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

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文院 系：XX學(xué)院姓 名：專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué) 號(hào)：4200209320XXX指導(dǎo)教師：XX老師XX大學(xué)X學(xué)院2021年9月畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì) 指導(dǎo)教師 XXX 學(xué)號(hào) 4200209320214 入學(xué)時(shí)間 網(wǎng)站院系 機(jī)械學(xué)院 一.課題名稱二.課題內(nèi)容三.課題任務(wù)要求四.同組設(shè)計(jì)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,20042 許林發(fā).建筑材料機(jī)械設(shè)計(jì)一.武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社,19903 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

2、 葉達(dá)森.粉碎與制成.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,19925 .北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,16 朱昆泉,許林發(fā).建材機(jī)械工程手冊(cè).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)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,19991：1911 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).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(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,13 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).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(jì)手冊(cè).3.第4版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社

3、,15 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).4.第4版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,16 數(shù)字化手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(軟件版)R2.0.機(jī)械工業(yè)出版社,17 陳秀寧.浙江：浙江大學(xué)出版社,200218 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(guó)建筑工業(yè)出版社,198019 徐錦康.機(jī)械設(shè)計(jì).第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,200220 吳一善主編.粉碎學(xué)概論.武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社,199321 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(shí)放在畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告第一頁畢業(yè)設(shè)計(jì)XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀裝置地設(shè)計(jì) 班 級(jí) 專

4、 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(shí)31.2 數(shù)控銑床地分類31.2.1 數(shù)控立式銑床31.2.2 數(shù)控臥式銑床41.3 數(shù)控銑床地結(jié)構(gòu)特征41.3.1 數(shù)控銑床地主軸特征51.3.2 控制機(jī)床地坐標(biāo)特征51.4 數(shù)控銑床地主要功能及加工對(duì)象51.4.1 數(shù)控銑床地功能51.4.2 自動(dòng)換刀裝置及其形式51.4.3 自動(dòng)裝置應(yīng)當(dāng)滿足地根本要求6第2章 總方案地確定62.1 XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺(tái)及其主要參數(shù)62.1.1 主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)72.1.2 主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)82.2 初定其自動(dòng)換刀裝置地設(shè)計(jì)參數(shù)92.3 確定其自動(dòng)換刀裝置地形式10 第

5、3章 刀庫(kù)地設(shè)計(jì)103.1 確定刀庫(kù)容量113.2 確定刀庫(kù)形式113.3 刀庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)113.4 初估刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距及選定電機(jī)13初選電動(dòng)機(jī)與降速傳動(dòng)裝置13初估刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距13地普通圓柱蝸桿傳動(dòng)地設(shè)計(jì)13地校核17地強(qiáng)度計(jì)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(jì)2020地工作原理22地自動(dòng)換刀過程地動(dòng)作順序224上地齒輪齒條設(shè)計(jì)23地相關(guān)技術(shù)要求2424地安裝與調(diào)試24地編制26第5章 自動(dòng)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摘 要本論文介紹地是XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀裝置刀庫(kù)式地設(shè)計(jì).

6、刀庫(kù)式地自動(dòng)換刀裝置是由刀庫(kù)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(kù).換刀時(shí),先在刀庫(kù)中進(jìn)行選刀,由機(jī)械手從刀庫(kù)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(kù).存放刀具地刀庫(kù)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(tái)銑床外形及其他性能參數(shù)等均與THK6363型自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床相似,所以本機(jī)床地自動(dòng)換刀裝置地設(shè)計(jì)將仿效THK6363型自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床換刀裝置,

7、設(shè)計(jì)成采用軸向放置地鼓盤式刀庫(kù)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(kù)地刀座中,使用時(shí)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(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(jiǎn)單,工作可靠.但刀庫(kù)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?cái)?shù)量和刀庫(kù)地容量,這就降低了刀具和刀庫(kù)地利用率.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(kù)中,將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重地后果.順序選刀是在加工之前,將加工零件所需刀具按照工藝要求依次插入刀庫(kù)地刀套中,順序不能有過失.加工時(shí)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(dòng)換刀裝

8、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(gè)容量為6把刀地刀庫(kù),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(dòng)作可靠,換好時(shí)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(kù)刀座軸線與機(jī)床主軸軸線垂直,刀庫(kù)為徑向存取刀具形式地自動(dòng)換刀裝置,因此,在XKA5032A/C數(shù)控立式升降銑床地自動(dòng)換刀裝置中可采用這種機(jī)械手形式.關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床；自動(dòng)換刀裝置；刀庫(kù)；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

9、作程序.運(yùn)動(dòng)速度和軌跡進(jìn)行自動(dòng)加工地機(jī)床,簡(jiǎn)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(duì)象改變時(shí)只需要改變輸入地程序指令；加工性能比一般自動(dòng)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)地開展,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(dòng)換刀.一次裝卡進(jìn)行多工序加工地加工中心.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(dòng)輸入.隨著微電子技術(shù).計(jì)

10、算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)地迅速開展,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(dòng)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?cái)?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(dòng)化程度更加提高,并具有多種監(jiān)控功能,從而形成一個(gè)柔性制造單元,更加便于納入高度自動(dòng)化地柔性制造系統(tǒng)中.第一章 緒論1.1 數(shù)控機(jī)床知識(shí)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(dòng)速度和軌跡進(jìn)行自動(dòng)加工地機(jī)床,簡(jiǎn)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(duì)象改變時(shí)只

11、需要改變輸入地程序指令；加工性能比一般自動(dòng)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)地開展,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(dòng)換刀.一次裝卡進(jìn)行多工序加工地加工中心.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(dòng)輸入.隨著微電子技術(shù).計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)地迅速開展,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；

12、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(dòng)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?cái)?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(dòng)化程度更加提高,并具有多種監(jiān)控功能,從而形成一個(gè)柔性制造單元,更加便于納入高度自動(dòng)化地柔性制造系統(tǒng)中.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(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

13、往采用龍門架移動(dòng)式,其主軸可以在龍門架地橫向與垂直溜板上運(yùn)動(dòng),而龍門架那么沿床身作縱向運(yùn)動(dòng).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(dòng)加工,但也有局部機(jī)床只能進(jìn)行3坐標(biāo)中地任意二個(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)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(dòng)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(duì)象也越多.但隨之而來地是機(jī)床地結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,對(duì)數(shù)控系統(tǒng)地要求更高,編程地難度更大,設(shè)備地價(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)

14、大數(shù)控立式銑床地功能,加工范圍和加工對(duì)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(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(duì)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.加工是非常適宜這類銑床目前正在逐漸增多,它地主軸方向可以更換,能到達(dá)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,選擇加工地對(duì)

15、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(dòng)與自動(dòng)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同角度地工件外表.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)工件地“五面加工.即出除了工件與轉(zhuǎn)盤貼合地定位面外,其它外表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(dòng)執(zhí)行.不同地機(jī)床其變速功能與范圍也不同.有地

16、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.有地采用變頻器調(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地旋鈕,在本檔范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)；有地那么不分檔,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(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)控銑床地主軸可以繞X.Y或Z軸作數(shù)控?cái)[動(dòng),擴(kuò)大了主軸自身地運(yùn)動(dòng)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(dòng)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

17、或空間直線.圓弧軌跡運(yùn)動(dòng),因此,要求數(shù)控銑床地伺服拖動(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(dòng).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(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).假設(shè)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)控銑床所配置地?cái)?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(duì)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(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,

18、分別具有或兼?zhèn)涞匾恍┨厥夤δ?如刀具長(zhǎng)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(duì)象有：平面類零件；變斜角類零件；曲面類立體類零件.自動(dòng)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(shí)間,現(xiàn)代地機(jī)床逐步開展為在一臺(tái)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(gè)工步,以縮減輔助時(shí)間和減少屢次安裝工件引起地誤差,通常帶有自動(dòng)換刀系統(tǒng).對(duì)工件地多工序加工而設(shè)置地存儲(chǔ)及更換刀具地裝置稱為自動(dòng)換刀裝置(A

19、utomatic Tool Changer,ATC);自動(dòng)換刀Automatic Tool Change 簡(jiǎn)稱ATC系統(tǒng)由控制系統(tǒng)和換刀裝置組成.在數(shù)控銑床地根底上,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(jiǎn)稱MC.在這類數(shù)控機(jī)床上,自動(dòng)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(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床,它主要是指具有自動(dòng)換刀及自動(dòng)改變工件加工位置工能地?cái)?shù)控機(jī)床,具有自動(dòng)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(dòng)換裝置地功能,對(duì)整機(jī)地加工效率有很大地影響.由于普通地?cái)?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

20、內(nèi),故增加自動(dòng)換刀裝置并同時(shí)自動(dòng)變換主軸轉(zhuǎn)速.可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,減少換刀時(shí)間,既提高了機(jī)床地自動(dòng)化程度,又提高了勞動(dòng)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(duì)其附加能夠快速.準(zhǔn)確地?fù)Q刀地自動(dòng)換刀裝置是非常有必要地.各類數(shù)控機(jī)床地自動(dòng)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(kù)地自動(dòng)換刀形式自動(dòng)換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足地根本要求1刀具換刀時(shí)間短.2刀具重復(fù)定位精度高.3足夠地刀具儲(chǔ)存量.4刀庫(kù)占地面積小.5換刀平安可靠.第二章總體方案地確定依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書,我們地任務(wù)是給X

21、KA5032A/C數(shù)控立式升降臺(tái)銑床設(shè)計(jì)安裝適宜地自動(dòng)換刀裝置.主要技術(shù)參數(shù)為： 1刀庫(kù)容量：4-6 2選刀方式：順序選刀 3重復(fù)精度：5XKA5032A/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(rùn)滑系統(tǒng).冷卻系統(tǒng).吊掛.電柜等局部組成.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)立地.完整地機(jī)床部件,設(shè)計(jì)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(tái)銑床及其主要參數(shù)XKA5032A型數(shù)控立式升降臺(tái)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(guó)內(nèi)外OSP-U10M.SIEMENS802D.

22、華中號(hào)先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng),可手動(dòng)或自動(dòng)操作.它可以實(shí)現(xiàn)X.Y.Z三軸同時(shí)定位/直線插補(bǔ),同時(shí)二軸圓弧插補(bǔ).OPS全域絕對(duì)位置檢測(cè).每次開機(jī)無須回零,簡(jiǎn)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(dòng)時(shí)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(duì)值.增量可并用.各有50組刀具長(zhǎng)度.半徑長(zhǎng)度補(bǔ)償.彩色LCD中文顯示,具良好人機(jī)對(duì)話窗口,系統(tǒng)具有160m存儲(chǔ)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(duì)程序進(jìn)行模擬加工,刀具軌跡跟蹤及動(dòng)畫仿

23、真.圖形動(dòng)畫顯示,記錄運(yùn)行時(shí)間及作業(yè)信息.2.其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)地交流電動(dòng)機(jī)通過彈性連軸器驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)箱,主傳動(dòng)箱內(nèi)有三組滑移齒輪,液壓預(yù)選變速機(jī)構(gòu)推動(dòng)各滑移齒輪,組成18種轉(zhuǎn)速,再傳到銑頭上地主軸,主傳動(dòng)箱內(nèi)有電磁制動(dòng)器,主軸制動(dòng)迅速平穩(wěn).2)進(jìn)給系統(tǒng) X.Y.Z三個(gè)座標(biāo)地進(jìn)給,都是由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)地.電機(jī)通過同步齒形帶驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠,從而使部件沿導(dǎo)軌移動(dòng).伺服電機(jī)及其相應(yīng)地速度控制單元和用于位置檢測(cè)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(dòng).同步齒形帶可張緊以減少傳動(dòng)間隙,噪聲亦可降低.垂向電機(jī)是帶制動(dòng)器地,當(dāng)斷電時(shí),垂向剎緊,以防止升降臺(tái)因自重而下滑.3)銑頭上地立式主軸,有符合國(guó)際標(biāo)

24、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(rùn)滑系統(tǒng)自動(dòng)潤(rùn)滑站配以遞進(jìn)式分油器,對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌副.滾珠絲杠副及齒輪副等進(jìn)行自動(dòng)地定時(shí)定量潤(rùn)滑,每次加油量和兩次間地時(shí)間間隔都是可調(diào)地,力求保證每個(gè)潤(rùn)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(dòng)地裝卸刀機(jī)構(gòu),安裝在銑頭地上方,通過兩個(gè)按鈕分別控制裝刀和卸刀,方便而平安,即使主軸向外伸出,也不會(huì)影響刀具地裝卸.其主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)

25、參數(shù)名稱單位數(shù)量工作臺(tái)面尺寸長(zhǎng)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工作臺(tái)縱向Z行程mm380主軸孔徑mm29主軸端面至工作臺(tái)面地距離mm70450主軸中心線至床身導(dǎo)軌面距離mm350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(jí)數(shù)18主軸轉(zhuǎn)速范圍r/min301500工作臺(tái)進(jìn)給級(jí)數(shù)無級(jí)縱.橫向進(jìn)給范圍mm/min63200垂向進(jìn)給范圍mm/min31600縱.橫向快進(jìn)速度mm/min6000垂向快進(jìn)速度mm/min3000主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率kw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Nm

26、1000機(jī)床外形尺寸長(zhǎng)X寬X高mm1929 X 2055 X 2216機(jī)床重量kg2800(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/min初定其自動(dòng)換刀裝置地設(shè)計(jì)參數(shù)在銑削輪廓時(shí),為了保證一次連續(xù)地加工出全部外表,應(yīng)選用半徑小于工件最小輪廓半徑地刀具,

27、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(tái)銑床推薦使用地最大切削范圍可知,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)床地實(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)最大地刀具直徑來設(shè)計(jì),即設(shè)計(jì)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(dòng)換刀裝置地形式由于XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺(tái)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(kù)地自動(dòng)換刀形式.XKA5032A/C數(shù)控

28、立式升降臺(tái)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(shí)間,降低效率,所以安裝在機(jī)床側(cè)面最適宜,有些部件交錯(cuò)地地方,作適當(dāng)?shù)卣{(diào)整.因?yàn)閄KA5032A/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THK6363型自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床相似,所以本機(jī)床地自動(dòng)換刀裝置地設(shè)計(jì)將仿效THK6363型自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床換刀裝置,設(shè)計(jì)成由由盤式刀庫(kù)和回轉(zhuǎn)式雙臂機(jī)械手組成.設(shè)計(jì)增加自動(dòng)換刀裝置后地XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺(tái)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(tái)銑床地外觀圖第三章 刀庫(kù)地設(shè)計(jì)刀庫(kù)是帶刀庫(kù)自動(dòng)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)

29、對(duì)數(shù)控機(jī)床地性能有很大影響.確定刀庫(kù)容量決定刀庫(kù)容量時(shí),首先要考慮加工工藝地需要,同時(shí)還要調(diào)查分析同類型.相近規(guī)格地自動(dòng)換刀機(jī)床地刀庫(kù)容量及其開展趨勢(shì).由于帶自動(dòng)換刀裝置地?cái)?shù)控機(jī)床主要是在多品種.單件小批生產(chǎn)時(shí)使用,因而應(yīng)根據(jù)廣泛地工藝統(tǒng)計(jì),依大多數(shù)工件加工時(shí)需要地刀具數(shù)來確定刀庫(kù)容量.例如,對(duì)功能較為齊全地加工中心而言,它可承擔(dān)多個(gè)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(kù)容量與機(jī)床能加工工件地比率統(tǒng)計(jì)曲線.刀庫(kù)儲(chǔ)存量過大,導(dǎo)致刀庫(kù)地結(jié)構(gòu)龐大而復(fù)雜,影響機(jī)床總體布局；儲(chǔ)存量過小,那么不能滿足復(fù)雜零

30、件地加工要求.因此,刀庫(kù)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(kù),以縮短每次裝刀所需地裝調(diào)時(shí)間.對(duì)自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床地刀庫(kù)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1440把刀具地刀庫(kù)就能夠滿足70-95工件地加工需要.因此,對(duì)XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺(tái)銑床,從使用和經(jīng)濟(jì)效率角度來看,容量為6地刀庫(kù)就可滿足要求了.由以上考慮XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺(tái)銑床

31、地結(jié)構(gòu)布局等原因,決定采用軸向放置地鼓盤式刀庫(kù)形式.這種刀庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,刀具排列較為緊湊,在刀庫(kù)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)械手地?fù)Q刀動(dòng)作空間.刀庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如刀庫(kù)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(dòng)機(jī)接通,其運(yùn)動(dòng)經(jīng)過十字聯(lián)軸器.波傳動(dòng)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(dòng)刀座上地6個(gè)刀套轉(zhuǎn)動(dòng),完成選刀動(dòng)作.刀庫(kù)裝配圖初估刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩及選定電機(jī)刀庫(kù)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),并沒有降速傳動(dòng)裝置.初選電動(dòng)機(jī)與降速傳動(dòng)裝置刀庫(kù)地驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中,由于本刀庫(kù)地驅(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

32、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.采用型號(hào)為90SZ03地SZ系列電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)速3000R/MIN?袖珍機(jī)械師設(shè)計(jì)手冊(cè)?P1275；降速傳動(dòng)裝置型號(hào)為XB3-50-100A地扁平式諧波傳動(dòng)減速器,W,輸出轉(zhuǎn)矩18Nm?袖珍機(jī)械師設(shè)計(jì)手冊(cè)?P1078-1079.初估刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩由于刀庫(kù)容量6,下面就以THK6363型自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床地刀庫(kù)為設(shè)計(jì)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(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床地刀庫(kù)也是采用軸向放置地鼓盤式刀庫(kù)形式,其容量為36把刀具,最大刀具重達(dá)10kgf,刀庫(kù)回轉(zhuǎn)由最大扭矩為

33、25Nm地液壓馬達(dá)經(jīng)諧波減速器驅(qū)動(dòng).現(xiàn)在由于設(shè)計(jì)地刀庫(kù)容量為6把刀具,可初估刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩(主要是指直接驅(qū)動(dòng)刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)地轉(zhuǎn)矩)為T0=8Nm.刀庫(kù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)地普通圓柱蝸桿傳動(dòng)地設(shè)計(jì)刀庫(kù)地主運(yùn)動(dòng)是圓周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),如圖3-3所示,直流伺服電動(dòng)機(jī)1通過彈性柱銷聯(lián)軸器與諧波傳動(dòng)減速器2聯(lián)接減速后驅(qū)動(dòng)蝸桿3,設(shè)計(jì)刀庫(kù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)地普通圓柱蝸桿傳動(dòng). 由刀庫(kù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn).己知直流伺服電動(dòng)機(jī)1地功率為0.092KW,轉(zhuǎn)速為3000R/MIN,諧波傳動(dòng)減速器2地傳動(dòng)比為100.傳動(dòng)效率為80%,1經(jīng)2減速后驅(qū)動(dòng)蝸桿3,蝸桿為主動(dòng),蝸輪為從動(dòng),要求傳動(dòng)此為6,單向旋轉(zhuǎn),單班工作制,預(yù)計(jì)壽命為5年. 圖示3-3 刀庫(kù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)

34、傳動(dòng)示意圖1)選擇蝸桿傳動(dòng)類型根據(jù)GB1008588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4550HRC；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(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.那么Z2= Z1i= 66=36.4)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)m2d1KT2 (mm3)a)計(jì)算蝸輪軸轉(zhuǎn)矩T2初估傳動(dòng)效率=0.95,那么T2=9549=9549=95490.95=133.53 Nm其中n1 =3000/100=30(r/m

35、in)c)許用接觸應(yīng)力=2201.48=293.04 MPa式中, =220 MPa, 估計(jì)滑動(dòng)速度5m/s,用浸沒潤(rùn)滑,那么由(參考文獻(xiàn)11) (P972圖182)查得滑動(dòng)速度影響系數(shù)=0.9,=1.48其中=60at=6015300,按圖183查得；d)計(jì)算m2d1值,并選定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑d1m2d1133.53=283.46 mm3;按表183查得模數(shù)m=3.15(mm), d1=35.5 (mm)(m2d1值應(yīng)大于計(jì)算值)5)驗(yàn)算滑動(dòng)速度a)計(jì)算蝸桿速度=0.0558 m/sb)計(jì)算滑動(dòng)速度=/=0.0632 m/s其中=,那么初估地值適宜.6)驗(yàn)算蝸輪齒彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算公式為a)

36、使用系數(shù)=1b)動(dòng)載荷系數(shù)c)載荷分布系數(shù)=1d1=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172查得.f)導(dǎo)程角系數(shù)=1-/120=1-/120g)許用彎曲應(yīng)力=700.542=37.94 MPah)計(jì)算彎曲應(yīng)力由于,故滿足蝸輪輪齒強(qiáng)度條件.7)計(jì)算蝸桿蝸輪地主要參數(shù)a)分度圓直徑,=mb)中心距aa=(+2m)/2=35.5+113.4+2(-0.1349)3.15/2=74 mmc)蝸桿導(dǎo)程角 8)計(jì)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

37、,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(jì),取=64 mme)蝸輪齒寬 41.8 =28.006mm,取=28 mm；f)蝸輪齒頂圓弧半徑 =-m=-3.15=14.6 mmg)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.

38、15=4.948 mm.9)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)生地?zé)崃坎荒芗皶r(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)地發(fā)熱量等于同時(shí)間內(nèi)地散熱量地條件進(jìn)行熱功平衡計(jì)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,那么產(chǎn)生地?zé)崃髁繂挝粸?W=1j/s為=10001-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(shí),取較小值,否那么取較大值；A傳動(dòng)裝置散熱地計(jì)算面積,即內(nèi)面被沒浸濺地,而外面

39、又被空氣所能冷卻地地箱殼面積；潤(rùn)滑油地工作溫度,一般限制在6070,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為=+ 在繪制傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)圖地根底上進(jìn)行熱平衡計(jì)算：80=0.0736 kW取=20,=0.95, k=10,并估算A=0. 006,那么=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(dòng)箱內(nèi)裝循環(huán)冷卻管路.刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)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(shí)刀庫(kù)地驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：T=mT0=8Nm,其中地傳動(dòng)效率.由于TT0,所以,刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩滿足要求.刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)

40、矩地校核在刀庫(kù)地傳動(dòng)系統(tǒng)中,刀盤是利用花鍵聯(lián)接帶動(dòng)刀座上地刀套轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)行選刀地,花鍵地聯(lián)接屬于動(dòng)聯(lián)接.所用地花鍵類型為漸開線花鍵d=26mm,以下對(duì)其進(jìn)行必要地強(qiáng)度計(jì)算.計(jì)算公式如下：p=pMPa 式中:T轉(zhuǎn)距Nmm,1000Nmm；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(duì)漸開線花鍵,=m,此處m為模數(shù),且取m=1.5mm；齒地工作長(zhǎng)度mm,此處=48mm；平均直徑mm,對(duì)漸開線花鍵,此處=d=26mm.于是,把數(shù)據(jù)代入計(jì)算公式,得p=由于該花鍵聯(lián)接為不在載荷作用下移動(dòng)地動(dòng)聯(lián)接,查表9-13可知,假設(shè)齒面經(jīng)熱處理且使用和制造情況為良好時(shí),p可達(dá)4

41、070 MPa,pp,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(kù)裝配圖.插銷承受地主要是剪切力,以下對(duì)單個(gè)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,插銷受力如以下圖.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(kù)中將所需要地刀具轉(zhuǎn)換到取刀位置,稱為自動(dòng)選刀.在刀庫(kù)中選擇刀具通常采用兩種方式.1)順序選擇刀具 2)任意選擇刀具刀庫(kù)地定位與刀具地松夾刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)定位是

42、依靠簡(jiǎn)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(hào)牙嵌離合器脫離嚙合從動(dòng)軸慣性慢轉(zhuǎn)刀庫(kù)定位停止定位完畢發(fā)出信號(hào)刀庫(kù)地定位是由接近開關(guān)使直流伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng),然后由雙向液壓帶動(dòng)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(gè)刀位上都裝有如以下圖地彈簧.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(kù)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(shí)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(gè),一個(gè)和定位銷在一起,自動(dòng)換刀時(shí)用,另一個(gè)在靠近立柱方向,用于刀庫(kù)手動(dòng)裝卸刀. 刀庫(kù)定位示意圖 第四章 刀具交換裝

43、置地設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床地自動(dòng)換刀裝置中,實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)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(kù)與機(jī)床主軸地相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)刀具交換即無機(jī)械手交換刀具.無機(jī)械手交換刀具方式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,本錢低,換刀地可靠性較高；刀庫(kù)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(duì)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(tái)銑床地結(jié)構(gòu)特性決定難以實(shí)現(xiàn)由刀庫(kù)與機(jī)床主軸地相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)刀具交換,故采用機(jī)械手交換刀具地方式.機(jī)械手是當(dāng)主軸上地刀具完成一個(gè)工步后,把這一工步地刀具送

44、回刀庫(kù),并把下一道工步地所需要地刀具從刀庫(kù)中取出并裝入主軸繼續(xù)進(jìn)行加工地功能部件.對(duì)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(dòng)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?cái)?shù)控機(jī)床加工中心地刀庫(kù)與主軸地相對(duì)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(dòng)作可靠,換好時(shí)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)

45、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(kù)刀座軸線與機(jī)床主軸軸線垂直,刀庫(kù)為徑向存取刀具形式地自動(dòng)換刀裝置,因此,在XKA5032A/C數(shù)控立式升降銑床地自動(dòng)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(tái)銑床地自動(dòng)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(dòng).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(duì)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(dòng)圖中未標(biāo)出,機(jī)械手有伸縮.回轉(zhuǎn).抓刀.松刀等動(dòng)作.伸縮動(dòng)作：液壓缸圖中未標(biāo)出帶動(dòng)手

46、臂托架5沿主軸軸向移動(dòng).回轉(zhuǎn)動(dòng)作：液壓缸2中地齒條輪通過齒輪帶動(dòng)回轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動(dòng).從而實(shí)現(xiàn)手臂正向和反向180地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng).抓刀.松刀動(dòng)作：機(jī)械手對(duì)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(dòng)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(dòng)爪中有兩個(gè)銷子11,當(dāng)夾緊刀具時(shí),插入刀柄凸緣地孔內(nèi),確保平安.可靠.機(jī)械手地自動(dòng)換刀過程地動(dòng)作順序a b c d圖4-6 換刀機(jī)械手地?fù)Q刀過程自動(dòng)換刀裝置地?fù)Q刀過程由選刀和換刀兩局部組成.選刀即刀庫(kù)按照選刀命令或信息自動(dòng)將要用地刀具移動(dòng)到換刀位置,完成選刀過程,為下面換刀做好準(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

47、主軸之上.換刀動(dòng)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(shí)實(shí)現(xiàn)“主軸準(zhǔn)停.即主軸停止回轉(zhuǎn)并準(zhǔn)確停止在一個(gè)固定不變地角度方位上,保證主軸端面地鍵也在一個(gè)固定地方位,使刀柄上地鍵槽能恰好對(duì)正端面鍵.2)機(jī)械手抓住主軸和刀庫(kù)上地刀具.如圖4-6a所示.3)把卡緊在主軸和發(fā)庫(kù)上地刀具松開4)活塞桿推動(dòng)機(jī)械手下行,從主軸和刀庫(kù)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(kù)7)分別夾緊主軸和刀庫(kù)上地刀具8)機(jī)械手松開主軸和刀庫(kù)上地刀具9)當(dāng)機(jī)械手松開具后,限位開關(guān)發(fā)出“換刀完畢地信號(hào),主軸自由,可以開始加工或其他程序動(dòng)作.在自動(dòng)換刀地整個(gè)過程中,各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)均由限位開

48、關(guān)控制,只有前一個(gè)動(dòng)作完成后,才能進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作,從而保證了運(yùn)動(dòng)地可靠性.機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸4上地齒輪齒條設(shè)計(jì)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=303)下表為齒輪幾何尺寸設(shè)計(jì)地根本參數(shù)：名稱代號(hào)計(jì)算公式模數(shù)m壓力角分度圓直徑d30=45齒頂高齒根高齒全高h(yuǎn)齒頂圓直徑齒根圓直徑齒距p齒厚s頂隙c4)齒條地根本尺寸,按外齒輪幾何尺寸地計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算自動(dòng)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(shí),刀柄上地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(kù)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

49、地停在刀具交換位置上.同時(shí),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(tái)銑床地自動(dòng)換刀裝置,在每次自動(dòng)裝卸刀具時(shí),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(shí),換刀機(jī)械手隨主軸箱一起上下運(yùn)動(dòng).2)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)于主軸地位置,使用調(diào)整心棒,有誤差時(shí)可調(diào)整機(jī)械手行程.刀庫(kù)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

50、時(shí),要進(jìn)行屢次刀庫(kù)到主軸位置地自動(dòng)交換,使機(jī)械手換刀時(shí)做到準(zhǔn)確無誤,無撞擊.自動(dòng)換刀程序地編制1)換刀動(dòng)作指令：選刀T；換刀M062)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(dòng)作與機(jī)床加工動(dòng)作重合.4)換刀指令M06必須在用新刀具進(jìn)行切削加工地程序段之前,而下一個(gè)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(dòng)返回Z0點(diǎn).6)換刀過程:接到T指令后立即自動(dòng)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(dòng)作,一方面將主軸上地刀具取下送回刀庫(kù),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

51、刀程序編制方法a)主軸返回參考點(diǎn)和刀庫(kù)選刀同時(shí)進(jìn)行,選好刀具后進(jìn)行換刀.N02 G28 Z0 T02 Z軸回零,選T02號(hào)刀；N03 M06 換上T02號(hào)刀缺點(diǎn)：選刀時(shí)間大于回零時(shí)間時(shí),需要占機(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(hào)刀N11 G28 Z0 M06 Z軸回零,換T02號(hào)刀N20 G01 Z_ F_ T03 直線插補(bǔ),選T03號(hào)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(hào)刀N30 G28 Z0

52、 T03 M06 Z軸回零,換T02號(hào)刀,選T03號(hào)刀N40 G00 Z1N50 G02 X_ Y_ I_ J_ F_ 圓弧插補(bǔ)注：對(duì)臥式加工中心,上面程序地G28 Z0應(yīng)為G28 Y0 .第五章 自動(dòng)換刀裝置地控制原理自動(dòng)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.就近安裝原那么,分別裝在刀庫(kù)和立柱上.電磁閥上貼有磁號(hào)碼如YV1.YV2.YV3,便于用戶進(jìn)行檢測(cè)與維修.自動(dòng)換刀裝置換刀動(dòng)作地順序控制過程在自動(dòng)換刀裝置地整個(gè)換刀過程中,換刀動(dòng)作地控制由刀庫(kù)控制局部.換刀機(jī)械手控制局部以及主軸相控制局部三局部組成,它們組成是一個(gè)互相聯(lián)系地系統(tǒng).1)刀庫(kù)控制

53、局部 2)機(jī)械手控制部份 3)主軸箱控制局部 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(dòng)力.夜里在網(wǎng)吧搞論文時(shí),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(jiān)持,不能放棄.正是因?yàn)檫@樣,經(jīng)過這些天堅(jiān)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(gè)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,能夠指導(dǎo)我,教我很多在學(xué)校學(xué)不到地東西

54、.在公司實(shí)習(xí)期間地2個(gè)月里,同事地關(guān)心使我一個(gè)初入社會(huì)地大學(xué)生,感受到了社會(huì)對(duì)我們地關(guān)心.不過,當(dāng)然也感覺到自己地知識(shí)能力還很缺乏,要想在社會(huì)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?cè)谝股钊遂o地時(shí)候,陪伴著我.在我無法繼續(xù)論文地時(shí)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(bào),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(zhǎng).同學(xué).朋友給了我無言地幫助,在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯地謝意！參考文獻(xiàn)：1 吳宗澤,羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)

55、計(jì)手冊(cè)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(cè)量第四版M.北京:中國(guó)計(jì)量出版社, 3陳錦昌,劉就女,劉林.計(jì)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(jì)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(guó)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: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(guó)防工業(yè)出版社, 10何存興,張鐵華.液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)第

56、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(jì)師手冊(cè)第二版M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 12朱龍根.簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 13王可.實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)M.遼寧: 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社, .附 錄編程舉例:實(shí)例1.加工如以下圖各孔,工件材料為HT300,使用刀具為鏜孔刀,T02為13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