【正文】 北京 ： 清華大學(xué)出版社， 2021 。 最后，在此對(duì)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中， 我要特別感謝我的指導(dǎo)老師 吳新躍教授海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 和余麗 老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo) ，他們對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度也是我學(xué)習(xí)的好榜樣，使我受益匪淺，在此表示衷心的感謝！ 32 參考文獻(xiàn) [1]黃華梁 ,彭文生 .機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) [M].北京 :高等教育出版 社 ,1995. [2]董景新 ,趙長(zhǎng)德 .機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021. [3]耿國(guó)卿 .數(shù)控銑床及加工中心 [M]. 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021. [4]李峻勤 ,費(fèi)仁元 .數(shù)控機(jī)床及其使用與維修 [M].北京 :國(guó)防工業(yè)出版社 ,2021. [5]張柱銀 ,陳思義 ,明興祖 .數(shù)控原理與數(shù)控機(jī)床 [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021. [6]天津大學(xué) 曲興華 .儀器制造技術(shù) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021. [7]王愛玲 ,白思遠(yuǎn) .現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床 [M].北京 :國(guó)防工業(yè)出版社 ,2021. [8] 趙曉明 .數(shù)控機(jī)床的新技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展 [J].設(shè)備管理與維修， 2021 [9]何存興 ,張鐵華 .液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)第二版 [M].湖北 :華中科技大學(xué)出版社 ,2021. [10]朱龍根 .簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021. [11]王可 .實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].遼寧 : 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 ,1999. [12]機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 編寫組，機(jī)應(yīng)設(shè)計(jì)手冊(cè)（ 3）北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1986 [13]范俊廣 .數(shù)控機(jī)床及其應(yīng)用。這是決定畢業(yè)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵階段，我必須在再次認(rèn)真檢查設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，認(rèn)真論證我設(shè)計(jì)的自動(dòng)換刀裝置的工作原理、可行性、可靠性以及不足之處等等，為答辯作好充分的準(zhǔn)備。經(jīng)過這一階段的學(xué)習(xí)，我對(duì)數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)換刀裝置的類別、工作原理及其電液控制方面有了大體的認(rèn)識(shí)，這為接下來最主要的具體設(shè)計(jì)階段打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)過程也如我所料，遇到不少的問題。此時(shí)回想過去設(shè)計(jì)的日子，體會(huì)多多，感慨也不少。 4．培養(yǎng)和提高與設(shè)計(jì)群體合作、相互配合的工作能力。 2．融匯、貫通幾年里所學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)理論知識(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)能使我們?cè)谝韵聨讉€(gè)方面有較大提高。 3)主軸箱控制部分 主軸準(zhǔn)停后，主軸箱內(nèi)的刀具自動(dòng)卡緊裝置實(shí)現(xiàn)松開與鎖刀功能，基其松刀、鎖刀動(dòng)作也是由一個(gè) 3 位 4 通電磁閥 YV4 控制，當(dāng) Y4在右位接通時(shí)，實(shí)現(xiàn)松刀動(dòng)作，而當(dāng) Y4在左俠接通時(shí)，則實(shí)現(xiàn)鎖刀動(dòng)作。的回轉(zhuǎn)動(dòng)作，接著是插刀動(dòng)作，最后是機(jī)械手的手爪退出換刀位置完成整個(gè)換刀過程，機(jī)械手拔刀、插刀動(dòng)作是由一個(gè) 3位 4通電磁閥 YV5 控制，當(dāng) YV5 在右位接通時(shí)，進(jìn)行插刀動(dòng)作，而當(dāng) YV5 在左位接通時(shí)，則實(shí)現(xiàn)拔刀動(dòng)作；機(jī)械手的 180176。刀庫自動(dòng)換 刀時(shí)，由一個(gè) 3位 4通電磁閥 YV1 控制，當(dāng) YV1 在右位接通時(shí)，換刀松開，而當(dāng) YV1在左位接通時(shí)，則實(shí)現(xiàn)換刀鎖緊動(dòng)作。 自動(dòng)換刀裝置換刀動(dòng)作的順序控制過程 在自動(dòng)換刀裝置的整個(gè)換刀過程中，換刀動(dòng)作的控制由刀庫控制部分、換刀機(jī)械手控制部分以及主軸相控制部分三部分組成，它們組成是一個(gè)互相聯(lián)系的系統(tǒng)，以下根據(jù)該自動(dòng)換刀裝置的液壓系統(tǒng)原理圖對(duì)其控制程作一下簡(jiǎn)要說明?？刂崎y采用分散布局、就近安裝 原則，分別裝在刀庫和立柱上。 b)在 Z軸回零換刀前就選好刀 ? N10 G01 X_ Y_ Z_ F_ T02 直線插補(bǔ)，選 T02 號(hào)刀 N11 G28 Z0 M06 Z 軸回零，換 T02號(hào)刀 ? N20 G01 Z_ F_ T03 直線插補(bǔ)，選 T03 號(hào)刀 N30 G02 X_ Y_ I_ J_ F_ 順圓弧插補(bǔ) c)有的加工中心（ TH5632）換刀程序與上略不同 ? 海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 N10 G01 X_ Y_ Z_ F_ T02 直線插補(bǔ)，選 T02 號(hào)刀 ? N30 G28 Z0 T03 M06 Z 軸回零，換 T02號(hào)刀，選 T03號(hào)刀 N40 G00 Z1 N50 G02 X_ Y_ I_ J_ F_ 圓弧插補(bǔ) ? 注：對(duì)臥式加工中心，上面程序的 G28 Z0 應(yīng)為 G28 Y0 。 7)換刀程序 編制方法 a)主軸返回參考點(diǎn)和刀庫選刀同時(shí)進(jìn)行，選好刀具后進(jìn)行換刀。 5)換刀點(diǎn)：多數(shù)加工中心規(guī)定在機(jī)床 Z軸零點(diǎn)（ Z0），要求在換刀前用準(zhǔn)備功能指令（ G28）使主軸自動(dòng)返回 Z0點(diǎn)。 3)為提高機(jī)床利用率，選刀動(dòng)作與機(jī)床加工動(dòng)作重合。安裝最大重量刀具時(shí)，要進(jìn)行多次刀庫到主軸位置的自動(dòng)交換，使機(jī)械手換刀時(shí)做到準(zhǔn)確無誤，無撞擊。 換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試 1)換刀機(jī)械手安裝在主軸箱的左側(cè)面，加工零件時(shí)，換刀機(jī)械手隨主軸箱一起上下運(yùn)動(dòng)。 XK713 立式數(shù)控銑床的自動(dòng)換刀裝置，在每次自動(dòng)裝卸刀具時(shí)，都必須要求主軸準(zhǔn)確地停止在 固定的周向位置上。同時(shí)，由于工藝上的需要，也必須使主軸準(zhǔn)停在固定位置上。 海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 自動(dòng)換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求 主軸準(zhǔn)停裝置 為了傳遞扭矩，在主軸的前端裝有端鍵，當(dāng)?shù)毒叩侗b入錐孔時(shí)，刀柄上的鍵槽位置必須與該鍵對(duì)準(zhǔn)才能裝入。 5。 在自動(dòng)換刀的整個(gè)過程中，各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)均由限位開關(guān)控制，只有前一個(gè)動(dòng)作完成后，才能進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作，從而保證了運(yùn)動(dòng)的可靠性。 3)把卡緊在主軸和發(fā)庫上的刀具松開 4)活塞桿推動(dòng)機(jī)械手下行，從主軸和刀庫 上取出刀具 5)機(jī)械手回轉(zhuǎn) 180176。 2)機(jī)械手抓住主軸和刀庫上的刀具。 換刀動(dòng)作的大致過程為： 1)主軸箱回到最高處（ z 坐標(biāo)零點(diǎn)），同時(shí)實(shí)現(xiàn)“主軸準(zhǔn)?！薄? 機(jī)械手的 自動(dòng)換刀過程的動(dòng)作順序 海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 （ a） （ b） （ c） （ d） 圖 46 換刀機(jī)械手的換刀過程 自動(dòng)換刀裝置的換刀過程由選刀和換刀兩部 分組成。碟形彈簧實(shí)現(xiàn)夾緊，液壓缸實(shí)現(xiàn)松開。 抓刀、松刀動(dòng)作：機(jī)械手對(duì)刀具的夾緊和松開是通過液壓缸 6。從而實(shí)現(xiàn)手臂正向和反向 180176。 伸縮動(dòng)作：液壓缸（圖中未標(biāo)出）帶動(dòng)手臂托架 5 沿主軸軸向移動(dòng)。固定在回轉(zhuǎn)軸 4上，回轉(zhuǎn)軸與主軸成 45176。的斜殼體組成。 該機(jī)械手安裝在主軸的左側(cè)面，隨同主軸箱一起運(yùn)動(dòng)。 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，刀庫為徑海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 向存取刀具形式的自 動(dòng)換刀裝置，因此，在 XK713 立式數(shù)控銑床的自動(dòng)換刀裝置中可采用這種機(jī)械手形式。 上圖是兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖。的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手； 海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 2)兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手 海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 3)兩手平行的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手； 4)雙手交叉式機(jī)械手； 由于不同的數(shù)控機(jī)床（加工中心）的刀庫與主軸的相對(duì)位置不同。 確定換刀機(jī)械手形式 在自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床中，換刀機(jī)械手的形式是多種多樣的，常見的有以下幾種。 機(jī)械手是當(dāng)主軸上的刀具完成一個(gè)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。刀具的交換方式及它們的具體結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)床的工作效率和工作可靠性有直接的影響。無機(jī)械手交換刀具方式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，換刀的可靠性較高；刀庫因結(jié)構(gòu)所限容量不多 。 第四章 刀具交換裝置的設(shè)計(jì)形式 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置中 ,實(shí)現(xiàn)刀庫與機(jī)床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。所以這個(gè)容量為 6 把刀的刀庫，幾乎不存在加工過程中需要重復(fù)利用刀具的情況，所以刀具的選擇方式確定為順序選擇刀具。 刀庫選刀方式一般采用就近移動(dòng)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(shí)，都要向距離換刀最近的方向移動(dòng)，以節(jié)省選刀時(shí)間。任意選擇刀具法的優(yōu)點(diǎn)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。每把刀具（或刀座）都編上代碼，自動(dòng)換刀時(shí)，刀庫旋轉(zhuǎn)，每 把刀具（或刀座）都經(jīng)過“刀具識(shí)別裝置”接受識(shí)別。 2)任意選擇刀具 任意選擇刀具的換刀主要有三種編碼方式：刀套 (刀座 )編碼、刀具編碼、記憶編碼附件等方式。加工時(shí)按順序調(diào)刀。此外，裝刀時(shí)必須十分謹(jǐn)慎，如果刀具不按順序裝在刀庫中，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán) 重的后果。該海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 法不需要刀具識(shí)別裝置，驅(qū)動(dòng)控制也比較簡(jiǎn)單，工作可靠。 1)順序選擇刀具 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。 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(dòng)選刀。目前圓盤式刀庫大多采用的是單頭雙導(dǎo)程渦輪蝸桿傳動(dòng)。在目前生產(chǎn)的鼓輪式刀庫的加工中心機(jī)床上，很多采用槽輪機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)刀庫的分度回轉(zhuǎn)速度。 m。 m的液壓馬達(dá)經(jīng)諧波減速器驅(qū)動(dòng)。 海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 初估刀庫驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 由于刀庫容量 6，下面就以 THK6363 型自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床的刀庫為設(shè)計(jì)參考（查參考資料 14），采用經(jīng)驗(yàn)法初估回轉(zhuǎn)所需轉(zhuǎn)矩。 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 18N 初選電動(dòng)機(jī)與降速傳動(dòng)裝置 刀庫的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中， 由于本刀庫的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，且所需轉(zhuǎn)速小，所以決定采用直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 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。 確定刀庫形式 由以上考慮 XK713 立式數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)布局等原因，決定 采用軸向放置的鼓盤式刀庫形式。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。 因此，刀庫容量應(yīng)在經(jīng)濟(jì)合理的條件下，力圖將一組類似的零件所需的全部刀具裝入刀庫，以縮短每次裝刀所需的裝調(diào)時(shí)間。 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。例如，對(duì)功能較為齊全的加工中心而言，它可承擔(dān)多個(gè)工件的切削任務(wù)，因而要配備刀具的種類和規(guī)格較多。 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)。設(shè)計(jì)增加自動(dòng)換刀裝置后的 XK713 數(shù)控立式床身銑床的外觀圖如圖 11所示。 XK713 立式數(shù)控銑床主軸箱上方?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。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。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