【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(xiàn) ................................................................................................................. 31 海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shè)計(jì)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(jī)械手）組成。換刀時(shí)，先在刀庫中進(jìn)行選刀，由機(jī)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(shí)按順序調(diào)刀。 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。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(jī)床具有廣泛的適應(yīng)性，加工對象改變時(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。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(yùn)動； 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(yùn)動，而龍門架則沿床身作縱向運(yùn)動。一般來說，機(jī)床控制的坐標(biāo)軸越多，特別是要求聯(lián)動的坐標(biāo)軸越多，機(jī)床的功能、加工范圍及可選擇的加工對象也 越多。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)盤或萬能數(shù)控轉(zhuǎn)盤來實(shí)現(xiàn) 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，而且可以實(shí)現(xiàn)在一次安裝中，通過轉(zhuǎn)盤改變工位，進(jìn)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(jié)構(gòu)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(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(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。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(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。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 Changer， ATC)。例如加工中心機(jī)床又稱多工序自動換刀數(shù)控機(jī)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(jī)床，具有自動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。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(zhǔn)確地?fù)Q刀的自動換刀裝置是非常有必要的。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。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(shí)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(jī)械手、單臂單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手、雙機(jī)械 手等等。 4）刀庫占地面積小。機(jī)床本身并不帶自動換刀裝置?？蓮V泛應(yīng)用于機(jī)械行業(yè)及其 他行業(yè)的機(jī)械加工、機(jī)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(qiáng)的應(yīng)用性。 X Y Z 坐標(biāo)均采用交流伺服電機(jī)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(jī)床的傳動剛性、 位置精度和高傳動精度。 其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1)主傳動系統(tǒng)為 的交流電動機(jī)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(yù)選變速機(jī)構(gòu)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(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。當(dāng)銑灰鑄鐵時(shí)，銑刀直徑達(dá)? 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(jī)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(dú)立部件安裝在機(jī)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 第三章 刀庫的設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)對數(shù)控機(jī)床的性能有很大影響。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。對自動換刀數(shù)控機(jī)床的刀庫容量，有關(guān)資料曾對 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 31 所示。 這種刀庫結(jié)構(gòu)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(jī)械手的換刀動作空間。直流伺服電動機(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)可用信號電壓進(jìn)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(dá) 10kgf，刀庫回轉(zhuǎn)由最大扭矩為 25N 刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 刀庫 轉(zhuǎn)動定位機(jī)構(gòu)的選擇可采用槽輪機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有沖擊小，工作平穩(wěn)性較高，機(jī)械效率高，可以在較高轉(zhuǎn)速下工作，切結(jié)構(gòu)簡單，易制造等優(yōu)點(diǎn) 。此傳動機(jī)構(gòu)在使用中可隨時(shí)調(diào)整渦輪蝸桿的傳動間隙，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)為分度，保證刀庫中工作的可靠性，但此傳動機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，而且單頭雙導(dǎo)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(gè)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(cuò)。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(yīng)地簡單些。該法不需要刀具識海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jī)械手的具體要求是迅速可靠，準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。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。 換刀機(jī)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(jī)械手換刀的工作原理。機(jī)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(shí)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(zhǔn)備，換刀即是機(jī)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(jī)械手回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設(shè)計(jì) 1)回轉(zhuǎn)軸上齒輪采用漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪形式 2)取模數(shù) M=1。當(dāng)機(jī)械手從刀庫取刀時(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。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。 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(jìn)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(jī)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(shí)現(xiàn)換刀。 第五章 自動換刀裝置的控制原理 海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 1)刀庫控制部分 采用該自動換刀裝置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是，在加工工件的同時(shí)，下一個(gè)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(gè)換刀時(shí)間，提高生產(chǎn)效率?；剞D(zhuǎn)是由一個(gè)回轉(zhuǎn)液壓缸來完成，它由一個(gè) 3 位 4 通的電磁閥 YV7來控制；機(jī)械手的換刀鎖緊與 換刀松開也是由一個(gè) 3位 4通的是電磁閥 YV6 控制，當(dāng) YV6 在右位接通時(shí)，實(shí)現(xiàn)換刀松開動作，而當(dāng) YV6 在左位接通時(shí)，則實(shí)現(xiàn)換刀鎖緊動作。 1．通過閱讀有關(guān)資料對當(dāng)前先進(jìn)的機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展有進(jìn)一步的了解。 歷時(shí)幾個(gè)月，我的設(shè)計(jì)也基本上圓滿完成了。 在查閱資料學(xué)習(xí)階段，我不僅在大學(xué)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(guān)數(shù)控機(jī)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(xí)了我們以前所學(xué)過的《 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 》、《 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 》、《 儀器制造技術(shù) 》。通過整個(gè)設(shè)計(jì)階段的自己努力，老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，我有信心順利通過畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯