【正文】 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 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)象有平面類零件變斜角類零件曲面類立體類零件 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為自動(dòng)換刀裝置 Automatic Tool ChangerATC 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 架換刀形式 數(shù)控車床使用的回轉(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和數(shù)量等 21 XKA5032AC 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 OSPU10MSIEMENS802D 華中Ⅰ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) XYZ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使用可采用主程序子程序進(jìn)行編程最小單位可選 0001mm 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 RS232C 接口 144 軟盤(pán)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(huà)仿真圖形動(dòng)畫(huà)顯示記錄運(yùn)行時(shí)間及作業(yè)信息 XKA5032AC 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(mén)也適用于軍工部門(mén) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 主傳動(dòng)系統(tǒng)為 75Kw 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) 進(jìn)給系統(tǒng) XYZ 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 銑頭上的立式主軸有符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的 ISO No50 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 45176。 1320 工作臺(tái)縱向 X 行程 mm 780 工作臺(tái)縱向 Y 行程 mm 300 工作臺(tái)縱向 Z 行程 mm 380 主軸孔徑 mm 29 主軸端面至工作臺(tái)面的距離 mm 70～ 450 主軸中心線至床身導(dǎo)軌面距離 mm 350 定位精度及重復(fù)定位精度 mm 177。 m 1000 機(jī)床外形尺寸長(zhǎng)179。 2216 機(jī)床重量 kg 2800 3000 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 045 抗拉強(qiáng)度 600Nmm2 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 rmin 進(jìn)給量 750mmmin 銑切灰鑄鐵材料 HT200 硬度 HB150～ 250mm 齒數(shù) 14 銑切寬度 150mm 銑切深度 37 mm 主軸轉(zhuǎn)速 475 rmin 進(jìn)給量 300mmmin 22 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 工中常盡量選用直徑較大的銑刀因?yàn)榇笾睆姐姷秳傂院媚陀枚雀哂?XKA5032AC 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 23 確定其自動(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 XKA5032AC 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?jīng)Q定選用帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀形式 帶刀庫(kù)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