【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 動(dòng)作，控制電磁閥使壓緊油缸上腔 10通過(guò)油孔 2進(jìn)壓力油?；钊?3帶動(dòng)工作臺(tái) 1下降，鼠齒盤 6及 7在新的位置重新嚙合，并定位壓緊。 油缸下腔 11的回油經(jīng)過(guò)節(jié)流閥，以限制工作臺(tái)的下降速度，保護(hù)齒面部 分 受沖擊。 4)分度活塞退回 當(dāng)分度工作臺(tái) 1下降時(shí)，通過(guò)推桿 8和 9的作用，使微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。分度油缸右腔 20通過(guò)油孔 21進(jìn)壓力油，活塞齒條 22退回原處。因?yàn)閮?nèi)齒輪 13已與齒輪 12脫開(kāi)， 工作臺(tái)保持 靜止?fàn)顟B(tài)。齒輪 12順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)時(shí)，帶著擋塊 15集 16回到原處，準(zhǔn)備下一次分度。當(dāng)擋塊 15離開(kāi)推桿 18，而使微動(dòng) 開(kāi) 關(guān)復(fù)位時(shí)，必須通過(guò)維持電路保證工作臺(tái)始終處于壓緊狀態(tài)。 定位銷式分度工作臺(tái)的分度精度主要由定位銷和定位孔的尺寸精度決定，最高可達(dá)177。 5分。為適應(yīng)大多數(shù)的加工要求，應(yīng)當(dāng)盡可能提高最常使用的 180度分度銷孔的坐標(biāo)精度，而其他角度（如 45度、 90度和 135度）可以適當(dāng)降低。 鼠齒盤式分度工作臺(tái)和其他分度工作臺(tái)相比，具有重復(fù)定位精度高、定位剛度好和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 等優(yōu)點(diǎn)。鼠齒盤不僅磨損小，而且微量的磨損反而會(huì)自動(dòng) 的將 分度誤差均勻化 。 齒盤定位的分度工作臺(tái)能達(dá)到很高的精度 ,一般為 177。 3″ ,而最高可達(dá) 177。 ″ ,能承受很大的外載荷 ,定位剛度高 ,精度保持性好 ,具有自動(dòng)定心作用 ,轉(zhuǎn)軸配合間隙并不影響其定心精度。實(shí)際上 ,由于齒盤嚙合脫開(kāi)相當(dāng)于兩齒盤對(duì)研過(guò)程。因此 ,隨著使用時(shí)間的延續(xù)，定位精度還有進(jìn)一步提高的趨勢(shì)， 目前除廣泛應(yīng)用于數(shù)控 車 床以外，還用在各種加工和測(cè)量裝置中。但它的缺點(diǎn)是鼠齒盤的制造精度要求很高，需要某些專用加工設(shè)備，尤其是最后一道的齒面研磨工序（一般 采用兩齒盤對(duì)碰研磨），通常要花費(fèi)幾小時(shí)。此外， 它不能進(jìn)行任意的分度運(yùn)動(dòng)。 4 數(shù)控車床 刀架模塊 化設(shè)計(jì) 數(shù)控 車 床的誕生對(duì)提高生產(chǎn)率、改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量以及改善勞動(dòng)條件等方面已經(jīng)發(fā)揮了重要的作用。為了進(jìn)一步減少費(fèi) 用和 切削時(shí)間，數(shù)控 車 床正朝著在一臺(tái)數(shù)控 車 床的一次裝夾中完成多工序的方向發(fā)展。這類機(jī)床必須帶有自動(dòng)回轉(zhuǎn)換 刀 系統(tǒng)， 通常稱為數(shù)控加工中心 車 床，簡(jiǎn)稱加工中心。實(shí)際上，數(shù)控 車 床上的自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架就是一種最簡(jiǎn)單的自動(dòng)換 刀 裝置。所不同的是在加工中心出現(xiàn)后，進(jìn)一步發(fā)展和完善了各類回轉(zhuǎn)性刀具的自動(dòng)換 刀 操作，以滿足復(fù)雜零件加工需 要。除了自動(dòng)更換單上海水產(chǎn)大學(xué) 20xx屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 數(shù)控車床結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 共 31 頁(yè) 把刀具外，目前按照工藝和生產(chǎn)率 的需要已經(jīng)發(fā)展到可以在大型加工中心上自動(dòng)更換整個(gè)多軸箱和主軸頭。 自動(dòng)換刀系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足換刀時(shí)間短、刀具重復(fù)定位精度高、足夠的刀具存儲(chǔ)量、刀庫(kù)占地面積小以及安全可靠等基本要求。 自動(dòng)換刀裝置 各類數(shù)控 車 床的自動(dòng)換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于 車 床的形式、工藝范圍及刀具的種類和數(shù)量等。這種裝置主要可以分為以下幾種形式： 系統(tǒng) 數(shù)控車床上使用的回轉(zhuǎn)刀架是一種最簡(jiǎn)單的自動(dòng)換刀裝置。根據(jù)不同加工對(duì)象，可以設(shè)計(jì)成四方刀架和六角刀架等多種形式?；剞D(zhuǎn)刀架 上分別裝著四把、六把或更多的刀具，并按數(shù)控裝置的指令轉(zhuǎn)位換刀。 回轉(zhuǎn)刀架在結(jié)構(gòu)上必須具有良好的強(qiáng)度和剛 度 ，以承受粗加工時(shí)的切削抗力。由于車削加工精度在很大程度上取決于它的刀尖位置，對(duì)于數(shù)控車床來(lái)說(shuō)，加工過(guò)程是自動(dòng)完成的，因此，更有必要選擇可靠的刀具定位 傳 感和合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位之后， 具有盡可能 高的重復(fù)定位精度（一般為 ～ ）。 圖 ，它適用于盤類零件的加工。在加工軸類零件時(shí)，可以換用四方回轉(zhuǎn)刀架。由于兩者底部的安裝尺寸相同，更換刀架十分方 便。 上海水產(chǎn)大學(xué) 20xx屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 數(shù)控車床結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 共 31 頁(yè) 圖 數(shù)控車床六角回轉(zhuǎn)刀架 6活塞； 2刀架體； 3缸體； 4中間套； 5空套齒輪； 7齒輪； 8齒條； 9圓柱固定插銷； 10定位活動(dòng)插銷； 11推桿； 12觸頭 上海水產(chǎn)大學(xué) 20xx屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 數(shù)控車床結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 共 31 頁(yè) 回轉(zhuǎn)刀架的全部動(dòng)作有液壓系統(tǒng)通過(guò)電磁換向閥和順序閥進(jìn)行控制。它的動(dòng)作分為四個(gè)步驟： 1） 刀架抬起 當(dāng)數(shù)控車床裝置發(fā)出換刀指令后，壓力油由 A孔 進(jìn)入壓緊油缸的下 腔 ，活塞 1上升，刀架 2抬起使定位活動(dòng)銷 10與固定插銷 9脫開(kāi)。同時(shí)， 活塞桿下端的端 齒 離合器與空套齒輪 5結(jié)合。 2）刀架轉(zhuǎn)位 當(dāng)?shù)都芴鹬螅瑝毫τ蛷?C孔 進(jìn)入轉(zhuǎn)位油缸左腔，活塞 6向右移動(dòng)，通過(guò)連接板帶動(dòng)齒條 8移動(dòng)，使空套齒輪 5作逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)端齒離合器使刀架轉(zhuǎn)過(guò) 60度。 活塞的行程應(yīng)等于齒輪 5節(jié)圓周長(zhǎng)的 1/6，并 由 限位開(kāi)關(guān)控制。 3）刀架壓緊 刀架轉(zhuǎn)位之后，壓力油從 b孔 進(jìn)入壓緊油缸得上腔，活塞 1帶動(dòng)刀架體 2下降。件 3的底盤上精度 地 安裝著六個(gè)帶斜鍥的圓柱固定插銷 9，利用活動(dòng)插銷 10消除 定位銷與孔之間的間隙，實(shí)現(xiàn)翻靠定位。刀架體 2下降時(shí)，定位活動(dòng)插銷 10與另 一個(gè)固定插銷 9卡緊，同時(shí)件 3和件 4的錐面接觸，刀架在新的位置定位并壓緊。這時(shí)，端齒離合器與空套齒輪 5脫開(kāi)。 4）轉(zhuǎn)位 油缸 復(fù)位 刀架壓緊之后，壓力油從 D孔 進(jìn)入轉(zhuǎn)位油缸右腔 ，活塞 6帶動(dòng)齒條復(fù)位，由于此時(shí)端齒離合器已脫開(kāi) ，齒 條帶動(dòng)齒輪 7在軸上空轉(zhuǎn)。 回轉(zhuǎn)刀架除了采用液壓缸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)位和定位銷定位以外，還可以采用電機(jī) —— 馬氏機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位和鼠齒盤定位，以及其他轉(zhuǎn)位 和 定位機(jī)構(gòu)。 帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)有刀庫(kù)和刀具交換機(jī)構(gòu)組成，目前它是加工中心 車 床上應(yīng)用最廣泛的換刀方法。 換刀 時(shí) 先在刀庫(kù)中進(jìn) 行選刀，并 由 刀具交換裝置從刀庫(kù)和主軸上取出刀具，在進(jìn)行刀具交換之后，將新刀具 裝入 主軸，把舊刀具放回刀庫(kù)。 存放刀具的刀庫(kù)具有較大的容量，它既可安裝在主軸箱的側(cè)面或上方，也可作為單獨(dú)部件安裝到機(jī)床以外，并由搬運(yùn)裝置運(yùn)送刀具。 刀庫(kù)可以存放數(shù)量很大的刀具，因而能夠進(jìn)行復(fù)雜零件的多工序加工，這樣就明顯 地 提高了加工中心的適應(yīng)性和加工效率。 但這種換刀方式的整個(gè)工作過(guò)程動(dòng)作較多，即 延長(zhǎng) 了換刀時(shí)間，又 使系統(tǒng)變得更為復(fù)雜，降低了工作可靠性。 為了縮短換刀時(shí)間，另一種帶刀庫(kù)的多主軸換刀系統(tǒng)（如圖 ） ， 在轉(zhuǎn)塔 頭的一根主軸進(jìn)行加工時(shí)（圖、圖 ), 圖 帶刀庫(kù)的多主軸換刀系統(tǒng) 上海水產(chǎn)大學(xué) 20xx屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 數(shù)控車床結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 共 31 頁(yè) 另一根主軸處于換刀 位置 ， 由 刀具交換裝置換刀， 待本 工序加工完畢之后，轉(zhuǎn)塔頭回轉(zhuǎn)并交 換 主軸。這種換刀方式最大限度 地 縮短了由換刀 引起的機(jī)床停頓時(shí)間，提高了生產(chǎn)率。圖 六角轉(zhuǎn)塔頭換刀裝置，除了裝有可換的小尺寸刀具外，在其他軸上還裝有 為數(shù)不多的幾 種 較大尺寸的刀具，這些 刀 具不 經(jīng)過(guò) 刀庫(kù)，而是直接固定在主軸上，通過(guò)轉(zhuǎn)位進(jìn)行交換。這將有助于簡(jiǎn)化刀庫(kù)和刀具交換裝置。 刀庫(kù)及 換刀 方式 的設(shè)計(jì) 刀庫(kù)是自動(dòng)換刀裝置中最主要的部件之 一，其容量、布局及具體結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)有很大影響。 圖 常用的刀庫(kù)形式 根據(jù)刀庫(kù)所需要的容量和取刀方式，可以 將 刀庫(kù)設(shè)計(jì)成多種形式。圖 53里除了常用的幾種。圖～ d是單盤式刀庫(kù)，為適應(yīng) 車 床主軸的布局，刀庫(kù)的刀具 軸線 可以按不同的方向配置。單盤式刀庫(kù)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，取刀也較為方便， 因此應(yīng)用最為廣泛。 將之模塊化設(shè)計(jì)一定有利于提高生產(chǎn)效率。 在 設(shè)計(jì) 多工序自動(dòng)換刀數(shù)控 車 床，因當(dāng)合理的確定刀庫(kù)的容量。根據(jù)對(duì)車削、銑削和鉆削所需刀具數(shù)的統(tǒng)計(jì)，繪成了圖 54的曲線。 曲線表明，在加工過(guò)程中經(jīng)常使用的刀具數(shù)目并不很多，對(duì)于鉆削加工， 用 14把刀具就能完成約 80%的工件加工，即使要求完成 90%的工件，用 20把刀具也已足夠。對(duì)于銑削加工，需要的刀具數(shù)量更少，用 4把 銑刀就能完成 約 90%的工件加工。如果不從實(shí)際加工需要出發(fā)，盲目的加大刀庫(kù)容量，將會(huì)使刀庫(kù)的利用率很低，結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，造成很大的浪費(fèi)。從使用的角度來(lái)看， 刀庫(kù)的容量一般 取 10～ 60，但隨著加工工藝的發(fā)展，目前刀庫(kù)的容量似乎又進(jìn)一步增大的趨勢(shì)。 式 圖 54 刀庫(kù)刀具數(shù)與能加工工件比率關(guān)系 上海水產(chǎn)大學(xué) 20xx屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 數(shù)控車床結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 共 31 頁(yè) 數(shù)控車床的自動(dòng)換刀裝置中，實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)與機(jī)床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。刀具的交換方式和它們的具體結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)床的生產(chǎn)效率和工作可靠性有著直接的影響。 采用機(jī)械手進(jìn)行刀具交換的方式應(yīng)用的最為廣泛，這是因?yàn)闄C(jī)械手換刀有很大的靈活性， 而且可以減少 換刀時(shí)間 。在各種類型的機(jī)械手中，雙臂機(jī)械手集中的體現(xiàn)了以上的優(yōu)點(diǎn)。在刀庫(kù)遠(yuǎn)離機(jī)床主軸的換刀裝置中。除了機(jī)械手以外，還必須帶有中間搬運(yùn)裝置。 雙臂機(jī)械手中最常用的幾種結(jié)構(gòu)如圖 ，它們分別是鉤手（圖 ）、抱手（圖 ） 、伸縮手（圖 ） 、和叉手（圖 )。這幾種機(jī)械手能夠完成抓刀，拔刀、回轉(zhuǎn)、插刀以及返回等全部動(dòng)作。為了防止刀具 掉 落，各機(jī)械手的活動(dòng)抓都必須帶有自鎖機(jī)構(gòu)。由于雙臂回轉(zhuǎn)機(jī)械手 (圖～ c） 的動(dòng)作比較簡(jiǎn)單，而且能夠同時(shí)抓取和裝卸機(jī)床主軸和刀庫(kù)中的刀具，因此換刀時(shí)間可以進(jìn)一步縮短。 圖 雙臂機(jī)械手換刀結(jié)構(gòu) 根據(jù)各類機(jī)床的需要，自動(dòng)換刀數(shù)控 車 床所用的刀具的刀柄基本上都是圓錐形的。 為了使機(jī)械手能可靠的 抓取刀具，刀柄必須有合理的夾持部分，而且刀柄必須標(biāo)準(zhǔn)化。 V形 槽夾持結(jié)構(gòu)適用于圖， 這是由于機(jī)械手爪的形狀 和 V形槽能很好的吻合。 使刀具能保持準(zhǔn)確的軸向和徑向 位置 ，從而提高了裝刀的重復(fù)定位精度。 5 數(shù)控車床 主軸 組件 模塊 化設(shè)計(jì) 上海水產(chǎn)大學(xué) 20xx屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 數(shù)控車床結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 共 31 頁(yè) 主軸部件是整個(gè) 車 床的重要部件之一，通常由主軸、主軸軸承和安裝在主軸上的傳動(dòng)件等組成。機(jī)床工作時(shí)，由主軸帶動(dòng)工件直接參與表面的成形運(yùn)動(dòng)。主軸部件的性能對(duì)加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率有著重要的影響。通過(guò)對(duì) 車 床精度、工藝性、經(jīng)濟(jì)性等多方面的綜合考慮，所確定的 數(shù)控車床的主軸部件。 主軸的主要參數(shù)和結(jié)構(gòu)分析 設(shè)計(jì)要求；主軸最高轉(zhuǎn)速為 3000r/min，主電機(jī)功率為 ， 最大主切削力為 3503 N。 (1)主軸前軸承軸徑 D1：依據(jù)圖 D1N統(tǒng)計(jì)曲線，圖中曲線 I適合剛度強(qiáng)而最高轉(zhuǎn)速低的車床，曲線Ⅱ適合高轉(zhuǎn)速車床。按曲線 I，取 D。 =65 mm。 圖 D1N統(tǒng)計(jì)曲線 (2)主軸后軸承軸徑 D2 ：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 D2 =(0． 7～ 0． 8)D1，取 D2=50 mm。 (3)主軸的平均直徑 D：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 D2=(1． 1～ 1． 5)D或 Dl=(0． 85～ 0． 9)D，取 D=60 mm。 (4)主軸的內(nèi) 孔直徑 d：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 dmax， 取 d=26 mm。 (5)主軸的跨距 ：一般情況下，主軸跨距 L =(0． 75— 1． 5)Lo，其中 Lo為最佳跨距。因受旋轉(zhuǎn)精度的影響， Lomin=； 因受主軸部件剛度的影響， Lomax=5ɑ或 Lomax=4D1。根據(jù)結(jié)構(gòu)需要和所述公式的匹配，取 L=300mm。 （ 主軸的懸伸量 ɑ：主軸頭部已標(biāo)準(zhǔn)化，在滿足結(jié)構(gòu)要求的情況下，盡可能地使懸伸量小，以確保主軸的剛性 ，故取 ɑ=65mm。 ） 1）主軸部件的端部結(jié)構(gòu) 對(duì)于數(shù)控車 床 主軸，因?yàn)樵谒膬?端安裝著結(jié)構(gòu)笨重的動(dòng)力卡盤盒夾緊油缸，主軸剛度必須進(jìn)一步提高，并應(yīng)設(shè)計(jì)合理的聯(lián)接端以改善動(dòng)