XKA532A數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)有全套圖紙

1、. 全套圖紙或資料，聯(lián)系全套圖紙或資料，聯(lián)系 qq 174320523 XKA5032A/CXKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)裝置的設(shè)計(jì) 班 級(jí) 專 業(yè) 教 學(xué) 系 指 導(dǎo) 老 師 . 完成時(shí)間 目 錄摘要1前言.2第 1 章緒論.31.1 數(shù)控機(jī)床的知識(shí)31.2 數(shù)控銑床的分類31.2.1 數(shù)控立式銑床31.2.2 數(shù)控臥式銑床41.3 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)特征41.3.1 數(shù)控銑床的主軸特征51.3.2 控制機(jī)床的坐標(biāo)特征51.4 數(shù)控銑床的主要功能及加工對(duì)象51.4.1 數(shù)控銑床的功能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)

2、滿足的基本要求6第 2 章 總方案的確定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)換刀裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)92.3 確定其自動(dòng)換刀裝置的形式10 第 3 章 刀庫(kù)的設(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)133.4.1 初選電動(dòng)機(jī)與降速傳動(dòng)裝置133.4.2 初估刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距133.5 刀庫(kù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)133.6 刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的校核173.7 花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算183.8 夾緊機(jī)構(gòu)插銷剪切強(qiáng)度的校核183.9 確定

3、刀具的選擇方式193.10 刀庫(kù)的定位與刀具的松夾20第 4 章 刀具交換裝置的設(shè)計(jì)204.1 確定換刀機(jī)械手形式204.2 換刀機(jī)械手的工作原理224.3 機(jī)械手的自動(dòng)換刀過(guò)程的動(dòng)作順序224.4 機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設(shè)計(jì)23. 4.5 自動(dòng)換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求244.5.1 主軸準(zhǔn)停裝置244.5.2 換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試244.6 自動(dòng)換刀程序的編制26第 5 章 自動(dòng)換刀裝置的控制原理265.1 自動(dòng)換刀裝置的液壓系統(tǒng)原理圖265.2 自動(dòng)換刀裝置換刀動(dòng)作的順序控制過(guò)程26致謝詞27參考文獻(xiàn)28. 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

4、（刀庫(kù)式）的設(shè)計(jì)。刀庫(kù)式的自動(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)用最廣泛的換刀裝置，其整過(guò)換刀過(guò)程比較復(fù)雜。首先把加工過(guò)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(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)。存放刀具的刀庫(kù)具有較大的容量，其容量為六把刀具,采用盤形結(jié)構(gòu),安裝在機(jī)床的左側(cè)立柱上。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 THK6363 型自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床相似，所以本機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)將仿效 THK636

5、3 型自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床換刀裝置，設(shè)計(jì)成采用軸向放置的鼓盤式刀庫(kù)形式和回轉(zhuǎn)式雙臂機(jī)械手組成。刀具按預(yù)定工序的先后順序插入刀庫(kù)的刀座中，使用時(shí)按順序轉(zhuǎn)到取刀位置。用過(guò)的刀具放回原來(lái)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(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的數(shù)量和刀庫(kù)的容量，這就降低了刀具和刀庫(kù)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(kù)中，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。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)的刀套中，順序不能有差錯(cuò)。加工時(shí)按順序調(diào)刀。適合加工批量較大、工

6、件品種數(shù)量較少的中、小型自動(dòng)換刀裝置?？芍獢?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(kù)，幾乎不存在加工過(guò)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。兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手的優(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)整的相關(guān)精度要求高，機(jī)械手離加工區(qū)較近。一般來(lái)說(shuō)，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的自動(dòng)換刀裝置，因此，在 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降銑床的自動(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

7、數(shù)字代碼形式的信息(程序指令)，控制刀具按給定的工作程序、運(yùn)動(dòng)速度和軌跡進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)床，簡(jiǎn)稱數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床具有廣泛的適應(yīng)性，加工對(duì)象改變時(shí)只需要改變輸入的程序指令；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)雜的工件，并能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機(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)行多工序加工的加工中心、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)控裝置的程序指令記錄在信息載體上，由程序讀入裝置接收，

8、或由數(shù)控裝置的鍵盤直接手動(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)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)日益趨向于小型化和多功能化，具備完善的自診斷功能；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(lái)數(shù)控機(jī)床的類型將更加多樣化，多工序集中加工的數(shù)控機(jī)床品種越來(lái)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)大多工序集中的工藝范圍；數(shù)控機(jī)床的自動(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)化的柔性制造系統(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)字代碼形式的信息(程序指令)，控制刀具按給定的工作程序、運(yùn)動(dòng)速度和軌跡進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)床，簡(jiǎn)

9、稱數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床具有廣泛的適應(yīng)性，加工對(duì)象改變時(shí)只需要改變輸入的程序指令；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)雜的工件，并能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機(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)行多工序加工的加工中心、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)控裝置的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)控裝置的鍵盤直接手動(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)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的控制

10、系統(tǒng)日益趨向于小型化和多功能化，具備完善的自診斷功能；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(lái)數(shù)控機(jī)床的類型將更加多樣化，多工序集中加工的數(shù)控機(jī)床品種越來(lái)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)大多工序集中的工藝范圍；數(shù)控機(jī)床的自動(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)化的柔性制造系統(tǒng)中。1.2 數(shù)控銑床的分類1.2.1 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

11、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(wèn)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(lái)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(lái)說(shuō)，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(lái)的是機(jī)床的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，

12、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(lái)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。1.2.2 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(wàn)能數(shù)控轉(zhuǎn)盤來(lái)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(lái)，而且可以實(shí)現(xiàn)在一次安裝中，通過(guò)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(lái)說(shuō)，選擇帶數(shù)控轉(zhuǎn)盤的臥式銑床進(jìn)行的。加工是非常合適這類

13、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(lái)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(wàn)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。1.3

14、數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)特征1.3.1 數(shù)控銑床的主軸特征數(shù)控銑床的主軸開(kāi)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(guò)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(wú)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

15、 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。. 1.3.2 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(lái)，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。1.4 數(shù)控銑床的主要功能及加工對(duì)象1.4.1 數(shù)控銑床

16、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(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：平面類零件；變斜角類零件；曲面類（立體類）零件。1.4.2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)代的機(jī)床逐步發(fā)展為在

17、一臺(tái)機(jī)床上在一次裝中完成多工序或全部工序的加工。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)間和減少多次安裝工件引起的誤差，通常帶有自動(dòng)換刀系統(tǒng)。對(duì)工件的多工序加工而設(shè)置的存儲(chǔ)及更換刀具的裝置稱為自動(dòng)換刀裝置(Automatic 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(jiǎn)稱 MC） 。在這類數(shù)控機(jī)床上，自動(dòng)換刀裝置（ATC）是必不可少的。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

18、具有自動(dòng)換刀及自動(dòng)改變工件加工位置工能的數(shù)控機(jī)床，具有自動(dòng)換刀裝置是加工中心機(jī)床的典型特征，是多工序加工的必要條件。自動(dòng)換裝置的功能，對(duì)整機(jī)的加工效率有很大的影響。由于普通的數(shù)控立式銑床加工的一般是中小零件，其大多需要幾把刀具加工（10 把刀具以內(nèi)， ）故增加自動(dòng)換刀裝置并同時(shí)自動(dòng)變換主軸轉(zhuǎn)速?？蓽p輕勞動(dòng)強(qiáng)度，減少換刀時(shí)間，既提高了機(jī)床的自動(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)用范圍也最廣的一種，對(duì)其附加能夠快速、準(zhǔn)確地?fù)Q刀的自動(dòng)換刀裝置是非常有必要的。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

19、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)的自動(dòng)換刀形式1.4.3 自動(dòng)換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求1）刀具換刀時(shí)間短。2）刀具重復(fù)定位精度高。3）足夠的刀具儲(chǔ)存量。4）刀庫(kù)占地面積小。5）換刀安全可靠。第二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(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、電柜等部分組成。機(jī)床本身并不帶自動(dòng)

20、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。2.1 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的機(jī)床，根據(jù)用戶要求，配置國(guó)內(nèi)外（OSP-U10M、SIEMENS802D、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(kāi)機(jī)無(wú)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(kāi)機(jī)，方便操作。尤其方便不熟練操作工、繁忙操作工、電力不良等情況下的

21、使用。可采用主程序、子程序進(jìn)行編程，最小單位可選 0.001mm。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、1.44 軟盤進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入、輸出, 便于加工程序的管理。可以對(duì)程序進(jìn)行模擬加工，刀具軌跡跟蹤及動(dòng)畫仿真、圖形動(dòng)畫顯示，記錄運(yùn)行時(shí)間及作業(yè)信息。2.1.1其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1)主傳動(dòng)系統(tǒng)為 7.5Kw 的交流電動(dòng)機(jī)通過(guò)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

22、傳到銑頭上的主軸，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)的進(jìn)給，都是由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的。電機(jī)通過(guò)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)的速度控制單元和用于位置檢測(cè)的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)器的，當(dāng)斷電時(shí)，垂向剎緊，以防止升降臺(tái)因自重而下滑。3)銑頭上的立式主軸，有符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的(ISO)No.50 錐孔，可安裝標(biāo)準(zhǔn)的銑刀或銑夾頭。主軸的軸向位置可調(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

23、柄采用標(biāo)準(zhǔn) XT50 形式，可與萬(wàn)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)的定時(shí)定量潤(rùn)滑，每次加油量和兩次間的時(shí)間間隔都是可調(diào)的，力求保證每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)的合理油量。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)的裝卸刀機(jī)構(gòu),安裝在銑頭的上方，通過(guò)兩個(gè)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(huì)影響刀具的裝卸。. 2.1.2其主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)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

24、度 50mm，銑切深度 3 mm；主軸轉(zhuǎn)速 750 r/min，進(jìn)給量750mm/min。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)面的距離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mm0.015、0.005主軸端部錐度ISONo.50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(wú)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/mi

25、n6000垂向快進(jìn)速度mm/min3000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(zhǎng) X 寬 X 高）mm1929 X 2055 X 2216機(jī)床重量kg2800(3000). 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/min2.2初定其自動(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

26、選用直徑較大的銑刀，因?yàn)榇笾睆姐姷秳傂院?，耐用度高。?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(lái)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。2.3確定其自動(dòng)換刀裝置的形式由于 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(kù)的自動(dòng)換刀形式。XKA5032A/C 數(shù)控立式升降

27、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 THK6363 型自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床相似，所以本機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)將仿效 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)銑床的外觀圖第三章 刀庫(kù)的設(shè)計(jì)刀庫(kù)是帶刀庫(kù)自動(dòng)換刀裝置的主要部件之一，其容量

28、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。3.1 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的需要，同時(shí)還要調(diào)查分析同類型、相近規(guī)格的自動(dòng)換刀機(jī)床的刀庫(kù)容量及其發(fā)展趨勢(shì)。由于帶自動(dòng)換刀裝置的數(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)廣泛的工藝統(tǒng)計(jì)，依大多數(shù)工件加工時(shí)需要的刀具數(shù)來(lái)確定刀庫(kù)容量。例如，對(duì)功能較為齊全的加工中心而言，它可承擔(dān)多個(gè)工件的切削任務(wù)，因而要配備刀具的種類和規(guī)格較多。通常，配備的刀具越多，機(jī)床能加工工件的比率也越高，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)床能加工工件的比率統(tǒng)計(jì)曲線。刀庫(kù)儲(chǔ)存量過(guò)大，導(dǎo)致刀庫(kù)的結(jié)構(gòu)龐大而復(fù)雜,影響機(jī)床總體布局

29、；儲(chǔ)存量過(guò)小，則不能滿足復(fù)雜零件的加工要求。因此，刀庫(kù)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(kù)，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(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)必須的刀具數(shù)不同，如圖 3-1 所示。由圖可知，4 把銑刀可完成加工工件的 95左右的銑削工藝，10 把孔加工刀具可完成 70的鉆削工藝， 14 把刀的容量就可完成 70以上工件的鉆銑工藝，配有 1440 把刀具的刀庫(kù)就能夠滿足 70-95工件的加工需要。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(lái)看，容量為 6 的

30、刀庫(kù)就可滿足要求了。3.2 確定刀庫(kù)容量由以上考慮 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的結(jié)構(gòu)布局等原因，決定采用軸向放置的鼓盤式刀庫(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 的情況下體種不大，且取刀也較為方便，但需要考慮機(jī)械手的換刀動(dòng)作空間。3.3 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(guò)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)刀座上的 6 個(gè)刀套轉(zhuǎn)動(dòng)，完成選刀動(dòng)作。. 刀庫(kù)裝配圖3.4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(méi)有降速傳動(dòng)裝置。

31、3.4.1初選電動(dòng)機(jī)與降速傳動(dòng)裝置刀庫(kù)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，由于本刀庫(kù)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(wú)級(jí)調(diào)速。采用型號(hào)為 90SZ03的 SZ 系列電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)，其基本參數(shù)為：功率 0.092KW，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 的扁平式諧波傳動(dòng)減速器，其基本參數(shù)為：輸入功率 0.092KW，輸出轉(zhuǎn)矩18Nm（袖珍機(jī)械師設(shè)計(jì)手冊(cè)P1078-1079） 。3.4.2初估刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩由于刀庫(kù)容量 6，下面就以 TH

32、K6363 型自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床的刀庫(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)控鏜銑床的刀庫(kù)也是采用軸向放置的鼓盤式刀庫(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 25Nm的液壓馬達(dá)經(jīng)諧波減速器驅(qū)動(dòng)。現(xiàn)在由于設(shè)計(jì)的刀庫(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)的轉(zhuǎn)矩)為 T0=8Nm。3.5刀庫(kù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)刀庫(kù)的主運(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(guò)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)的普通圓柱蝸桿

33、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 的功率為 0.092KW,轉(zhuǎn)速為 3000R/MIN,諧波傳動(dòng)減速器 2 的傳動(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)傳動(dòng)示意圖1)選擇蝸桿傳動(dòng)類型根據(jù) GB1008588 的推薦，采用漸開(kāi)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。2HP2FP3)確定主要參數(shù)蝸桿蝸輪傳動(dòng)，以蝸桿

34、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= Z1i= 66=36。4)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)m2d1KT2 (mm3)22215000ZHPa)計(jì)算蝸輪軸轉(zhuǎn)矩 T2初估傳動(dòng)效率 =0.95,則. T2=9549=9549=95490.95=133.53 Nm12Pn11/Pni0.092 80%30/6其中 n1 =3000/100=30(r/min)b)載荷系數(shù) K=1.05c)許用接觸應(yīng)力2HP=2200.91.48=293.04 MPa2HP2HPVSZNZ式中, =220 MPa, 2HP估計(jì)滑動(dòng)速度5m/s，用浸

35、沒(méi)潤(rùn)滑,則由(參考文獻(xiàn) 11) (P972 圖 182)SV查得滑動(dòng)速度影響系數(shù)=0.9,=1.48（其中VSZNZ=60at=60153008=3.6,按圖 183 查得） ；LZ2n306610d)計(jì)算 m2d1值,并選定模數(shù) m 和蝸桿分度圓直徑 d1m2d11.05133.53=283.46 mm3;21500036 293.04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SVa)計(jì)算蝸桿速度1V=0.0558 m/s1V1160 1000dn35.5 3060 1000b)計(jì)算滑動(dòng)速度SV=/=0.0558/=0.

36、0632 m/sSV1Vcoscos28148其中=,則初估的值合適。111(/)tgZ m d1(6 3.15/35.5)tg28148SV6)驗(yàn)算蝸輪齒彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算公式為22212666AVFFSFPT K K KY Yd d ma)使用系數(shù)=1AKb)動(dòng)載荷系數(shù)=1.03VK. c)載荷分布系數(shù)=1Kd1=35.5 mm，=m=3.15 36=113.4 mm,其中模數(shù) m=3.15(mm)。2d2Zd)蝸輪齒形系數(shù)=4.00FSYe)按蝸輪當(dāng)量齒數(shù)=/=36/=52.34,由圖 172 查得。2VZ2Z3cos3cos 28148f)導(dǎo)程角系數(shù)=1-/120=1-/120 =0.766

37、Y28148g)許用彎曲應(yīng)力2FP=70 0.542=37.94 MPa2FP2FPNYh)計(jì)算彎曲應(yīng)力=22.1322666 133.53 1 1.03 14.00 0.76635.5 113.4 3.15F 由于，故滿足蝸輪輪齒強(qiáng)度條件。2F2HP7)計(jì)算蝸桿蝸輪的主要參數(shù)a)分度圓直徑=35.5，=m=3.15 36=113.4mm1d2d2zb)中心距 aa=(+2m)/2=35.5+113.4+2 (-0.1349) 3.15/2=74 mm1d2d2xc)蝸桿導(dǎo)程角 281488)計(jì)算其他尺寸a)蝸桿齒頂圓直徑 =+2=35.5+2 3.15=41.8 mm，1ad1ad1d1ah

38、其中為蝸桿齒頂高，且=m=3.15 mm；1ah1ahb)蝸輪喉圓直徑 =+2=113.4+2 0.8651 3.15=118.85 2ad2ad2d2ahmm，其中為蝸輪齒頂高，且=+=1-0.1349=0.8651 mm；2ah2ahah2xc)蝸輪外圓直徑=+m=118.85+3.15=122 mm；2ed2add)蝸桿齒寬 由于=6，故按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，取=64 mm1b1Z1b1b. e)蝸輪齒寬 0.67=0.67 41.8 =28.006mm,取=28 mm；2b2b 1ad2bf)蝸輪齒頂圓弧半徑 =-m=-3.15=14.6 mm2aR2aR12d35.52g)蝸輪齒根圓弧半徑 =

39、+c=+0.2m=+0.2 3.15=21.53 2fR2fR12ad12ad41.82mm；h)蝸桿軸向齒厚 =/2=3.15/2=4.948 mm,其中1xs1xsxp/2m為蝸桿軸向齒距；xpi)蝸桿法向齒厚 =4.948=4.368 mm；1ns1ns1xscoscos28148j)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1H的條件進(jìn)行熱功平衡計(jì)算

40、，以保證油溫穩(wěn)定牌規(guī)定的范圍內(nèi)。2H由于摩擦損耗的功率=（1-）kW,則產(chǎn)生的熱流量（單位為fP1P1W=1j/s）為=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)，2mC取較小值，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(méi)浸濺的，而外面又被空氣所能冷卻的的箱殼面積（） ；2m潤(rùn)滑油的工作溫度，一般限制在 6070，最高不能超過(guò) 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

41、定工作條件下的沒(méi)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：=0.092 80=0.0736 kW1P00取=20,=0.95, k=10,并估算 A=0. 006，則0tC2m=20+=81.33801t1000 0.0736 1-0.95 10 0.006CC由于 80,超過(guò)最高工作溫度，所以必須采取一些散熱措施，以提高散1tC熱能力，如在傳動(dòng)箱內(nèi)裝循環(huán)冷卻管路。3.6刀庫(kù)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=0.092 800.95=0.07 Kw,此2n00時(shí)刀庫(kù)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：T=120.3NmT0=8Nm，95

42、49Nn0.0795490.905其中=0.9 為外花鍵帶動(dòng)刀盤回轉(zhuǎn)的傳動(dòng)效率。由于 TT0，所以，刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩滿足要求。3.7刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的校核在刀庫(kù)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，刀盤是利用花鍵聯(lián)接帶動(dòng)刀座上的刀套轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)行選刀的，花鍵的聯(lián)接屬于動(dòng)聯(lián)接。已知所用的花鍵類型為漸開(kāi)線花鍵 d=26mm,以下對(duì)其進(jìn)行必要的強(qiáng)度計(jì)算。計(jì)算公式如下：p=pMPa 式中:2ggmTzh L DT轉(zhuǎn)距（Nmm） ，此處 T=120.3Nm=120.3 1000Nmm；各齒間載荷不均勻系數(shù)，通常取=0.70.8，此處取=0.75；z齒數(shù)，此處 z=6；齒的工作高度（mm） ，對(duì)漸開(kāi)線花鍵，=m,此處 m 為模數(shù)，且取ghg

43、hm=1.5mm；齒的工作長(zhǎng)度（mm） ，此處=48mm；gLgL. 平均直徑（mm） ，對(duì)漸開(kāi)線花鍵，此處=d=26mm。mDmD于是，把數(shù)據(jù)代入計(jì)算公式，得p=28.6MPa2ggmTzh L D2 120.3 10000.75 6 1.5 48 26 由于該花鍵聯(lián)接為不在載荷作用下移動(dòng)的動(dòng)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(shí)，p可達(dá) 4070 MPa，pp,故花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度滿足要求。3.8夾緊機(jī)構(gòu)插銷剪切強(qiáng)度的校核刀套在刀座上的夾緊由插銷實(shí)現(xiàn)（見(jiàn)刀庫(kù)裝配圖） 。插銷承受的主要是剪切力，以下對(duì)單個(gè)插銷進(jìn)行剪切強(qiáng)度的校核。插銷材料為 45 鋼，=60MPa,直徑

44、 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，插銷橫截面上的剪切力為= Q/A=(100)/=1.8MPa6103 22(6 10 )4故插銷滿足強(qiáng)度條件要求。3.9確定刀具的選擇方式按數(shù)控裝置的刀具指令，從刀庫(kù)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3.10刀庫(kù)的定位與刀具的松夾刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)定位是依靠簡(jiǎn)易定位裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其控制過(guò)程示意圖如下：刀庫(kù)的定位是由接近開(kāi)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 上的發(fā)出

45、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). 定位孔，實(shí)現(xiàn)精確定位。在刀座 5 的每一個(gè)刀位上都裝有如圖所示的彈簧、導(dǎo)柱 3、鍵塊 1 和銷 2 所組成的刀具固定裝置。由此實(shí)現(xiàn)刀具在刀庫(kù)上的固定鎖緊。圖中所示為刀具卡在刀座上的狀況。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)，控制刀具固定裝置的液壓缸 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(kù)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

46、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)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具交換即無(wú)機(jī)械手交換刀具。無(wú)機(jī)械手交換刀具方式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，換刀的可靠性較高；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(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)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(kù)，并把下一道工步的所需要的刀具從刀庫(kù)中取出并裝入主軸繼續(xù)進(jìn)行加工的功能部件。對(duì)機(jī)械手的具體要求是迅速

47、可靠，準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。4.1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)械手的形式是多種多樣的，常見(jiàn)的有以下幾種。1)兩手呈 180的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手；. 圖 4-1 機(jī)械手臂和手爪1.手爪 2.錐銷 3.手臂 4.5.彈簧 6.活動(dòng)銷 7.長(zhǎng)銷 8.鎖緊銷2)兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手. 3)兩手平行的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手；4)雙手交叉式機(jī)械手；由于不同的數(shù)控機(jī)床（加工中心）的刀庫(kù)與主軸的相對(duì)位置不同。所以各種數(shù)控機(jī)床所使用的換刀機(jī)械手也不盡相同。上圖是兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖。這種機(jī)械手的優(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

48、的相關(guān)精度要求高，機(jī)械手離加工區(qū)較近。一般來(lái)說(shuō)，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的自動(dòng)換刀裝置，因此，在 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降銑床的自動(dòng)換刀裝置中可采用這種機(jī)械手形式。4.2 換刀機(jī)械手的工作原理下面是以在 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的自動(dòng)換刀裝置中采用這種上機(jī)械手換刀的工作原理。該機(jī)械手安裝在主軸的左側(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的斜殼體組成。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

49、動(dòng)作。伸縮動(dòng)作：液壓缸（圖中未標(biāo)出）帶動(dòng)手臂托架 5 沿主軸軸向移動(dòng)。回轉(zhuǎn)動(dòng)作：液壓缸 2 中的齒條輪通過(guò)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的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。抓刀、松刀動(dòng)作：機(jī)械手對(duì)刀具的夾緊和松開(kāi)是通過(guò)液壓缸 6。碟形彈簧7 及拉桿 8、杠桿 9、活動(dòng)爪 10 來(lái)實(shí)現(xiàn)。碟形彈簧實(shí)現(xiàn)夾緊，液壓缸實(shí)現(xiàn)松開(kāi)。在活動(dòng)爪中有兩個(gè)銷子 11，當(dāng)夾緊刀具時(shí)，插入刀柄凸緣的孔內(nèi)，確保安全、可靠。. 4.3 機(jī)械手的自動(dòng)換刀過(guò)程的動(dòng)作順序（a） （b） （c） （d）圖 4-6 換刀機(jī)械手的換刀過(guò)程自動(dòng)換刀裝置的換刀過(guò)程由選刀和換刀兩部分組成。選刀即刀庫(kù)按照選刀命令（或信息）自動(dòng)將要用的刀具移

50、動(dòng)到換刀位置，完成選刀過(guò)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(guò)的刀具取下，將選好的刀具安裝在主軸之上。換刀動(dòng)作的大致過(guò)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)固定不變的角度方位上，保證主軸端面的鍵也在一個(gè)固定的方位，使刀柄上的鍵槽能恰好對(duì)正端面鍵。2)機(jī)械手抓住主軸和刀庫(kù)上的刀具。如圖 4-6（a）所示。3)把卡緊在主軸和發(fā)庫(kù)上的刀具松開(kāi)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)將更換后的刀具裝入主軸和刀庫(kù)7)分別夾緊主軸和刀庫(kù)上的刀具8)機(jī)械手松開(kāi)主軸和刀庫(kù)上的刀具9)當(dāng)機(jī)

51、械手松開(kāi)具后，限位開(kāi)關(guān)發(fā)出“換刀完畢”的信號(hào)，主軸自由，可以開(kāi)始加工或其他程序動(dòng)作。在自動(dòng)換刀的整個(gè)過(guò)程中，各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)均由限位開(kāi)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)的可靠性。4.4機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設(shè)計(jì)1)回轉(zhuǎn)軸上齒輪采用漸開(kāi)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(jì)的基本參數(shù)：名稱代號(hào)計(jì)算公式模數(shù)m壓力角20o分度圓直徑dD=mz=1.5 30=45齒頂高ahaahh1 1.51.5m 齒根高fhfah(h)(1 0.25) 1.51.875c m齒全高h(yuǎn)afhhh1.5 1.8753.375齒頂圓直徑

52、adad(z2)(302 1) 1.548ahm 齒根圓直徑fdfad(2h2)41.25zc m齒距p4.71pm齒厚s/22.35sm頂隙c0.25 1.50.375cc m4)齒條的基本尺寸，按外齒輪幾何尺寸的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算4.5自動(dòng)換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求4.5.1 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(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。XKA

53、5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的自動(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)確地停止在固定的周向位置上。因此，可在主軸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。4.5.2 換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試1)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)。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(kù)位置、機(jī)械手支座、修正主軸坐標(biāo)原點(diǎn)等。安裝最大重量刀具時(shí)，要進(jìn)行多次刀庫(kù)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(wú)誤，無(wú)撞擊。4.6自動(dòng)換刀程序的編制1)換刀動(dòng)作（指令）

54、：選刀（T） ；換刀（M06）2)選刀和換刀通常分開(kāi)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)行切削加工的程序段之前，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(guò)程:接到 T指令后立即自動(dòng)選刀，并使選中的刀具處于換刀位置，接到 M06 指令后機(jī)械手動(dòng)作，一方面將主軸上的刀具取下送回刀庫(kù)，另一方面又將換刀位置的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(kù)選刀同時(shí)進(jìn)行，選好刀具后進(jìn)行換刀

55、。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)有的加工中心（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 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，上面程序的 G28 Z0 應(yīng)為 G28 Y0 。. 第五章 自動(dòng)換刀裝置的控制原理5.1自動(dòng)換刀裝置的液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)由液壓油箱、管路、控制閥等組成?？刂崎y采用分散布局、就近安裝原則，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。5.2 自動(dòng)換刀裝置換刀動(dòng)作的順序控制過(guò)程在自動(dòng)換刀裝置的整個(gè)換刀過(guò)程中，換刀動(dòng)作的控制由刀庫(kù)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(gè)互相聯(lián)系的系