【正文】 銑夾頭。主軸也可以連同銑頭主體一起，在左右各 45176。 4)刀柄采用標準 XT50 形式，可與萬能銑床刀柄通用。 6)機床采用側(cè)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。 其主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù) 表一 機床主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù) 初定 其 自動換刀裝置的設計參數(shù) 在銑削輪廓時，為了保證一次連續(xù)地加工出全部表面，應選用半徑小于工件最小輪廓半徑的刀具，而在實際的生產(chǎn)加工中，常盡量選用直徑較大的銑刀，因為大直徑銑刀剛性好，耐用度高。當銑灰鑄鐵時，銑刀直徑達? 250mm。 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(jié)構(gòu)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。 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。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。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(cè)面或上方，也可以作為獨立部件安裝在機床以外。因為 XK713 立式數(shù)控銑床外形及其他性能參數(shù)等 均與THK6363 型自動換刀數(shù)控鏜銑床相似，所以本機床的自動換刀裝置的設計將仿效 THK6363 型自動換刀數(shù)控鏜銑床換刀裝置，設計成由由盤式刀庫和回轉(zhuǎn)式雙海軍工程大學畢業(yè)設計（論文） 12 臂機械手組成。 圖 11 XK713 立式數(shù)控床身銑床的外觀圖 海軍工程大學畢業(yè)設計（論文） 13 第三章 刀庫的設計形式 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)控機床的性能有很大影響。由于帶自動換刀裝置的數(shù)控機床主要是在多品種、單件小批生產(chǎn)時使用，因而應根據(jù)廣泛的工藝統(tǒng)計，依大多數(shù)工件加工時需要的刀具數(shù)來確定刀庫容量。通常，配備的刀具越多，機床能加工工件的比率也越高，但它們并不是成正比例關系。 刀庫儲存量過大，導致刀庫的結(jié)構(gòu)龐大而復雜 ,影響機床總體布局；儲存量過小，則不能滿足復雜零件的加工要求。對自動換刀數(shù)控機床的刀庫容量，有關資料曾對 15000 個零件進行分組統(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。因此，對 XK713 立式數(shù)控銑床，從使用海軍工程大學畢業(yè)設計（論文） 14 和經(jīng)濟效率角度來看，容量為 6 的刀庫就可滿足要求了。 這種刀庫結(jié)構(gòu)簡單， 刀具排列較為緊湊，在刀庫容理定為 6的情況下體種不大，且取刀也較為方便，但需要考慮機械手的換刀動作空間。 海軍工程大學畢業(yè)設計（論文） 15 海軍工程大學畢業(yè)設計（論文） 16 初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩及選定電機 刀庫回轉(zhuǎn)運動多數(shù)采用 液壓馬達、直流電動機驅(qū)動，并沒有降速傳動裝置。直流伺服電動機具有體積小，重量輕、伺服性好、力能指標高等優(yōu)點，且該電機可用信號電壓進行無級調(diào)速。 m（《袖珍機械師設計手冊》 P10781079）。 THK6363 型自動換刀數(shù)控鏜銑床的刀庫也是采用軸向放置的鼓盤式刀庫形式，其容量為 36 把刀具，最大刀具重達 10kgf，刀庫回轉(zhuǎn)由最大扭矩為 25N現(xiàn)在由于設計的刀庫容量為 6 把刀具，可初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 (主要是指直接驅(qū)動刀盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩 )為 T0=8N 刀庫轉(zhuǎn)位機構(gòu)的設計 刀庫 轉(zhuǎn)動定位機構(gòu)的選擇可采用槽輪機構(gòu)，該機構(gòu)具有沖擊小，工作平穩(wěn)性較高，機械效率高，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 。但此機構(gòu)定位精度不夠高，為提高其定位精度可采用帶制動器的交流伺服電機，從而可保證較高的定位精度。此傳動機構(gòu)在使用中可隨時調(diào)整渦輪蝸桿的傳動間隙，實現(xiàn)準確的轉(zhuǎn)為分度，保證刀庫中工作的可靠性，但此傳動機構(gòu)較復雜，而且單頭雙導程渦輪蝸桿的加工較困難。在刀庫中選擇刀具通常采用兩種方式。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)。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。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的刀套中，順序不能有差錯。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。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。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。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。 在以上確定刀庫容量時已經(jīng)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。該法不需要刀具識海軍工程大學畢業(yè)設計（論文） 19 別裝置，驅(qū)動控制也比較簡單，工作可靠。刀具的交換方式通常分為兩種 : 一種是采用機械手交換刀具 , 另一種是由刀庫與機床主軸的相對運動來實現(xiàn)刀具交換即無機械手交換刀具。這種換刀系統(tǒng)多為中、小型加工中心采用。由XK713 立式數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)特性決定難以實現(xiàn)由刀庫與機床主軸的相對運動來實現(xiàn)刀具交換，故采用機械手交換刀具的方式。對機械手的具體要求是迅速可靠，準確協(xié)調(diào)。 1)兩手呈 180176。所以各種數(shù)控機床所使用的換刀機械手也不盡相同。 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(jié)構(gòu)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。 換刀機械手的工作原理 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械手換刀的工作原理。機械手由機械手臂與 45176。機械手臂 1形狀對稱。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(zhuǎn)、抓刀、松刀等動作。 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。的旋轉(zhuǎn)運動。碟形彈簧 7及拉桿 杠桿 活動爪 10 來實現(xiàn)。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(nèi)，確保安全、可靠。 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。即主軸停止回轉(zhuǎn)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。如圖 46（ a）所示。交換刀具位置， 6)將更換后的刀具裝入主軸和刀庫 7)分別夾緊主軸和刀庫上的刀具 8)機械手松開主軸和刀庫上的刀具 海軍工程大學畢業(yè)設計（論文） 24 9)當機械手松開具后，限位開關發(fā)出“換刀完畢”的信號，主軸自由，可以開始加工或其他程序動作。 機械手回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設計 1)回轉(zhuǎn)軸上齒輪采用漸開線標準直齒圓柱齒輪形式 2)取模數(shù) M=1。初取齒數(shù) z=30 3)下表為齒輪幾何尺寸設計的 基本參數(shù)： 名稱 代號 計算公式 模數(shù) m 壓力角 ? 20o 分度圓直徑 d D=mz=?30=45 齒頂高 ah aah h 1 1. 5 1. 5m?? ? ? ? 齒根高 fh fah ( h ) (1 0 . 2 5 ) 1 . 5 1 . 8 7 5cm??? ? ? ? ? ? 齒全高 h afh h h 1 . 5 1 . 8 7 5 3 . 3 7 5? ? ? ? ? 齒頂圓直徑 ad ad ( z 2 ) ( 3 0 2 1 ) 1 .5 4 8ahm?? ? ? ? ? ? ? 齒根圓直徑 fd fad ( 2 h 2 ) 4 1 .2 5z c m??? ? ? ? 齒距 p ??? 齒厚 s / 2 ??? 頂隙 c 0 .2 5 1 .5 0 .3 7 5c c m?? ? ? ? 4)齒條的基本尺寸，按外齒輪幾何尺寸的計算公式進行計算。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。這種使主軸端在定位鍵停在固定位置的技術(shù)要求稱為主軸準停。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。 2)當初裝上換刀機械手后，必須進行調(diào)試：用手動操縱主式調(diào)整換刀機械手相對于主軸的位置，使用調(diào)整心棒，有誤差時可調(diào)整機械手行程、刀庫位置、機械手支座、修正主軸坐標原點等。 自動換刀程序的編制 1)換刀動作（指令）：選刀（ T）；換 刀（ M06） 2)選刀和換刀通常分開進行。 海軍工程大學畢業(yè)設計（論文） 26 4)換刀指令 M06 必須在用新刀具進行切削加工的程序段之前，而下一個選刀指令 T常緊跟在這次換刀指令之后。 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。 ? N02 G28 Z0 T02 Z 軸回零，選 T02號刀； N03 M06 換上 T02 號刀 ? 缺點：選刀時間大于回零時間時，需要占機選刀。 第五章 自動換刀裝置的控制原理 海軍工程大學畢業(yè)設計（論文） 28 自動換刀裝置的液壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)由液壓油箱、管路、控制閥等組成。電磁閥上貼有磁號碼（如 YV YV YV3），便于用戶進行檢測與維修。 海軍工程大學畢業(yè)設計（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。 2)機械手控制部份 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?；剞D(zhuǎn)是由一個回轉(zhuǎn)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。 致 謝 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)；是教海軍工程大學畢業(yè)設計（論文） 30 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(shù)人員所必須具備的基本素質(zhì)的訓練等方面具有很重要的意義。 1．通過閱讀有關資料對當前先進的機械制造業(yè)的發(fā)展有進一步的了解。 3．綜合運用所學專業(yè)理論知識和技能提高獨立分析問題和解決實際問題的能力。 歷時幾個月，我的設計也基本上圓滿完成了。我基本 上按照我初定的三階段計劃認真做我的畢業(yè)設計的。 在查閱資料學習階段，我不僅在大學圖書館和市內(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數(shù)控機床、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，還重新溫習了我們以前所學過的《 機電一體化系統(tǒng)設計 》、《 機械設計基礎 》、《 儀器制造技術(shù) 》。 設計完成以后，接下來的主要任務就 是準備答辯。通過整個設計階段的自己努力，老師的指導和同學們的幫助，我有信心順利通過畢業(yè)設計答辯。北京：機械工業(yè)出版社， 1992 [14]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 [15]李佳，數(shù)控機床及應用