【正文】 r the auto change the knife the device Key WordsNumerical control milling machinesAutomatic tool changerTool storageTool changingmanipulator 目 錄 摘 要 I 第 1 章 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)結(jié)構(gòu)及要求 1 11 題目 1 12 摘要與關(guān)鍵詞 1 摘要 1 關(guān)鍵詞 2 13 目錄 2 14 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)正文 2 XKA5032AC 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀裝置設(shè)計(jì) 2 床知識(shí) 2 15 數(shù)控銑床的分類(lèi) 3 式銑床 3 控銑床 3 臥式兩用數(shù)控銑床 3 16 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)特征 4 床的主軸特征 4 床運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)特征 4 17 數(shù)控銑床的主要功能及加工對(duì)象 4 床的功能 4 18 自動(dòng)換刀裝置 ATC 及其形式 5 架換刀形式 5 軸頭換刀形式 5 的自動(dòng)換刀形式 6 19 自動(dòng)換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求 6 刀時(shí)間短 6 復(fù)定位精度高 6 刀具儲(chǔ)存量 6 地面積小 6 全可靠 6 第 2 章 總體方案的確定 7 21 XKA5032AC 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床及其主要參數(shù) 7 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 7 規(guī)格及技術(shù) 參數(shù) 8 22 初定其自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)參數(shù) 9 23 確定其自動(dòng)換刀裝置的形式 9 24 刀庫(kù)的設(shè)計(jì) 10 庫(kù)容量 10 庫(kù)形式 11 構(gòu)設(shè)計(jì) 11 25 初估刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩及選定電機(jī) 13 動(dòng)機(jī)與降速傳動(dòng)裝置 13 庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 13 26 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) 14 27 刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的校核 18 接的強(qiáng)度計(jì)算 18 構(gòu)插銷(xiāo)剪切強(qiáng)度的校核 19 具的選擇方式 19 定位與刀具的松夾 20 28 刀具交換裝置的設(shè)計(jì) 21 刀機(jī)械手形式 21 械手的工作原理 22 的自動(dòng)換刀過(guò)程的動(dòng)作順序 23 回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設(shè)計(jì) 24 29 自動(dòng)換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求 25 停裝置 25 械手的安裝與調(diào)試 25 刀程序的編制 25 刀裝置的控制原理 26 刀裝置的液壓系統(tǒng)原理圖 27 刀裝置換刀動(dòng)作的順序控制過(guò)程 27 第 3 章 典型零件的設(shè)計(jì) 29 31 聯(lián)軸器 29 的選用 29 的校核 29 32 選擇離合器的類(lèi)型 30 33 蝸桿蝸輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)的一些相關(guān)技術(shù)要求 30 34 托架的設(shè)計(jì) 30 結(jié) 論 31 致 謝 32 參考文獻(xiàn) 34 附 錄 35 第 1 章 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)結(jié)構(gòu)及要求 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)包括題目中文摘要外文摘要目錄正文參考文獻(xiàn)附錄和致謝等部分 11 題目 數(shù)控立式銑床自動(dòng)換刀裝置設(shè)計(jì) 12 摘要與關(guān)鍵詞 摘要 本論文介紹的是 XKA5032AC 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀裝置刀庫(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個(gè)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(pán)形結(jié)構(gòu)安裝在機(jī)床的左側(cè)立柱上因?yàn)?XKA5032AC 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)成采用軸向放置的鼓盤(pán)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件品種數(shù)量較少的中小型自動(dòng)換刀裝置可知數(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(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 XKA5032AC 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 13 目錄 目錄應(yīng)獨(dú)立成頁(yè)包括論文中全部章節(jié)的標(biāo)題及頁(yè)碼含有 摘要中外文 正文章節(jié)題目 要求編寫(xiě)到第 3 級(jí)標(biāo)題即□□□ 致謝 參考文獻(xiàn) 附錄 14 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)正文 XKA5032AC15 數(shù)控銑床的分類(lèi) 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(wèn)題往往采用龍門(mén)架移動(dòng)式其主軸可以在龍門(mén)架的橫向與垂直溜板上運(yùn)動(dòng)而龍門(mén)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 XYZ 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(pán)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 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(pán)或萬(wàn)能數(shù)控轉(zhuǎn)盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn) 4516 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)特征 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 XY 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 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 17 數(shù)控銑床的主要功能及加工對(duì)象 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(lèi)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苋绲毒唛L(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(lèi)零件變斜角類(lèi)零件曲面類(lèi)立體類(lèi)零件 18 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(chēng)為自動(dòng)換刀裝置 Automatic Tool ChangerATC 自動(dòng)換刀 Automatic Tool Change 簡(jiǎn)稱(chēng) 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(chēng) MC 在這類(lèi)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(chēng)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?xún)?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(lèi)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(lèi)和數(shù)量等這種裝置主要可以分為以下幾種形式 架換刀形式 數(shù)控車(chē)床使用的回轉(zhuǎn)刀架是一種簡(jiǎn)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)成四方和六角刀架或其他等多種形式回轉(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)位換刀回轉(zhuǎn)刀架在結(jié)構(gòu)上必須有良好的強(qiáng)度和剛性以及合理的定位結(jié)構(gòu)以保證回轉(zhuǎn)刀架在每一次轉(zhuǎn)位之后具有盡可能高的重復(fù)定位精度如 CK7815型數(shù)控車(chē)床采用 BA200L箱型和線型按設(shè)置部位的不同刀庫(kù)可以分為頂置式側(cè)置式懸掛式和落地式等多種類(lèi)型按交換刀具還是交換主軸刀庫(kù)可分為普通刀庫(kù) 簡(jiǎn)稱(chēng)刀庫(kù) 和主軸箱刀庫(kù)雖然刀庫(kù)有多種形式但數(shù)控機(jī)床上常用的主要是圓盤(pán)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 19 自動(dòng)換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求 刀時(shí)間短 復(fù)定位精度高 刀具儲(chǔ)存量 地面積小 全可靠 第 2 章 總體方案的確定 依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)我們的任務(wù)是給 XKA5032AC 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 46 2 選刀方式順序選刀 3 重復(fù)精度 5 XKA5032AC 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)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(lèi)和數(shù)量等 21 XKA