【正文】 (5)Technology of the sensor。 (3)Automatic control technology。s own numerical control technology and industry, and implement blockading and restrictive policy to our country in view of highgrade, precision and advanced key technology of numerical control and equipping. In a word, develop the advanced manufacturing technology taking numerical control technology as the core and already bee every world developed country and accelerate economic development in a more costeffective manner, important way to improve the overall national strength and national position. Numerical control technology is the technology controlled to mechanical movement and working course with digital information, integrated 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 35 products of electro mechanics that the numerical control equipment is the new technology represented by numerical control technology forms to the manufacture industry of the tradition and infiltration of the new developing manufacturing industry, namely the socalled digitization i s equipped, its technological range covers a lot of fields: (1)Mechanical manufacturing technology。加工中心應用與維修。北京：機械工業(yè)出版社， 1992 [16]張寶林，數(shù)控技術，北京：機械工業(yè)出版社， 1997 [17]周開勤 機械零件手冊，北京：高等教育出版社， 1994 [18]盧小平，數(shù)控機床加工與編程，成都：電子科技大學出版社， 1997 [19]李佳，數(shù)控機床及應用。另外， 她 對待問題的嚴謹作風也給我留下了深 刻的印象。 黃桂琴老師治學態(tài)度嚴謹， 學識淵博，為人和藹可親，在機械及自動化方面具有 豐 富的實踐經驗，對我的 設計 工作給予了很多的指導和幫助，使我能夠將理論中的結果與實際相結合。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 31 謝 辭 畢業(yè)設計是完成教學計劃達到專業(yè)培 養(yǎng)目標的一個重要的教學環(huán)節(jié)；是教學計劃中綜合性最強的實踐性教學環(huán)節(jié)，它在培養(yǎng)和提高我們綜合運用專業(yè)知識分析和解決實際問題的能力，并進行工程技術人員所必須具備的基本素質的訓練等方面具有很重要的意義。 本次設計 的 數(shù)控銑床自動換刀裝置 ，滿足了實際加 工中節(jié)省時間 的目的，提高了加工效率。在傳統(tǒng)的制造業(yè)中，大量的時間用于更換刀具、裝卸零件、測量和搬運零件等非切削時間上，切削加工時間僅占整個工時中較小的比例。由于本設計的篇幅所限，具體的設計就給予省略。托架的設計應根據(jù)電機、刀庫及機械 手的尺寸重量大小和安裝部位的形狀尺寸等等。在庫傳動系統(tǒng)設計中，由于計算所得的蝸桿分度圓度的圓周速度較小，故蝸桿位置應在蝸輪下面。 m） K —— 工作情況因數(shù) ，查參考資料 12,得 K = 于是 1 .5 8 1 2 2 8cPM KM N m M N m? ? ? ? ? ?，所以所選的聯(lián)軸器合適。 圖 5— 1 套筒聯(lián)軸器示意圖 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 29 聯(lián)軸器的校核 校核公式為 cPM KM M?? 其中 M —— 聯(lián)軸器的公稱轉矩（ N其主要參數(shù)為 pM =28N由于本刀庫的驅動轉矩小，且所需轉速小，所以決定采用較普通的套筒聯(lián)軸器。 聯(lián)軸器的選用 由上述可知 ,本設計的刀庫容量僅為 6 把刀具，驅動轉矩不大于T0=8N 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 28 第五章 典型零件的設計 聯(lián)軸器的設計 聯(lián)軸器 在刀庫的整個傳動系統(tǒng)中，有兩個場合用到了聯(lián)軸器，一是直流伺服電動機軸與諧波傳動減速器高速軸聯(lián)接處，二是諧波傳動減速器低速軸與蝸桿軸聯(lián)接處，以下根據(jù)刀庫傳動系統(tǒng)的工作要求來選擇聯(lián)軸器的類型。回轉是由一個回轉液壓缸來完成，它由一個 3位 4 通的電磁閥 YV7 來控制；機械手的換刀鎖緊與換刀松開也是由一個 3位 4 通的是電磁閥 YV6 控制，當 YV6 在右位接通時，實現(xiàn)換刀松開動作，而當 YV6 在左位接通時，則實現(xiàn)換刀鎖緊動作。 機械手自動換刀時，在換上新刀 前，首先進行的是拔刀動作，然是180176。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 27 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到位置等候，這樣可以減少整個換刀時間，提高生產效率。電磁閥上貼有磁號碼（如 YVYV YV3），便于用戶進行檢測與維修。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 26 第 4 章 自動換刀裝置的控制原理 自動換刀裝置的液壓系統(tǒng)原理圖 圖 4— 1 自動換刀液壓原理圖 液壓系統(tǒng)由液壓油箱、管路、控制閥等組成。 ，必須進行調試：用手動操縱方 式調整換刀機械手相對于主軸的位置，使用調整心棒，有誤差時可調整機械手行程、刀庫位置、機械手支座、修 正主軸坐標原點等。因此，可在主軸上安裝電氣控制的主軸準停裝置以實現(xiàn)主軸準停功能。 這種使主軸端在定位鍵停在固定位置的技術要求稱為主軸準停。當機械手從刀庫取刀時，為了確保刀具其后能順利地裝入主軸錐孔中，必須使主軸準確地停在刀具交換位置上。 在自動換刀的整個過程中，各項運動均由限位開關控制，只有前一個洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 25 動作完成后，才能進行下一個動作，從而保證了運動的可靠性。 刀具 。 。 180176。 。即主軸停止回轉并準確停止在一個固定不變的角度方位上，保證主軸端面的鍵也在一個固定的方位，使刀柄上的鍵槽能恰好對正端面鍵。 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，為下面換刀做好準備，換刀即是機械手把主軸上用 過的刀具取下，將選好的刀具安裝在主軸之上。在活動爪中有兩個銷子 11，當夾緊刀具時，插入刀柄凸緣的孔內，確保安全、可靠。碟形彈簧 7 及拉桿 杠桿 活動爪 10 來實現(xiàn)。的旋轉運動。 回轉動作：液壓缸 2 中的齒條輪通過齒輪帶動回轉軸 4 轉動。角，安裝在殼體 3 上， 5 為手臂托，可由液壓缸帶動（圖中未標出），機械手有伸縮、回轉、抓刀、松刀等動作。機械手臂 1 形狀對稱。機械手由機械手臂與 45176。 換刀機械手的工作原理 下面是以在 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺銑床的自動換刀裝置中采用這種上機械手換刀的工作原理。的回轉式單臂雙手機械手； 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 22 圖 3— 1 機械手臂和手抓 1— 手抓； 2— 錐銷； 3— 手臂； 5— 彈 簧； 6— 活動銷； 7— 長銷； 8— 鎖緊銷 圖 3— 2 互 垂直機械手 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 23 這種機械手的優(yōu)點是換刀動作可靠，換好時間短，缺點是刀柄精度要求高，結構復雜，聯(lián)機調整的相關精度要求高，機械手離加工區(qū)較近。 在自動換刀數(shù)控機床中，換刀機械手的形式是多種多樣的，常見的有以下幾種。 機械手是當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)進行加工的功能部件。刀具的交換方式及它們的具體結構對機床的工作效率和工作可靠性有直接的影響。無機械手交換刀具方式：結構簡單，成本低，換刀的可靠性較高；刀庫因結構所限容量不多。 圖 2— 3 刀庫定位與夾緊機構 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 21 第 3 章 刀具交換裝置的設 計 換刀機械手的設計 確定換刀機械手形式 數(shù)控機床的自動換刀裝置中 ,實現(xiàn)刀庫與機床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。圖中所示為刀具卡在刀座上的狀況。在刀座 5 的每一個刀位上都裝有如圖所示的彈簧、導柱 鍵塊 1 和銷 2 所組成的刀具固洛陽理工學院畢業(yè)設計 20 定裝置。該法不需要刀具識別裝置，驅動控制也比較簡單，工作可靠。 在以上確定刀庫容量時已經討論可知數(shù)控銑床用 4 把刀就可完成大多數(shù)的銑削加工。因此，刀具數(shù)量比較順序選擇法少一些 ,刀庫也 相應地簡單些。當某把刀具（或刀座）的代碼與數(shù)控指令相符合時，該把刀具被選中，刀庫將刀具送到換到位置，等待機械手來抓取。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。適合加工批量較大、工件品種數(shù)量較少的中、小型自動換刀裝置。順序選刀是在加工之前，將加工零件所需刀具按照工藝要求依次插入刀庫洛陽理工學院畢業(yè)設計 19 的刀套中，順序不能有差錯。但刀庫中每一把刀具在不同工序中不能重復使用，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。用過的刀具放回原來的刀座內，也可以按加工順序放入下一個刀座內。在刀庫中選擇刀具通常采用兩種方式。 插銷受力 情況為雙剪切，且由平衡方程易得 Q=P/2, 于是，插銷橫截面上的剪切力為 ? = Q/A=(100 610?? )/[ 322 (6 10 )4? ?? ? ? ]=? [? ] 故插銷滿足強度條件要求。 插銷材料為 45 鋼， [? ]=60MPa,直徑 d=6mm。 夾緊機構插銷剪切強度的校核 刀套在刀座上的夾緊由插銷實現(xiàn)（見刀庫裝配圖）。 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），對漸開線花鍵， gh =m,此處 m 為模數(shù)，且取 m=； gL —— 齒的工作長度（ mm），此處 gL =48mm； mD —— 平均直徑（ mm），對漸開線花鍵，此處 mD =d=26mm。 mm），此處 T=已知所用的花 鍵類型為漸開線花鍵d=26mm,以下對其進行必要的強度計算。由于 T＞ T0，所以，刀庫驅動轉矩滿足要求。 m ＞T0=8N 按熱平衡條件 1H = 2H ，可求得在既定工作條件下的沒溫為 1t =0t + ? ?11000P 1 kA ? C 在繪制傳動裝置結構圖的基礎上進行熱平衡計算： 1P =?800 = kW 取 0t =20C ,? =, k=10,并估算 A=0. 006 2m ，則 1t =20+ ? ?1 0 0 0 0 .0 7 3 6 1 0 .9 5 1 0 0 .0 0 6? ? = C ＞ 80C 由于 1t ＞ 80C ,超過最高工作溫度，所以必須采取一些散熱措施，以提洛陽理工學院畢業(yè)設計 17 高散熱能力，如在傳動箱內裝循環(huán)冷卻管路。 由于摩擦損耗的功率 fP = 1P （ 1 ? ） kW,則產生的熱流量（單位為1W=1j/s） 為 1H =10001P （ 1? ） W 式中 1P 為蝸桿傳遞的功率（單位： kW）。在閉式傳動中，如果產洛陽理工學院畢業(yè)設計 16 生的熱量不能及時地散逸，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂專瑥亩龃竽ゲ翐p失，甚至發(fā)生膠合。cos28148 = mm； （ 10） 蝸輪分度圓齒厚 2s 2s = m? =? ? = mm。 洛陽理工學院畢業(yè)設計 15 （ 1） 分度圓直 徑 1d =， 2d =m2z =?36= （ 2） 中心距 a a=( 1d + 2d +2 2x m)/2=[++2? ()? ]/2=74 mm （ 3） 蝸桿導程角 39。28148 /120 = （ 7） 許用彎曲應力 2FP? 2FP? = 39。 （ 6） 導程角系數(shù) Y? =1? /120176。 （ 4） 蝸輪齒形系數(shù) FS