【正文】 .............................. 25 自動換刀程序的編制 ........................................................................................... 25 第五章 自動換刀裝置的控制原理 .......................................................................... 27 自動換刀裝置的液壓系統(tǒng)原理圖 ....................................................................... 27 自動換刀裝置換刀動作的順序控制過程 ........................................................... 28 致 謝 ................................................................................................................. 29 參考文獻 ................................................................................................................. 31 海軍工程大學畢業(yè)設計（論文） I 摘 要 本論文介紹的是 XK713 立式數(shù)控床身銑床自動換刀裝置（刀庫式）的設計形式 .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。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。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。加工時按順序調(diào)刀。 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，結構復 雜，聯(lián)機調(diào)整的相關精度要求高，機械手離加工區(qū)較近。t repeat an usage, for satisfying to process to need to only increase the capacity of the quantity and the knife database that the knife have, this utilization that lowers knife to have with the knife to be very careful while packing knife in addition, if the knife doesn39。 數(shù)控機床具有廣泛的適應性，加工對象改變時只需要改變輸入的程序指令；加工性能比一般自動機床高，可以精確加工復雜型面，因而適合于加工中小批量、改型頻繁、精度要求高、形狀又較復雜的工件，并 能獲得良好的經(jīng)濟效果。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輸入。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；中型立式數(shù)控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。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。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) 5坐標加工，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，而且可以實現(xiàn)在一次安裝中，通過轉(zhuǎn)盤改變工位，進行“四面加工”。 立、臥兩用數(shù)控銑床的主軸方向的更換有手動與自動兩種，采用數(shù)控萬能主軸頭的立、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。 數(shù)控銑床的結構特征 數(shù)控銑床的主軸特征 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。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。要實現(xiàn)連續(xù)加工直線變斜角工件，應實現(xiàn)四坐標聯(lián)動。一般功能是指各類數(shù)控銑床普遍所具有的功能。 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。對工件的多工序加工而設置的存儲及更換刀具的裝置稱為自動換刀裝置 (Automatic Tool Changer， ATC)。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。因此，數(shù)控立式銑床作為數(shù)控銑床中數(shù)量最多、應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?；剞D(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。主軸頭通有臥式和立式兩種，而且常用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位來更換主軸頭以實現(xiàn)自動換刀。 3)帶刀庫的自動換刀形式 帶刀庫的自動換刀形式主要是由刀庫和刀具交換裝置組成。這種帶刀庫的自動換刀裝置特別適用于數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床和數(shù)控鏜床。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。 4）刀庫占地面積小。機床本身并不帶自動換刀裝置?？蓮V泛應用于機械行業(yè)及其 他行業(yè)的機械加工、機修部門，尤其對于成批零件加工、模具加工和較精密零件加工具有很強的應用性。 X Y Z 坐標均采用交流伺服電機通過高精度無齒隙聯(lián)軸器與精密級滾珠絲杠副直聯(lián)，絲杠軸承采用高精度、高剛性成組角接觸球軸承，穩(wěn)定性好、精度高，保證了機床的傳動剛性、 位置精度和高傳動精度。 其主要結構特點 1)主傳動系統(tǒng)為 的交流電動機通過彈性連軸器驅(qū)動主傳動箱，主傳動箱內(nèi)有三組滑移齒輪 ,液壓預選變速機構推動各滑移齒輪 ,組成 18 種轉(zhuǎn)速 ,再傳到銑頭上的主軸，主傳動箱內(nèi)有電磁制動器 ,主軸制動迅速平穩(wěn)。 同步齒形帶可張緊以減少傳動間隙，噪聲亦可降低。主軸也可以連同銑頭主體一起，在左右各 45176。 6)機床采用側(cè)掛式電柜和吊掛式操縱站，機電一體，整體裝運，安裝方便，集中操縱但能又多位置操作。當銑灰鑄鐵時，銑刀直徑達? 250mm。 帶刀庫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。存放刀具的刀庫可具有較大的容量，它既可以安裝在主軸箱的側(cè)面或上方，也可以作為獨立部件安裝在機床以外。 圖 11 XK713 立式數(shù)控床身銑床的外觀圖 海軍工程大學畢業(yè)設計（論文） 13 第三章 刀庫的設計形式 刀庫是帶刀庫自動換刀裝置的主要部件之一，其容量形式、布局及具體結構對數(shù)控機床的性能有很大影響。通常，配備的刀具越多，機床能加工工件的比率也越高，但它們并不是成正比例關系。對自動換刀數(shù)控機床的刀庫容量，有關資料曾對 15000 個零件進行分組統(tǒng)計，指出不同工序加工時必須的刀具數(shù)不同，如圖 31 所示。 這種刀庫結構簡單， 刀具排列較為緊湊，在刀庫容理定為 6的情況下體種不大，且取刀也較為方便，但需要考慮機械手的換刀動作空間。直流伺服電動機具有體積小，重量輕、伺服性好、力能指標高等優(yōu)點，且該電機可用信號電壓進行無級調(diào)速。 THK6363 型自動換刀數(shù)控鏜銑床的刀庫也是采用軸向放置的鼓盤式刀庫形式，其容量為 36 把刀具，最大刀具重達 10kgf，刀庫回轉(zhuǎn)由最大扭矩為 25N 刀庫轉(zhuǎn)位機構的設計 刀庫 轉(zhuǎn)動定位機構的選擇可采用槽輪機構，該機構具有沖擊小，工作平穩(wěn)性較高，機械效率高，可以在較高轉(zhuǎn)速下工作，切結構簡單，易制造等優(yōu)點 。此傳動機構在使用中可隨時調(diào)整渦輪蝸桿的傳動間隙，實現(xiàn)準確的轉(zhuǎn)為分度，保證刀庫中工作的可靠性，但此傳動機構較復雜，而且單頭雙導程渦輪蝸桿的加工較困難。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)。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。刀具編碼或刀套編碼都需要在刀具或刀套安裝用于識別的編碼條，刀具（或刀座）編碼這種方法根據(jù)程序指令的要求任意選擇所需要的刀具，刀具在刀庫中不必按照工件加工順序排列，可以任意存放。因此，刀具數(shù)量比較順序選擇法少一些 ,刀庫也相應地簡單些。該法不需要刀具識海軍工程大學畢業(yè)設計（論文） 19 別裝置，驅(qū)動控制也比較簡單，工作可靠。這種換刀系統(tǒng)多為中、小型加工中心采用。對機械手的具體要求是迅速可靠，準確協(xié)調(diào)。所以各種數(shù)控機床所使用的換刀機械手也不盡相同。 換刀機械手的工作原理 下面是以在 XK713 立式數(shù)控銑床的自動換刀裝置中采用這種上機械手換刀的工作原理。機械手臂 1形狀對稱。 回轉(zhuǎn)動作：液壓缸 2 中的齒條輪通過齒輪帶動回轉(zhuǎn)軸 4 轉(zhuǎn)動。碟形彈簧 7及拉桿 杠桿 活動爪 10 來實現(xiàn)。 選刀即刀庫按照選刀命令（或信息）自動將要用的刀具移動到換刀位置，完成選刀過程，為下面換刀做好準備，換刀即是機械手把主軸上用過的刀具取下，將選好的刀具安裝在主軸之上。如圖 46（ a）所示。 機械手回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設計 1)回轉(zhuǎn)軸上齒輪采用漸開線標準直齒圓柱齒輪形式 2)取模數(shù) M=1。當機械手從刀庫取刀時，為了確保刀具其后能順利地裝入主軸錐孔中，必須使主軸準確地停在刀具交換位置上。因此，可在主軸上安裝電氣控制的主軸準停裝置以實現(xiàn)主軸準停功能。 自動換刀程序的編制 1)換刀動作（指令）：選刀（ T）；換 刀（ M06） 2)選刀和換刀通常分開進行。 6)換刀過程 :接到 T指令后立即自動選刀，并使選中的刀具處于換刀位置，接到 M06 指令后機械手動作，一方面將主軸上的刀具取下送回刀庫，另一方面又將換刀位置的刀具取出裝到主軸上，實現(xiàn)換刀。 第五章 自動換刀裝置的控制原理 海軍工程大學畢業(yè)設計（論文） 28 自動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。 海軍工程大學畢業(yè)設計（論文） 29 1)刀庫控制部分 采用該自動換刀裝置的一個優(yōu)點就是，在加工工件的同時，下一個工序所需用到的刀具可隨刀庫轉(zhuǎn)到位置等候，這樣可以減少整個換刀時間，提高生產(chǎn)效率?；剞D(zhuǎn)是由一個回轉(zhuǎn)液壓缸來完成，它由一個 3 位 4 通的電磁閥 YV7來控制；機械手的換刀鎖緊與 換刀松開也是由一個 3位 4通的是電磁閥 YV6 控制，當 YV6 在右位接通時，實現(xiàn)換刀松開動作，而當 YV6 在左位接通時，則實現(xiàn)換刀鎖緊動作。 1．通過閱讀有關資料對當前先進的機械制造業(yè)的發(fā)展有進一步的了解。 歷時幾個月，我的設計也基本上圓滿完成了。 在查閱資料學習階段，我不僅在大學圖書館和市內(nèi)新華書店翻閱了 XK713數(shù)控立式床身銑床的說明書及有關數(shù)控機床、自動換刀、加工中心的圖書資料和部分液壓電氣控制方面的書籍，還重新溫習了我們以前所學過的《 機電一體化系統(tǒng)設計 》、《 機械設計基礎 》、《 儀器制造技術 》。通過整個設計階段的自己努力，老師的指導和同學們的幫助，我有信心順利通過畢業(yè)設計答辯