帶著機(jī)械手臂軸上升插刀，同時(shí)傳動(dòng)盤下面的銷子 8 從連接盤 5 的銷孔中移出。插刀動(dòng)作完成后，軸 16 上的擋環(huán)壓下行程開關(guān) 3，使轉(zhuǎn)位油缸 20 的左腔通壓力油，活塞桿帶著齒條 19 向右復(fù)位，齒輪 4 空轉(zhuǎn)，機(jī)械手無動(dòng)作。齒條 19 復(fù)位后其上擋環(huán)壓下行程開關(guān) 7，使液壓缸 18 的左腔通壓力油，活塞桿帶著齒條 17 向右移動(dòng)，通過齒輪 11 使機(jī)械手反轉(zhuǎn) 75復(fù)位。機(jī)械手復(fù)位后，齒條 17 上的擋環(huán)壓下行程開關(guān)13，發(fā)出換刀完成信號(hào)，使刀套向上翻轉(zhuǎn) 90，為下次選刀做好準(zhǔn)備。同時(shí)機(jī)床繼續(xù)執(zhí)行后面的操作，換刀過程亦可見本設(shè)計(jì)的動(dòng)畫演示。43 自動(dòng)換刀過程的動(dòng)作順序 機(jī)械手將刀具從刀庫中取出送至機(jī)床主軸上，然后將用過的舊刀送回刀庫。其動(dòng)作過程簡述如下（結(jié)合如下?lián)Q刀過程示意圖 4-3）：（1） 、刀套下轉(zhuǎn) 90 如上圖 a 所示刀庫位于立柱左側(cè)，刀具軸線在刀庫中的安裝方向與主軸垂直。換刀前，刀庫將待換刀具送到換刀位置，然后刀套連同刀具翻轉(zhuǎn) 90，使刀具軸線與主軸軸線平行，如圖 b 所示。（2） 、機(jī)械手轉(zhuǎn) 75 如圖 c 所示，換刀機(jī)械手逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 75，兩手爪分別抓住刀庫上和主軸上的刀柄。（3） 、機(jī)械手拔刀 待主軸上自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)松開刀具后，機(jī)械手下降，同時(shí)拔出主軸上和刀庫上的刀具，如圖d 所示。（4） 、刀具位置交換 如圖 e 所示，機(jī)械手逆時(shí)針轉(zhuǎn) 180，使主軸刀具與刀庫刀具交換位置。（5） 、機(jī)械手插刀 機(jī)械手上升，分別將刀具插入主軸錐孔和刀庫刀套中,如圖 f 所示。（6）機(jī)械手順時(shí)針轉(zhuǎn) 75 如圖 g 所示,待主軸上自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)夾緊刀具后，機(jī)械手順時(shí)針轉(zhuǎn) 75，回到原始位置。（7）刀套帶著換回的舊刀具向上翻轉(zhuǎn) 90，準(zhǔn)備下一次選刀,如圖 h 所示。XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)1844 自動(dòng)換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求441 主軸準(zhǔn)停裝置 為了傳遞扭矩，在主軸的前端裝有端鍵，當(dāng)?shù)毒叩侗b入錐孔時(shí)，刀柄上的鍵槽位置必須與該鍵對(duì)準(zhǔn)才能裝入。當(dāng)機(jī)械手從刀庫取刀時(shí)，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(shí)，由于工藝上的需要，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的技術(shù)要求稱為主軸準(zhǔn)停?？稍谥鬏S上安裝電氣控制的主軸準(zhǔn)停裝置以實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停功能。442 換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試 A：換刀機(jī)械手安裝在主軸箱的左側(cè)面，加工零件時(shí)，換刀機(jī)械手隨主軸箱一起上下運(yùn)動(dòng)；B：當(dāng)初裝上換刀機(jī)械手后，必須進(jìn)行調(diào)試：用手動(dòng)操縱主式調(diào)整換刀機(jī)械手相對(duì)于主軸的位置，使用調(diào)整心棒，有誤差時(shí)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(shí)，要進(jìn)行多次刀庫到主軸位置的自動(dòng)交換，使機(jī)械手換刀時(shí)做到準(zhǔn)確無誤，無撞擊。 第 5 章 自動(dòng)換刀裝置的控制原理5.1 刀庫的控制 刀庫的轉(zhuǎn)動(dòng)由電機(jī)帶動(dòng)，轉(zhuǎn)速由控制信號(hào)電壓調(diào)定。刀庫刀盤最下位置的刀套旋轉(zhuǎn) 90，使刀頭朝下，等待機(jī)械手來換刀，是由氣缸實(shí)現(xiàn)的。當(dāng) PLC 控制系統(tǒng)發(fā)出換刀信號(hào)時(shí)，氣缸的活塞桿帶動(dòng)撥叉上升，最下面的一個(gè)刀套右尾部的滾子正好進(jìn)入撥叉的缺口，撥叉 7 上升使刀套連同刀具逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90，使刀頭與主軸平行，便與換刀。當(dāng)機(jī)械手完成換刀后，發(fā)出換刀結(jié)束信號(hào)，開始下一道工序。同時(shí)刀庫旋轉(zhuǎn) 60，把下一道工序刀具轉(zhuǎn)到刀庫最下端的換刀位置，做好下一次換刀準(zhǔn)備，這也縮短了輔助時(shí)間。52 機(jī)械手的控制機(jī)械手的換刀動(dòng)作由液壓控制。機(jī)械手的換刀動(dòng)作分別由三個(gè)液壓缸控制，如圖 5-1 所示。XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)19 具體控制過程上一章 42 機(jī)械手傳動(dòng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)說明。該控制的優(yōu)點(diǎn)是換刀平穩(wěn)，快捷。第 6 章 典型零件的設(shè)計(jì)6.1 聯(lián)軸器本設(shè)計(jì)只用到一個(gè)聯(lián)軸器，那就是刀庫的驅(qū)動(dòng)電機(jī)主軸與蝸桿軸的聯(lián)接處。6.1.1 聯(lián)軸器的選用由上述可知,本設(shè)計(jì)的刀庫容量僅為 6 把刀具，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大于 T0=8Nm。由于本刀庫的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，且所需轉(zhuǎn)速小，所以決定采用較普通的套筒聯(lián)軸器。查參考資料 12 表 16-4,選用 d=16mm,型套筒聯(lián)軸器，如圖 6-1 所示。其主要參數(shù)為=28Nm。pM6.1.2 聯(lián)軸器的校核校核公式為cPMKMM其中聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩（Nm）M 聯(lián)軸器的施用轉(zhuǎn)矩（Nm）PM 工作情況因數(shù)，查參考資料 12 表 16-4,得=1.5KK于是，所以所選的聯(lián)軸器合適。1.5 81228cPMKMN mMN m62 托架的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)所需托架有電機(jī)、刀庫及機(jī)械手的安裝托架。托架的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)電機(jī)、刀庫及機(jī)械手的尺寸重量大小和安裝部位的形狀尺寸等等。由于本設(shè)計(jì)的篇幅所限，具體的設(shè)計(jì)就給予省略。設(shè)計(jì)總結(jié)及鳴謝畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成教學(xué)計(jì)劃達(dá)到專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)；是教學(xué)計(jì)劃中綜合性最強(qiáng)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它在培養(yǎng)和提高我們綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力，并進(jìn)行工程技術(shù)人員所必須具備的基本素質(zhì)的訓(xùn)練等方面具有很重要的意義。畢業(yè)設(shè)計(jì)能使我XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀設(shè)計(jì)20們?cè)谝韵聨讉€(gè)方面有較大提高。1通過閱讀有關(guān)資料對(duì)當(dāng)前先進(jìn)的機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展有進(jìn)一步的了解。2融匯、貫通幾年里所學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)理論知識(shí)。3綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)和技能提高獨(dú)立分析問題和解決實(shí)際問題的能力。4培養(yǎng)和提高與設(shè)計(jì)群體合作、相互配合的工作能力。歷時(shí)二個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)接近尾聲了，我的設(shè)計(jì)也基本上圓滿完成了。此時(shí)回想過去設(shè)計(jì)的日子，體會(huì)多多，感慨也不少。我基本上按照我初定的三階段計(jì)劃認(rèn)真做我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)過程也如我所料，遇到不少的問題。在查閱資料學(xué)習(xí)階段，我不但認(rèn)真閱讀了從工程訓(xùn)練中心借來的 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的說明書，重新溫習(xí)了我們以前所學(xué)過的數(shù)控機(jī)床 、 液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng) ，還常去圖書館，翻閱了幾乎所有有關(guān)數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)換刀、加工中心的圖書資料和部分液壓電氣控制方面的書籍。經(jīng)過這一階段的學(xué)習(xí)，我對(duì)數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)換刀裝置的類別、工作原理及其電液控制方面有了大體的認(rèn)識(shí)，這為接下來最主要的具體設(shè)計(jì)階段打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。具體設(shè)計(jì)階段是最主要，最重要，最艱難的階段。萬事開頭難，這一階段的第一個(gè)難點(diǎn)就是總體方案的確定。我是在前階段學(xué)習(xí)了自動(dòng)換刀形式，加工中心類別的基礎(chǔ)上，認(rèn)真研究往屆的設(shè)計(jì)方案，再比較現(xiàn)在有類似數(shù)控機(jī)床所應(yīng)用的機(jī)床自動(dòng)換刀裝置后，最終確定自己的設(shè)計(jì)方案的。我本以為總體方案確定后，接下來的設(shè)計(jì)應(yīng)該就不難了，但真正的設(shè)計(jì)過程中的困難超出我的所料。不管是具體零部件分析選擇和計(jì)算校核，還是工作圖的繪制，我都遇到不少問題，充分暴露以往學(xué)習(xí)的知識(shí)缺漏，自己獨(dú)立解決實(shí)際問題能力的不足。幸好在此過程中常得到指導(dǎo)老師溫老師的指導(dǎo)、同學(xué)們的幫助，讓我基本上解決了問題，完成了這一階段的設(shè)計(jì)。最后的修改階段。首先我自己先認(rèn)真檢查修改一遍自己的設(shè)計(jì)，包括工程圖，動(dòng)畫以及說明書。然后交給指導(dǎo)老師，請(qǐng)她幫我檢查。指導(dǎo)老師經(jīng)過詳細(xì)的檢查后對(duì)我的設(shè)計(jì)給予詳細(xì)的、全面的批評(píng)指正和修改建議。我根據(jù)指導(dǎo)老師的修改建議，進(jìn)行第二輪的修改，修改完后再請(qǐng)老師過目指導(dǎo)，直到指導(dǎo)老師認(rèn)為基本沒什么錯(cuò)誤為止。這一階段指導(dǎo)老師的點(diǎn)睛之筆是我設(shè)計(jì)不斷完善的關(guān)鍵，在此表示衷心的感謝！設(shè)計(jì)完成以后，接下來的主要任務(wù)就是準(zhǔn)備答辯。這是決定畢業(yè)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵階段，我必須在再次認(rèn)真檢查設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，認(rèn)真論證我設(shè)計(jì)的自動(dòng)換刀裝置的工作原理、可行性、可靠性以及不足之處等等，為答辯作好充分的準(zhǔn)備。通過整個(gè)設(shè)計(jì)階段的自己努力，老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，我有信心順利通過畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。最后，在此對(duì)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，給予我指導(dǎo)和幫助的老師同學(xué)表示衷心的感謝！特別是我的指導(dǎo)老師，對(duì)我設(shè)計(jì)給予悉心的指導(dǎo)，她對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度也是我學(xué)習(xí)的好榜樣，我受益匪淺，在此再次表示衷心的感謝！ 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