【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)計說明書結(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)計說明書正文 2 XKA5032AC 數(shù)控立式升降臺銑床自動換刀裝置設(shè)計 2 床知識 2 15 數(shù)控銑床的分類 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 床運動的坐標特征 4 17 數(shù)控銑床的主要功能及加工對象 4 床的功能 4 18 自動換刀裝置 ATC 及其形式 5 架換刀形式 5 軸頭換刀形式 5 的自動換刀形式 6 19 自動換刀裝置應(yīng)當滿足的基本要求 6 刀時間短 6 復(fù)定位精度高 6 刀具儲存量 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)控立式升降臺銑床及其主要參數(shù) 7 結(jié)構(gòu)特點 7 規(guī)格及技術(shù) 參數(shù) 8 22 初定其自動換刀裝置的設(shè)計參數(shù) 9 23 確定其自動換刀裝置的形式 9 24 刀庫的設(shè)計 10 庫容量 10 庫形式 11 構(gòu)設(shè)計 11 25 初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩及選定電機 13 動機與降速傳動裝置 13 庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 13 26 刀庫轉(zhuǎn)位機構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動的設(shè)計 14 27 刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的校核 18 接的強度計算 18 構(gòu)插銷剪切強度的校核 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 21 刀機械手形式 21 械手的工作原理 22 的自動換刀過程的動作順序 23 回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設(shè)計 24 29 自動換刀裝置的相關(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 刀裝置換刀動作的順序控制過程 27 第 3 章 典型零件的設(shè)計 29 31 聯(lián)軸器 29 的選用 29 的校核 29 32 選擇離合器的類型 30 33 蝸桿蝸輪傳動設(shè)計的一些相關(guān)技術(shù)要求 30 34 托架的設(shè)計 30 結(jié) 論 31 致 謝 32 參考文獻 34 附 錄 35 第 1 章 設(shè)計說明書結(jié)構(gòu)及要求 設(shè)計說明書包括題目中文摘要外文摘要目錄正文參考文獻附錄和致謝等部分 11 題目 數(shù)控立式銑床自動換刀裝置設(shè)計 12 摘要與關(guān)鍵詞 摘要 本論文介紹的是 XKA5032AC 數(shù)控立式升降臺銑床自動換刀裝置刀庫式的設(shè)計刀庫式的自動換刀裝置是由刀庫和刀具交換裝置換刀機械手組成它是多工序數(shù)控機床上應(yīng)用最廣泛的換刀裝置其整個換刀過程比較復(fù)雜首先把加工過程中需要使用的全部刀具安裝在標準的刀柄上在機床外進行尺寸預(yù)調(diào)后 按一定的方式裝入刀庫換刀時先在刀庫中進行選刀由機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)安裝在機床的左側(cè)立柱上因為 XKA5032AC 數(shù)控立式升降臺銑床外形及其他性能參數(shù)等均與 THK6363 型自動換刀數(shù)控鏜銑床相似所以本機床的自動換刀裝置的設(shè)計將仿效 THK6363 型自動換刀數(shù)控鏜銑床換刀裝置設(shè)計成采用軸向放置的鼓盤式刀庫形式和回轉(zhuǎn)式雙臂機械手組成 刀具按預(yù)定工序的先后順序插入刀庫的刀座中使用時按順序轉(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必須十分謹慎如果刀具不按順序裝在刀庫中將會產(chǎn)生嚴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的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)量較少的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)的銑削加工所以這個容量為 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 兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機械手的優(yōu)點是換刀動作可靠換好時間短缺點是刀柄精度要求高結(jié)構(gòu)復(fù)雜聯(lián)機調(diào)整的相關(guān)精度要求高機械手離加工區(qū)較近一般來說這種機械手用于刀庫刀座軸線與機床主軸軸線垂直刀庫為徑向存取刀具形式的自動換刀裝置因此在 XKA5032AC 數(shù)控立式升降銑床的自動換刀裝置中可采用這種機械手形式 關(guān)鍵詞 數(shù)控銑床自動換刀裝置刀庫換刀機械手 13 目錄 目錄應(yīng)獨立成頁包括論文中全部章節(jié)的標題及頁碼含有 摘要中外文 正文章節(jié)題目 要求編寫到第 3 級標題即□□□ 致謝 參考文獻 附錄 14 設(shè)計說明書正文 XKA5032AC15 數(shù)控銑床的分類 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動大型數(shù)控立式銑床因要考慮到擴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的橫向與垂直溜板上運動而龍門架則 沿床身作縱向運動 從機床數(shù)控系統(tǒng)控制的坐標數(shù)量來看目前 3 坐標數(shù)控立式銑床仍占大多數(shù)一般可進行 3坐標聯(lián)動加工但也有部分機床只能進行 3坐標中的任意二個坐標聯(lián)動加工此外還有機床主軸可以繞 XYZ 坐標軸中其中一個或兩個軸作數(shù)控擺角運動的 4坐標和 5坐標數(shù)控立式銑床一般來說機床控制的坐標軸越多特別是要求聯(lián)動的坐標軸越多機床的功能加工范圍及可選擇的加工對象也越多但隨之而來的是機床的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜對數(shù)控系統(tǒng)的要求更高編程的難度更大設(shè)備的價格也更高 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大數(shù)控立式銑床的功能加 工范圍和加工對象進一步提高生產(chǎn)效率 控銑床 與通用臥式銑床相同其主軸級平行于水平面為了擴大加工范圍和擴大功能臥式數(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)上編入的程序自動執(zhí)行不同的機床其變速功能與范圍也不同有的采用變頻機組固定幾種轉(zhuǎn)速可自選一種編入程序但不能在運轉(zhuǎn)時改變有的采用變頻器調(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可在整個范圍內(nèi)無級調(diào)速但是在實際操作中調(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數(shù)控銑床的主軸可以繞 XY 或 Z 軸作數(shù)控擺動擴大了 主軸自身的運動范圍但是主軸結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜 床運動的坐標特征 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動因此要求數(shù)控銑床的伺服拖動系統(tǒng)能在多坐標方向同時協(xié)調(diào)動作并保持預(yù)定的相互關(guān)系這就要求機床應(yīng)能實現(xiàn)多坐標聯(lián)動數(shù)控銑床要控制的坐標數(shù)最少是 3 坐標中任意兩坐標聯(lián)動要實現(xiàn)連續(xù)加工直線變斜角工件應(yīng)實現(xiàn)四坐標聯(lián)動若要加工曲線變斜角工件是要求實現(xiàn)五坐標聯(lián)動因此數(shù)控銑床所配置的數(shù)控系統(tǒng)檔次一般都比其它數(shù)控機床相應(yīng)更高一些 17 數(shù)控銑床的主要功能及加工對象 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數(shù)控銑床普遍所具有的功能如點位控制功能刀具半徑自動補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度補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象有平面類零件變斜角類零件曲面類立體類零件 18 自動換刀裝置 ATC 及其形式 數(shù)控機床為了進一步提高生產(chǎn)率進 一步壓縮非切削時間現(xiàn)代的機床逐步發(fā)展為在一臺機床上在一次裝中完成多工序或全部工序的加工數(shù)控機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的誤差通常帶有自動換刀系統(tǒng)對工件的多工序加工而設(shè)置的存儲及更換刀具的裝置稱為自動換刀裝置 Automatic Tool ChangerATC 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)控銑床的基礎(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 Machining center 簡稱 MC 在這類數(shù)控機床 上自動換刀裝置 ATC 是必不可少的例如加工中心機床又稱多工序自動換刀數(shù)控機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的數(shù)控機床具有自動換刀裝置是加工中心機床的典型特征是多工序加工的必要條件自動換裝置的功能對整機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)故增加自動換刀裝置并同時自動變換主軸轉(zhuǎn)速可減輕勞動強度減少換刀時間既提高了機床的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)用范圍也最廣的一種對其附加能夠快速準確地換刀的自 動換刀裝置是非常有必要的 各類數(shù)控機床的自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于機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 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換刀裝置根據(jù)不同加工對象可以設(shè)計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)控車床采用 BA200L箱型和線型按設(shè)置部位的不同刀庫可以分為頂置式側(cè)置式懸掛式和落地式等多種類型按交換刀具還是交換主軸刀庫可分為普通刀庫 簡稱刀庫 和主軸箱刀庫雖然刀庫有多種形式但數(shù)控機床上常用的主要是圓盤式和鏈式兩種交換裝置的機械手形式也多樣目前在數(shù)控機床上用得最多的是回轉(zhuǎn)式雙臂機械手其他形式還有擺動式單臂雙爪機械手單臂單爪回轉(zhuǎn)式機械手雙機械手等等 19 自動換刀裝置應(yīng)當滿足的基本要求 刀時間短 復(fù)定位精度高 刀具儲存量 地面積小 全可靠 第 2 章 總體方案的確定 依據(jù)設(shè)計任務(wù)書我們的任務(wù)是給 XKA5032AC 數(shù)控立式升降臺銑床設(shè)計安裝合適的自動換刀裝置主要技術(shù)參數(shù)為 1 刀庫容量 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床本身并不帶自動換刀裝置自動換刀裝置作為一套獨立的完整的機床部件設(shè)計依據(jù)是該機床的型式工藝范圍及刀具的種類和數(shù)量等 21 XKA