【正文】 由由盤式刀庫和回轉(zhuǎn)式雙臂機械手組成。存放刀具的刀庫可具有較大的容量，它既可以安裝在主軸箱的側面或上方，也可以作為獨立部件安裝在機床以外。首先把加工過程中需要使用的全部刀具安裝在標準的刀柄上，在機床外進行尺寸預調(diào)后，按一定的方式裝入刀庫。 帶刀庫的自動換刀裝置是由刀庫和刀具交換裝置（換刀機械手）組成。 確定其自動換刀裝置的形式 數(shù)控機床的自動換刀裝置的結構形式多種多樣，選擇何種形式，主要取決于機床的種類、工藝范圍以及刀具的種類和數(shù)量等。因此，為了滿足該機床的實際加工能力與生產(chǎn)情況，在設計其自動換刀裝置時，應該根據(jù)最大的刀具直徑來設計，即設計的換刀裝置能交換 ? 250mm的刀具。由 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺銑床推薦使用的最大切削范圍可知，當銑切鋼時，銑刀直徑為 ? 100 mm。 銑切灰鑄鐵：材料 HT200，硬度 HB150～ 225。 2216 機床重量 kg 2800(3000) 該機床推薦使用的最大切削范圍如下： 銑切鋼：鋼的含碳量 %，抗拉強度 600N/mm2。 高） mm 1929179。 m 1000 機床外形尺寸（長 179。 主軸端部錐度 ISO 立銑頭最大回轉(zhuǎn)角度 ? 45176。 1320 工作臺縱向（ X）行程 mm 780 工作臺縱向（ Y）行程 mm 300 工作臺縱向（ Z）行程 mm 380 主軸孔徑 mm 29 主軸端面至工作臺面的距離 mm 70～ 450 主軸中心線至床身導軌面距離 mm 350 定位精度及重復定位精度 mm 177。 其主要規(guī)格及技術參數(shù) 表一 機床主要規(guī)格及技術參數(shù) 參數(shù)名稱 單位 數(shù)量 工作臺面尺寸（長 179。 機床采用側掛式電柜和吊掛式操縱站，機電一體，整體裝運，安裝方便，集中操縱但能又多位置操作。 刀柄采用標準 XT50 形式，可與萬能銑床刀柄通用 。主軸也可以連同銑頭主體一起，在左右各 45176。 銑頭上的立式主軸，有符合國際標準的 (ISO) 錐孔，可安裝標準的銑刀或銑夾頭。同步齒形帶可張緊以減少傳動間隙，噪聲亦可降低。電機通過同步齒形帶驅(qū)動滾珠絲杠，從而使部件沿導軌移動。 其主要結構特點 主傳動系統(tǒng)為 的交流電動機通過彈性連軸器驅(qū)動主傳動箱，主傳動箱內(nèi)有三組滑移齒輪 ,液壓預選變速機構推動各滑移齒輪 ,組成 18 種轉(zhuǎn)速 ,再傳到銑頭上的主軸，主傳動箱內(nèi)有電磁制動器 ,主軸制動迅速平穩(wěn)。可以對程序進行模擬加工，刀具軌跡跟蹤及動畫仿真、圖形動畫顯示，記錄運行時間及作業(yè)信息。各有 50 組刀具長度、半徑長度補償?？刹捎弥鞒绦?、子程序進行編程，最小單位可選 。尤其在發(fā)生停機、斷電、更換程序等情況后再啟動時不用整機回零，可以直接開機，方便操作。 OPS 全域絕對位置檢測。 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺銑床及其主要參數(shù) XKA5032A 型數(shù)控立式升降臺銑床是一種使用范圍廣泛的機床，根據(jù)用戶要求，配置國內(nèi)外（ OSPU10M、 SIEMENS802D、華中Ⅰ號）先進數(shù)控系統(tǒng)，可手動或自動操作。機床本身并不帶自動換刀裝置。 自動換刀裝置應當滿足的基本要求 刀具換刀時間短 刀具重復定位精度高 足夠的刀具儲存量 刀庫占地面積小 換刀安全可靠 吉林化工學院本科畢業(yè)設計 － 7 － 第 2 章 總體方案的確定 依據(jù)設計任務書，我們的任務是 給 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺銑床設計安裝合適的自動換刀裝置。交換裝置的機械手形式也多樣，目前在數(shù)控機床上用得最多的是回轉(zhuǎn)式雙臂機械手。 刀庫的類型按刀庫的結構形式可分為：圓盤式刀庫、鏈式刀庫、箱型式刀庫 箱型和線型；按設置部位的不同，刀庫可以分為：頂置式、側置式、懸掛式和落地式等多種 類型；按交換刀具還是交換主軸，刀庫可分為：普通刀庫 (簡稱刀庫 )和主軸箱刀庫。另外，刀庫可以存放數(shù)量較多的刀具，可進行復雜零件的多工序加工，可明顯提高數(shù)控機床的適應性和加工效率。目前這種換刀方法在數(shù)控機床上的應用最為廣泛。因此轉(zhuǎn)塔主軸頭換刀通常只適用于工序較少，精度要求不太高的數(shù)控機床，如數(shù)控銑床。各個主軸頭上預先 6 裝有各工序加工所需要 的旋轉(zhuǎn)刀具，當收到換刀指令時 ,各主軸頭依次地轉(zhuǎn)到加工位置，并接通主運動使相應的主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn)，而其他處于不加工位置上的主軸都與主運動脫開。 更換主軸頭換刀形式 在帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機床中，更換主軸頭換刀是一種簡單的換刀方式?；剞D(zhuǎn)刀架在結構上必須有良好的強度和剛性，以及合理的定位結構，以保證回轉(zhuǎn)刀架在每一次轉(zhuǎn)位之后具有盡可能高的重復定位精度。根據(jù)不同加工對象，可以設計成四方和六角刀架或其他等多種形式。這種裝置主要可以分為以下幾種形式 。因此，數(shù)控立式銑床作為數(shù)控銑床中數(shù)量最多、應用范圍也最廣的一種，對其附加能夠快速、準確地換刀的自動換刀裝置是非常有必要的。由于普通的數(shù)控立式銑床加工的一般是中小零件，其大多需要幾把刀具加工（ 10 把刀具以內(nèi)，）故 增加自動換刀裝置并同時自動變換主軸轉(zhuǎn)速。例如加工中心機床又稱多工序自動換刀數(shù)控機床，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)控機床，具有自動換刀裝置是加工中心機床的典型特征，是多工序加工的必要條件。在數(shù)控銑床的基礎上，如果再配以刀具和自動換刀系統(tǒng)，就構成加工中心（ Machining center 簡稱 MC）。對工件的多工序加工而設置的存儲及更換刀具的裝置稱為自動換刀裝置 (Automatic Tool Changer， ATC)。 自動換刀裝置（ ATC）及其形式 數(shù)控機床為了進一步提高生產(chǎn)率，進一步壓縮非切削時間，現(xiàn)代的機床逐步發(fā)展為在一臺機床上在一次裝中完成多工序或全部工序的加工。 吉林化工學院本科畢業(yè)設計 － 5 － 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。特殊功能是指數(shù)控銑床在增加了某些特殊裝置或附件后，分別具有或兼?zhèn)涞囊恍┨厥夤δ?。一般功能是指各類?shù)控銑床普遍所具有的功能。因此，數(shù)控銑床所配置的數(shù)控系統(tǒng)檔次，一般 都比其它數(shù)控機床相應更高一些。要實現(xiàn)連續(xù)加工直線變斜角工件，應實現(xiàn)四坐標聯(lián)動。 控制機床運動的坐標特征 為了要把工件上各種復雜的形狀輪廓連續(xù)加工出來，必須控制刀具沿平面上設定的直線、圓弧或空間直線、圓弧軌跡運動，因此，要求數(shù)控銑床的伺服拖動系統(tǒng)能在多坐標方向同時協(xié)調(diào)動作，并保持預定的相互關系，這就要求機床應能實現(xiàn)多坐標聯(lián)動。但是在實際操作中，調(diào)速不能有大起大落的突變，只能在允許的范圍內(nèi)調(diào)高或調(diào)低，只能在允許的范圍內(nèi)一般都設有自動拉、退刀裝置，能在數(shù)秒內(nèi)完成裝刀與卸刀，換刀比較方便。有的采用變頻機組，固定幾種轉(zhuǎn)速，可自選一種編入程序，但不能在運轉(zhuǎn)時改變。 數(shù)控銑床的結構特征 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。即出除了工件與轉(zhuǎn)盤貼合的定位面外，其它表面都可以在一次安裝中進行加工。 4 立、臥兩用數(shù)控銑床的主軸方向的更換有手動與自動兩種，采用數(shù)控萬能主軸頭的立、臥兩用數(shù)控銑床，其主軸頭可以任意轉(zhuǎn)換方向，可以加工出與水平面呈各種不同角度的工件表面。對箱體類零件或需要在一次安裝中改變工位的工件來說，選擇帶數(shù)控轉(zhuǎn)盤的臥式銑床進行加工是非常合適的。為了擴大加工范圍和擴大功能，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 坐標加工，這樣，不但工件側面上的連續(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，進行“四面加工”。 數(shù)控立式銑床可以附加數(shù)控轉(zhuǎn)盤，采用自動交換臺，增加靠模裝置等來擴大數(shù)控立式銑床的功能，加工范圍和加工對象，進一步提高生產(chǎn)效率。一般來說，機床控制的坐標軸越多，特別是要求聯(lián)動的坐標軸越多，機床的功能、加工范圍及可選擇的加工對象也越多。一般可進行 3 坐標聯(lián)動加工，但也有部分機床只能進行 3 坐標中的任意二個坐標聯(lián)動加工。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；中型數(shù)控立式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動；大型數(shù)控立式銑床，因要考慮到擴大行程，縮小占地面積及剛性等技術問題，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動，而龍門架則沿床身作縱向運動。 未來數(shù)控機床的類型將更加多樣化，多工序集中加工的數(shù)控機床品種越來越多；激光加工等技術將應用在切削加工機床上，從而擴大多工序集中的工藝范圍；數(shù)控機床的自動吉林化工學院本科畢業(yè)設計 － 3 － 化程度更加提高，并具有多種監(jiān)控功能，從而形成一個柔性制造單元，更加便于納入高度自動化的柔性制造系統(tǒng)中。輸入數(shù)控裝置的程序指令記錄在信息載體上，由程序讀入裝置接收，或由數(shù)控裝置的鍵盤直接手 動輸入。此外還有能自動換刀、一次裝卡進行多工序加工的加工中心、車削中心等。 數(shù)控機床具 有廣泛的適應性，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床高，可以精確加工復雜型面，因而適合于加工中小批量、改型頻繁、精度要求高、形狀又較復雜的工件，并能獲得良好的經(jīng)濟效果。 關鍵詞 數(shù)控銑床；自動換刀裝置；刀庫；換刀機械手 目錄 目錄應獨立成頁，包括論文中全部章、節(jié)的標題及頁碼。 兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機械手的優(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(diào)整的相關精度要求高，機械手離加工區(qū)較近?？芍獢?shù)控銑床用 4 把刀就可完成大多數(shù)的銑削加工。加工時按順序調(diào)刀。此外，裝刀時必須十分謹慎，如果刀具不按順序裝在刀庫中，將會產(chǎn)生嚴重的后果。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。 刀具 按預定工序的先后順序插入刀庫的刀座中，使用時按順序轉(zhuǎn)到取刀位置。存放刀具的刀庫具有較大的容量，其容量為六把刀具 ,采用盤形結構 ,安裝在機床的左側立柱上。首先把加工過程中需要使用的全部刀具安裝在標準的刀柄上，在機床外進行尺寸預調(diào)后，按一定的方式裝入刀庫。 題目 數(shù)控立式銑床自動換刀裝置設計 摘要與關鍵詞 摘要 本論文介紹的是 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺銑床自動換刀裝置（刀庫式）的設計 .刀庫式的自動換刀裝置是由刀庫和刀具交換裝置（換刀機械手） 組成。 30 蝸桿蝸輪傳動設計的一些相關技術要求 29 選擇離合器的類型 29 聯(lián)軸器的選用 27 自動換刀裝置換刀動作的順序控制過程 26 自動換刀裝置的液壓系統(tǒng)原理圖 25 自動換刀裝置的控制原理 25 主軸 準停裝置 24 自動換刀裝置的相關技術要求 22 機械手的自動 換刀過程的動作順序 21 確定換刀機械手形式 19 確定刀具的選擇方式 18 夾緊機構插銷剪切強度的校核 14 刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的校核 13 刀庫轉(zhuǎn)位機構的普通圓柱蝸桿傳動的設計 13 初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 11 刀庫結構設計 10 確定刀庫容量 9 刀庫的設計 9 確定其自動換刀裝置的形式 8 初定其自動換刀裝置的設計參數(shù) 7 其主要規(guī)格及技術參數(shù) 7 V 其主要結構特點 6 第 2 章 總體方案的確定 6 換刀安全可靠 6 刀庫占地面積小 6 自動