【正文】 － 5 － 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。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。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。因此轉(zhuǎn)塔主軸頭換刀通常只適用于工序較少，精度要求不太高的數(shù)控機床，如數(shù)控銑床。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。 OPS 全域絕對位置檢測?？梢詫Τ绦蜻M(jìn)行模擬加工，刀具軌跡跟蹤及動畫仿真、圖形動畫顯示，記錄運行時間及作業(yè)信息。 銑頭上的立式主軸，有符合國際標(biāo)準(zhǔn)的 (ISO) 錐孔，可安裝標(biāo)準(zhǔn)的銑刀或銑夾頭。 其主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù) 表一 機床主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù) 參數(shù)名稱 單位 數(shù)量 工作臺面尺寸（長 179。 高） mm 1929179。因此，為了滿足該機床的實際加工能力與生產(chǎn)情況，在設(shè)計其自動換刀裝置時，應(yīng)該根據(jù)最大的刀具直徑來設(shè)計，即設(shè)計的換刀裝置能交換 ? 250mm的刀具。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。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(guān)系。 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，但需要考慮機械手的換刀動作空間。 14 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 2FP? =220 MPa。 = N 300179。 6)驗算蝸輪齒彎曲強度 驗算公式為 22212666 AVF F S F PT K K K YYd d m ? ????? 16 a)使用系數(shù) AK =1 b)動載荷系數(shù) VK = c)載荷分布系數(shù) K?=1 d1= mm， 2d =m 2Z =? 36= mm,其中模數(shù) m=(mm)。28148? ? 8)計算其他尺寸 a)蝸桿齒頂圓直徑 1ad 1ad = 1d +2 1ah =+2? = mm， 其中 1ah 為蝸桿齒頂高，且 1ah =m= mm； b)蝸輪喉圓直徑 2ad 2ad = 2d +2 2ah =+2? ? = mm， 其中 2ah 為蝸輪齒頂高，且 2ah =ah? + 2x == mm； c)蝸輪外圓直徑 2ed = 2ad +m=+=122 mm； 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 － 17 － d)蝸桿齒寬 1b 由于 1Z =6，故 1b 按結(jié)構(gòu)設(shè)計，取 1b =64 mm e)蝸輪齒寬 2b 2b ? 1ad =? =,取 2b =28 mm； f)蝸輪齒頂圓弧半徑 2aR 2aR = 12dm= 2= mm g)蝸輪齒根圓弧半徑 2fR 2fR = 12ad+c= 12ad+=2+? = mm； h)蝸桿軸向齒厚 1xs 1xs = xp /2= /2m? =? ? ,其中 xp 為蝸桿軸向齒距； i)蝸桿法向齒厚 1ns 1ns = 1xs cos? = 39。 刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的校核 蝸輪轉(zhuǎn)速 2n =5r/min,所能傳遞的功率為 P=? 8000 ? = Kw,此時刀庫的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩為： T=9549Nn ?? = ? = m=? 1000N178。 確定刀具的選擇 方式 按數(shù)控裝置的刀具指令，從刀庫中將所需要的刀具轉(zhuǎn)換到取刀位置，稱為自動選刀。加工時按順序調(diào)刀。 刀庫選刀方式一般采用就近移動原則，即無論采取哪種選刀方式，在根據(jù)程序指令把下工序要用的刀具移到換刀位置時，都要向距離換刀最近的方向移動，以節(jié)省選刀時間。 圖 26 刀庫的定位 發(fā)出選刀 信號 牙嵌離合器脫離嚙合 從動軸慣性慢轉(zhuǎn) 刀庫定位停止 定位完畢發(fā)出信號 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 － 21 － 圖中所示為刀具卡在刀座上的狀況。 機械手是當(dāng)主軸上的刀具完成一個工步后，把這一工步的刀具送回刀庫，并把下一道工步的所需要的刀具從刀庫中取出并裝入主軸繼續(xù)進(jìn)行加工的功能部件。 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 XKA5032A/C 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。 伸縮動作：液壓缸（圖中未標(biāo)出）帶動手臂托架 5 沿主軸軸向移動。 機械手的自動換刀過程的動作順序 （ a） （ b） （ c） （ d） 圖 29 換刀機械手的換刀過程 自動換刀裝置的換刀過程由選刀和換刀兩部分組成。 在自動換刀的整個過程中，各項運動均由限位開關(guān)控制，只有前一個動作完成后，才能進(jìn)行下一個動作，從而 保證了運動的可靠性。 3)把卡緊在主軸和發(fā)庫上的刀具松開 24 4)活塞桿推動機械手下行，從主軸和刀庫上取出刀具 5)機械手回轉(zhuǎn) 180176。碟形彈簧實現(xiàn)夾緊，液壓缸實現(xiàn)松開。固定在回轉(zhuǎn)軸 4 上，回轉(zhuǎn)軸與主軸成 45176。 上圖是兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機械手的結(jié)構(gòu)示意圖。刀具的交換方式及它們的具體結(jié)構(gòu)對機床的工作效率和工作可靠性有直接的影響。在刀座 5 的每一個刀位上都裝有如圖所示的彈簧、導(dǎo)柱 鍵塊 1 和銷 2 所組成的刀具固定裝置。任意選擇刀具法的優(yōu)點是刀庫中刀具的排列順序與工作加工順序無關(guān)，刀具可重復(fù)使用。此外，裝刀時必須十分謹(jǐn)慎，如果刀具不按順序裝在刀庫中，將會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果 。 剪切力由重力引起，估算 P=100N,插銷受力如圖所示。計算公式如下： p= 2g g mTzh LD? ? [p]MPa 式中 : T—— 轉(zhuǎn)距（ N178。 以自然冷卻方式，從箱體外壁散發(fā)到周圍空氣中去的熱流量為 2H =kA( 1t 0t )W 式中 k—— 熱導(dǎo)率，一般取 k=～ ( 2m C ),環(huán)境空氣流通較差時，取較小值，否則取較大值； A—— 傳動裝置散熱的計算面積，即內(nèi)面被沒浸濺的，而外面又被空氣所能冷卻的的箱殼面積（ 2m ）； 1t —— 潤滑油的工作溫度，一般限制在 60～ 70 C ，最高不能超過 80 C ； 0t —— 周圍環(huán)境溫度，一般取室溫 0t =20C 。 2FP? NY =70? = MPa h)計算彎曲應(yīng)力 2 6 6 6 1 3 3 . 5 3 1 1 . 0 3 1 4 . 0 0 0 . 7 6 63 5 . 5 1 1 3 . 4 3 . 1 5F? ? ? ? ?? ? ???= 由于 2F? 2HP? ，故滿足蝸輪輪齒強度條件。cos28148 = m/s 其中 ? = 1 11( / )tg Z m d? = 1 (6 / )tg ? ? = 39。 306 179。 4)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 m2d1? 239。 2)選擇材料 蝸桿采用 45 鋼，齒面淬火，硬度為 45～ 50HRC；蝸輪用鑄錫磷青銅 ZCuSn10Pb1，金屬模鑄造， 39。 m（《袖珍機械師設(shè)計手冊》 P10781079）。因此，對 XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床，從使用和經(jīng)濟效率角度來看，容量為 6 的刀庫就可滿足要求了。由于帶自動換刀裝置的數(shù)控機床主要是在多品種、單件小批生產(chǎn)時使用，因而應(yīng)根據(jù)廣泛的工藝統(tǒng)計，依大多數(shù)工件加工時需要的刀具數(shù)來確定刀庫容量。首先把加工過程中需要使用的全部刀具安裝在標(biāo)準(zhǔn)的刀柄上，在機床外進(jìn)行尺寸預(yù)調(diào)后，按一定的方式裝入刀庫。由 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺銑床推薦使用的最大切削范圍可知，當(dāng)銑切鋼時，銑刀直徑為 ? 100 mm。 m 1000 機床外形尺寸（長 179。 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。同步齒形帶可張緊以減少傳動間隙，噪聲亦可降低。各有 50 組刀具長度、半徑長度補償。 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺銑床及其主要參數(shù) XKA5032A 型數(shù)控立式升降臺銑床是一種使用范圍廣泛的機床，根據(jù)用戶要求，配置國內(nèi)外（ OSPU10M、 SIEMENS802D、華中Ⅰ號）先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)，可手動或自動操作。 刀庫的類型按刀庫的結(jié)構(gòu)形式可分為：圓盤式刀庫、鏈?zhǔn)降稁?、箱型式刀?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。各個主軸頭上預(yù)先 6 裝有各工序加工所需要 的旋轉(zhuǎn)刀具，當(dāng)收到換刀指令時 ,各主軸頭依次地轉(zhuǎn)到加工位置，并接通主運動使相應(yīng)的主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn)，而其他處于不加工位置上的主軸都與主運動脫開。這種裝置主要可以分為以下幾種形式 。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）。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堋? 控制機床運動的坐標(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，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(biāo)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(biāo)聯(lián)動。即出除了工件與轉(zhuǎn)盤貼合的定位面外，其它表面都可以在一次安裝中進(jìn)行加工。 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(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。 未來數(shù)控機床的類型將更加多樣化，多工序集中加工的數(shù)控機床品種越來越多；激光加工等技術(shù)將應(yīng)用在切削加工機床上，從而擴大多工序集中的工藝范圍；數(shù)控機床的自動吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 － 3 － 化程度更加提高，并具有多種監(jiān)控功能，從而形成一個柔性制造單元，更加便于納入高度自動化的柔性制造系統(tǒng)中。 關(guān)鍵詞 數(shù)控銑床；自動換刀裝置；刀庫；換刀機械手 目錄 目錄應(yīng)獨立成頁，包括論文中全部章、節(jié)的標(biāo)題及頁碼。此外，裝刀時必須十分謹(jǐn)慎，如果刀具不按順序裝在刀庫中，將會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。首先把加工過程中需要使用的全部刀具安裝在標(biāo)準(zhǔn)的刀柄上，在機床外進(jìn)行尺寸預(yù)調(diào)后，按一定的方式裝入刀庫。 26 自動換刀裝置的液壓系統(tǒng)原理圖 22 機械手的自動 換刀過程的動作順序 19 確定刀具的選擇方式 18 夾緊機構(gòu)插銷剪切強度的校核 13 刀庫轉(zhuǎn)位機構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動的設(shè)計 9 刀庫的設(shè)計 6 刀庫占地面積小 6 自動換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求 3 臥式數(shù)控銑床 2 設(shè)計說明書正文 s choosing knife is before process, will process the knife that spare parts need to have to request to be one by one in order in the knife set of insert the