【正文】 ................ 7 XK713 立式數(shù)控床身銑床及其主要參數(shù) ............................................................ 7 其主要結(jié)構(gòu)特點 .............................................................................................. 8 其主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù) .................................................................................. 9 初定 其自動換刀裝置的設(shè)計參數(shù) ....................................................................... 10 確定其自動換刀裝置的形式 ............................................................................... 11 第三章 刀庫的設(shè)計形式 ............................................................................................ 13 確定刀庫容量 ....................................................................................................... 13 確定刀庫形式 ....................................................................................................... 14 刀庫結(jié)構(gòu)設(shè)計 ....................................................................................................... 14 初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩及選定電機(jī) ........................................................................... 16 刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計 ........................................................................................... 17 確定刀具的選擇方式 ........................................................................................... 17 第四章 刀具交換裝置的設(shè)計形式 .......................................................................... 18 確定換刀機(jī)械手形式 ........................................................................................... 18 換刀機(jī)械手的工作原理 ....................................................................................... 21 機(jī)械手的 自動換刀過程的動作順序 ................................................................... 21 機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設(shè)計 ................................................................... 24 自動換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求 ........................................................................... 25 主軸準(zhǔn)停裝置 ................................................................................................ 25 換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試 ............................................................................ 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（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。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。 兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)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(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。 數(shù)控機(jī)床具有廣泛的適應(yīng)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(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。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。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，而且可以實現(xiàn)在一次安裝中，通過轉(zhuǎn)盤改變工位，進(jìn)行“四面加工”。 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。要實現(xiàn)連續(xù)加工直線變斜角工件，應(yīng)實現(xiàn)四坐標(biāo)聯(lián)動。 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(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?；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。 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。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。機(jī)床本身并不帶自動換刀裝置。 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。 同步齒形帶可張緊以減少傳動間隙，噪聲亦可降低。 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。 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。 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（論文） 13 第三章 刀庫的設(shè)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(jié)構(gòu)對數(shù)控機(jī)床的性能有很大影響。對自動換刀數(shù)控機(jī)床的刀庫容量，有關(guān)資料曾對 15000 個零件進(jìn)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。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，且該電機(jī)可用信號電壓進(jìn)行無級調(diào)速。 刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計 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 。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)。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。該法不需要刀具識海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 別裝置，驅(qū)動控制也比較簡單，工作可靠。對機(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 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。 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。 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。 機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設(shè)計 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。因此，可在主軸上安裝電氣控制的主軸準(zhǔn)停裝置以實現(xiàn)主軸準(zhǔn)停功能。 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，實現(xiàn)換刀。 海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)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。 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。 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 》、《 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 》、《 儀器制造技術(shù) 》