【正文】 knife database according to the craft, the sequence can39。可知數(shù)控銑床用 4 把刀就可完成大多數(shù)的銑削加工。 刀具按預(yù)定工序的先后順序插入刀庫的刀座中，使用時(shí)按順序轉(zhuǎn)到取刀位置。它是多工序數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用最廣泛的換刀裝置，其整個(gè) 換刀過程比較復(fù)雜。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。一般來說，這種機(jī)械手用于刀庫刀座軸線與機(jī)床主軸軸線垂直，刀庫為徑向存取刀具形式的自動(dòng)換刀裝置，因此，在 XKA5032A/C 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。 2 數(shù)控銑床的分類 4 數(shù)控銑床的功能 5 回轉(zhuǎn)刀架換刀形式 6 刀具換刀時(shí)間短 19 刀庫的定位與刀具的松夾 23 機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設(shè)計(jì) 27 第 3 章 典型零件的設(shè)計(jì) 29 聯(lián)軸器 34 附 錄 因?yàn)?XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床外形及其他性能參數(shù)等均與 THK6363 型自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床相似，所以本機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)將仿效THK6363 型自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床換刀裝置，設(shè)計(jì)成采用軸向放置的鼓盤式刀庫形式和回轉(zhuǎn)式雙臂機(jī)械手組成。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。 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床品種日益增多，有車床、銑床、鏜床、鉆床、磨床、齒輪加工機(jī)床和電火花加工機(jī)床等。 從機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)控制的坐標(biāo)數(shù)量來看，目前 3 坐標(biāo)數(shù)控立式銑床仍占大多數(shù)?？梢允∪ピS多專用夾具或?qū)Ｓ媒嵌瘸尚豌姷?。不同的機(jī)床其變速功能與范圍也不同。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)。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。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?；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。 帶刀庫的自動(dòng)換刀形式 帶刀庫的自動(dòng)換刀形式主要是由刀庫和刀具交換 裝置組成。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。每次開機(jī)無須回零，簡(jiǎn)化機(jī)床操作。 XKA5032A/C 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，也適用于軍工部門。主軸的軸向位置可調(diào)整，連同套筒一起作軸向伸出。 寬） mm 320179。 2055179。初估最大直徑刀具的重量為 8kgf。 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床主軸箱上方?jīng)]有好的安裝位置，安裝在機(jī)床外又要增加刀具運(yùn)輸時(shí)間，降低效率，所以安裝在機(jī)床側(cè)面最合適，有些部件交錯(cuò)的地方，作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 圖 31 為刀庫容量與機(jī)床能加工工件的比率統(tǒng)計(jì)曲線。 刀庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 如刀庫裝配圖所示，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，直流伺服電動(dòng)機(jī)接通，其運(yùn)動(dòng)經(jīng)過十字聯(lián)軸器、波傳動(dòng)減速器、套筒式聯(lián)軸器、蝸 桿、蝸輪后，再經(jīng)花鍵聯(lián)接傳到刀盤上，刀盤帶動(dòng)刀座上的 6 個(gè)刀套轉(zhuǎn)動(dòng)，完成選刀動(dòng)作。m的液壓馬達(dá)經(jīng)諧波減速器驅(qū)動(dòng)。 3)確定主要參 數(shù) 蝸桿蝸輪傳動(dòng)，以蝸桿為主動(dòng)，蝸輪為從動(dòng)。m 其中 n1 =3000/100=30(r/min) b)載荷系數(shù) K= c)許用接觸應(yīng)力 2HP? 2HP? = 39。 8=179。 d)蝸輪齒形系數(shù) FSY = e)按蝸輪當(dāng)量齒數(shù) 2VZ = 2Z / 3cos? =36/ 3 39。cos28148 = mm； j)蝸輪分度圓齒厚 2s 2s = m? =? ? = mm。m＞ T0=8N mm； ? —— 各齒間載荷不均勻系數(shù)，通常取 ? = ，此處取 ? =； z—— 齒數(shù)，此處 z=6； gh —— 齒的工作高度（ mm），對(duì)漸開線花鍵， gh =m,此處 m為模數(shù)， 且取 m=； gL —— 齒的工作長(zhǎng)度（ mm），此處 gL =48mm； mD —— 平均直徑（ mm），對(duì)漸開線花鍵，此處 mD =d=26mm。在刀庫中選擇刀具通常采用兩種方式。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。 在以上確定刀庫容量時(shí)已經(jīng)討論可知數(shù)控銑床用 4 把刀就可完成大多數(shù)的銑削加工。當(dāng)液壓缸 4 通油后，將導(dǎo)柱 3 拉出，使銷 2 退出，此時(shí)刀具在刀座上處于自由狀態(tài)，控制刀具固定裝置的液壓缸 4 有兩個(gè)，一個(gè)和定位銷在一起，自動(dòng)換刀時(shí)用，另一個(gè)在靠近立柱方向，用于刀庫手動(dòng)裝卸刀。對(duì)機(jī)械手的具體要求是迅速可靠，準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。 換刀機(jī)械手的工作原理 下面是以在 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的自動(dòng)換刀裝置中采用這種上機(jī)械手換刀的工作原理。 回轉(zhuǎn)動(dòng)作：液壓缸 2 中的齒條輪通過齒輪帶動(dòng)回轉(zhuǎn)軸 4 轉(zhuǎn)動(dòng)。 選刀即刀庫按照選刀命令（或信息）自動(dòng)將要用的刀具移動(dòng)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。 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。如圖 29（ a）所示。碟形彈簧 7 及拉桿 杠桿 活動(dòng)爪 10 來實(shí)現(xiàn)。機(jī)械手臂 1 形狀對(duì)稱。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。這種換刀系統(tǒng)多為中、小型加工中心采用。其控制過程示意圖如下： 刀庫的定位是由接近開關(guān)使直流伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，然后由雙向液壓帶動(dòng)定位銷 6，插入刀座 5 上的定位孔，實(shí)現(xiàn)精確定位。當(dāng)某把刀具（或刀座）的代碼與 20 數(shù)控指令相符合時(shí)，該把刀具被選中，刀庫將刀具送到換到位置，等待機(jī)械手來抓取。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。 插銷材料為 45 鋼， [? ]=60MPa,直徑 d=6mm。已知所用的花鍵類型為漸開線花鍵 d=26mm,以下對(duì)其進(jìn)行必要的強(qiáng)度計(jì)算。 由于摩擦損耗的功率 fP = 1P （ 1? ） kW,則產(chǎn)生的熱流量（單位為 1W=1j/s） 為 1H =1000 1P （ 1? ） W 式中 1P 為蝸桿傳遞的功率（單位： kW）。28148 /120 = g)許用彎曲應(yīng)力 2FP? 2FP? = 39。 按表 18— 3 查得模數(shù) m=(mm), d1= (mm) (m2d1值應(yīng)大 于計(jì)算值 ) 5)驗(yàn)算滑動(dòng)速度 SV a)計(jì)算蝸桿速度 1V 1V = 1160 1000dn???? = 3060 1000???? = m/s b)計(jì)算滑動(dòng)速度 SV SV = 1V / cos? =39。 2HP? =220 MPa, 估計(jì)滑動(dòng)速度 SV 5m/s，用浸沒潤(rùn)滑 ,則由 (參考文獻(xiàn) 11) (P972 圖 18— 2)查得滑動(dòng)速度影響系數(shù) VSZ =, NZ =（其中 LZ =60a 2n t=60ⅹ 1179。 6=36。 己知直流伺服電動(dòng)機(jī) 1的功率為 ,轉(zhuǎn)速為 3000R/MIN,諧波傳動(dòng)減速器 2的傳動(dòng)比為 80%,1 經(jīng) 2 減速后驅(qū)動(dòng)蝸桿 3,蝸桿為主動(dòng) ,蝸輪為從動(dòng) ,要求傳動(dòng)此為 6,單向旋轉(zhuǎn) ,單班工作制 ,預(yù)計(jì)壽命為 5 年 . 圖 25刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)傳動(dòng)圖 1)選擇蝸桿傳動(dòng)類型 根據(jù) GB10085— 88 的推薦，采用漸開線蝸桿（ ZI）。 采用型號(hào)為 90SZ03 的 SZ系列電磁式直流伺服電動(dòng) 機(jī)，其基本參數(shù)為：功率 ，轉(zhuǎn)速 3000R/MIN（《袖珍機(jī)械師設(shè)計(jì)手冊(cè)》 P1275）；降速傳動(dòng)裝置型號(hào)為 XB350100A 的扁平式諧波傳動(dòng)減速器，其基本參數(shù)為：輸入功率，輸出轉(zhuǎn)矩 18N178。由圖可知， 4 把銑刀可完成加工工件的 95％左右的銑削工藝， 10 把孔加工刀具可完成 70％的鉆削工藝， 14 把刀的容量就可完成 70％以上工件的鉆銑工藝，配有 14— 40 把刀具的刀庫就能夠滿足 70％ 95％工件的加工需要。 確定刀庫容量 決定刀庫容量時(shí)，首先要考慮加 工工藝的需要，同時(shí)還要調(diào)查分析同類型、相近規(guī)格的自動(dòng)換刀機(jī)床的刀庫容量及其發(fā)展趨勢(shì)。它是多工序數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用最廣泛的換刀裝置，其整過換刀過程比較復(fù)雜 。銑刀直徑 ? 250mm，齒數(shù) 14； 銑切寬度 150mm，銑切深度 mm；主軸轉(zhuǎn)速 r/min，進(jìn)給量 300mm/min 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?，耐用度高? 主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 18 主軸轉(zhuǎn)速范圍 r/min 30～ 1500 工作臺(tái)進(jìn)給級(jí)數(shù) 無級(jí) 縱、橫向進(jìn)給范圍 mm/min 6～ 3200 垂向進(jìn)給范圍 mm/min 3～ 1600 縱、橫向快進(jìn)速度 mm/min 6000 垂向快進(jìn)速度 mm/min 3000 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) － 9 － 主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率 kw 主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min 1440 工作臺(tái)最大承載重量 kg 320 主軸最大扭矩 N178。 潤(rùn)滑系統(tǒng)自動(dòng)潤(rùn)滑站配以遞進(jìn)式分油器，對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌副、滾珠絲杠副及齒輪副等進(jìn)行自動(dòng)的定時(shí)定量潤(rùn)滑，每次加油量和兩次間的時(shí)間間隔都是可調(diào)的，力求保證每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)的合理油量。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)。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。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。這種帶刀庫的自動(dòng)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。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(dòng)換刀。 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。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。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。此外，多坐標(biāo)數(shù)控銑床的主軸可以繞 X、 Y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。當(dāng)立、臥兩用數(shù)控銑床增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤后，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的“五面加工”。但隨之而來的是機(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。 隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)日益趨向于小型化和多功能化，具備完善的自診斷功能；可靠性也大大提高；數(shù)控系統(tǒng)本身將普遍實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程。一般來 2 說，這種機(jī)械手用于刀庫刀座軸線與機(jī)床主軸軸線垂直，刀庫為徑向存取刀具形式的自動(dòng)換刀裝置，因此，在 XKA5032A/C 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。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。它是多工序數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用最廣泛的換刀裝置，其整個(gè) 換刀過程比較復(fù)雜。 31 致 謝 30 托