【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(biāo)準(zhǔn) XT50 形式，可與萬能銑床刀柄通用。 6)機(jī)床采用側(cè)掛式電柜和吊掛式操縱站，機(jī)電一體，整體裝運(yùn)，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(jī)床主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù) 初定 其 自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)參數(shù) 在銑削輪廓時(shí)，為了保證一次連續(xù)地加工出全部表面，應(yīng)選用半徑小于工件最小輪廓半徑的刀具，而在實(shí)際的生產(chǎn)加工中，常盡量選用直徑較大的銑刀，因?yàn)榇笾睆姐姷秳傂院?，耐用度高。?dāng)銑灰鑄鐵時(shí)，銑刀直徑達(dá)? 250mm。 確定其自動(dòng)換刀裝置的形式 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)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(jī)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(dòng)換刀裝置是由刀庫和刀具交換裝置（換刀機(jī)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(biāo)準(zhǔn)的刀柄上，在機(jī)床外進(jìn)行尺寸預(yù)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(dú)立部件安裝在機(jī)床以外。因?yàn)?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(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床相似，所以本機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)將仿效 THK6363 型自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床換刀裝置，設(shè)計(jì)成由由盤式刀庫和回轉(zhuǎn)式雙海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 臂機(jī)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 第三章 刀庫的設(shè)計(jì)形式 刀庫是帶刀庫自動(dòng)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(duì)數(shù)控機(jī)床的性能有很大影響。由于帶自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床主要是在多品種、單件小批生產(chǎn)時(shí)使用，因而應(yīng)根據(jù)廣泛的工藝統(tǒng)計(jì)，依大多數(shù)工件加工時(shí)需要的刀具數(shù)來確定刀庫容量。通常，配備的刀具越多，機(jī)床能加工工件的比率也越高，但它們并不是成正比例關(guān)系。 刀庫儲(chǔ)存量過大，導(dǎo)致刀庫的結(jié)構(gòu)龐大而復(fù)雜 ,影響機(jī)床總體布局；儲(chǔ)存量過小，則不能滿足復(fù)雜零件的加工要求。對(duì)自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床的刀庫容量，有關(guān)資料曾對(duì) 15000 個(gè)零件進(jìn)行分組統(tǒng)計(jì)，指出不同工序加工時(shí)必須的刀具數(shù)不同，如圖 31 所示。因此，對(duì) XK713 立式數(shù)控銑床，從使用海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 和經(jīng)濟(jì)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(jī)械手的換刀動(dòng)作空間。 海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 初估刀庫驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩及選定電機(jī) 刀庫回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)多數(shù)采用 液壓馬達(dá)、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并沒有降速傳動(dòng)裝置。直流伺服電動(dòng)機(jī)具有體積小，重量輕、伺服性好、力能指標(biāo)高等優(yōu)點(diǎn)，且該電機(jī)可用信號(hào)電壓進(jìn)行無級(jí)調(diào)速。 m（《袖珍機(jī)械師設(shè)計(jì)手冊(cè)》 P10781079）。 THK6363 型自動(dòng)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(dá) 10kgf，刀庫回轉(zhuǎn)由最大扭矩為 25N現(xiàn)在由于設(shè)計(jì)的刀庫容量為 6 把刀具，可初估刀庫驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 (主要是指直接驅(qū)動(dòng)刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩 )為 T0=8N 刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 刀庫 轉(zhuǎn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)的選擇可采用槽輪機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有沖擊小，工作平穩(wěn)性較高，機(jī)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(diǎn) 。但此機(jī)構(gòu)定位精度不夠高，為提高其定位精度可采用帶制動(dòng)器的交流伺服電機(jī)，從而可保證較高的定位精度。此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在使用中可隨時(shí)調(diào)整渦輪蝸桿的傳動(dòng)間隙，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)為分度，保證刀庫中工作的可靠性，但此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，而且單頭雙導(dǎo)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(gè)刀座內(nèi)。但刀庫中每一把刀具在不同工序中不能重復(fù)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(cuò)。適合加工批量較大、工件品種數(shù)量較少的中、小型自動(dòng)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(shí)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(dāng)某把刀具（或刀座）的代碼與數(shù)控指令相符合時(shí)，該把刀具被選中，刀庫將刀具送到換到位置，等待機(jī)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(yīng)地簡單些。 在以上確定刀庫容量時(shí)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(shí)海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 別裝置，驅(qū)動(dòng)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(jī)械手交換刀具 , 另一種是由刀庫與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)刀具交換即無機(jī)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(shí)現(xiàn)由刀庫與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)刀具交換，故采用機(jī)械手交換刀具的方式。對(duì)機(jī)械手的具體要求是迅速可靠，準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。 1)兩手呈 180176。所以各種數(shù)控機(jī)床所使用的換刀機(jī)械手也不盡相同。 這種機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)是換刀動(dòng)作可靠，換好時(shí)間短，缺點(diǎn)是刀柄精度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，聯(lián)機(jī)調(diào)整的相關(guān)精度要求高，機(jī)械手離加工區(qū)較近。 換刀機(jī)械手的工作原理 下面是以在 XK713 立式數(shù)控銑床的自動(dòng)換刀裝置中采用這種上機(jī)械手換刀的工作原理。機(jī)械手由機(jī)械手臂與 45176。機(jī)械手臂 1形狀對(duì)稱。角，安裝在殼體 3上， 5為手臂托，可由液壓缸帶動(dòng)（圖中未標(biāo)出），機(jī)械手有伸縮、回轉(zhuǎn)、抓刀、松刀等動(dòng)作。 回轉(zhuǎn)動(dòng)作：液壓缸 2 中的齒條輪通過齒輪帶動(dòng)回轉(zhuǎn)軸 4 轉(zhuǎn)動(dòng)。的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。碟形彈簧 7及拉桿 杠桿 活動(dòng)爪 10 來實(shí)現(xiàn)。在活動(dòng)爪中有兩個(gè)銷子 11，當(dāng)夾緊刀具時(shí)，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(dòng)將要用的刀具移動(dòng)到換刀位置，完成選刀過程，為下面換刀做好準(zhǔn)備，換刀即是機(jī)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(zhǔn)確停止在一個(gè)固定不變的角度方位上，保證主軸端面的鍵也在一個(gè)固定的方位，使刀柄上的鍵槽能恰好對(duì)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(jī)械手松開主軸和刀庫上的刀具 海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 9)當(dāng)機(jī)械手松開具后，限位開關(guān)發(fā)出“換刀完畢”的信號(hào)，主軸自由，可以開始加工或其他程序動(dòng)作。 機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設(shè)計(jì) 1)回轉(zhuǎn)軸上齒輪采用漸開線標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)的 基本參數(shù)： 名稱 代號(hào) 計(jì)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(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)機(jī)械手從刀庫取刀時(shí)，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(zhǔn)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(zhǔn)停。因此，可在主軸上安裝電氣控制的主軸準(zhǔn)停裝置以實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停功能。 2)當(dāng)初裝上換刀機(jī)械手后，必須進(jìn)行調(diào)試：用手動(dòng)操縱主式調(diào)整換刀機(jī)械手相對(duì)于主軸的位置，使用調(diào)整心棒，有誤差時(shí)可調(diào)整機(jī)械手行程、刀庫位置、機(jī)械手支座、修正主軸坐標(biāo)原點(diǎn)等。 自動(dòng)換刀程序的編制 1)換刀動(dòng)作（指令）：選刀（ T）；換 刀（ M06） 2)選刀和換刀通常分開進(jìn)行。 海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 4)換刀指令 M06 必須在用新刀具進(jìn)行切削加工的程序段之前，而下一個(gè)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(dòng)選刀，并使選中的刀具處于換刀位置，接到 M06 指令后機(jī)械手動(dòng)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(shí)現(xiàn)換刀。 ? N02 G28 Z0 T02 Z 軸回零，選 T02號(hào)刀； N03 M06 換上 T02 號(hào)刀 ? 缺點(diǎn)：選刀時(shí)間大于回零時(shí)間時(shí)，需要占機(jī)選刀。 第五章 自動(dòng)換刀裝置的控制原理 海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 自動(dòng)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(hào)碼（如 YV YV YV3），便于用戶進(jìn)行檢測與維修。 海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 1)刀庫控制部分 采用該自動(dòng)換刀裝置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是，在加工工件的同時(shí)，下一個(gè)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(gè)換刀時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。 2)機(jī)械手控制部份 機(jī)械手自動(dòng)換刀時(shí)，在換上新刀前，首先進(jìn)行的是拔刀動(dòng)作，然是 180176。回轉(zhuǎn)是由一個(gè)回轉(zhuǎn)液壓缸來完成，它由一個(gè) 3 位 4 通的電磁閥 YV7來控制；機(jī)械手的換刀鎖緊與 換刀松開也是由一個(gè) 3位 4通的是電磁閥 YV6 控制，當(dāng) YV6 在右位接通時(shí)，實(shí)現(xiàn)換刀松開動(dòng)作，而當(dāng) YV6 在左位接通時(shí)，則實(shí)現(xiàn)換刀鎖緊動(dòng)作。 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成教學(xué)計(jì)劃達(dá)到專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)；是教海軍工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 學(xué)計(jì)劃中綜合性最強(qiáng)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它 在培養(yǎng)和提高我們綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力，并進(jìn)行工程技術(shù)人員所必須具備的基本素質(zhì)的訓(xùn)練等方面具有很重要的意義。 1．通過閱讀有關(guān)資料對(duì)當(dāng)前先進(jìn)的機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展有進(jìn)一步的了解。 3．綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)和技能提高獨(dú)立分析問題和解決實(shí)際問題的能力。 歷時(shí)幾個(gè)月，我的設(shè)計(jì)也基本上圓滿完成了。我基本 上按照我初定的三階段計(jì)劃認(rèn)真做我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的。 在查閱資料學(xué)習(xí)階段，我不僅在大學(xué)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(guān)數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)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(xí)了我們以前所學(xué)過的《 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 》、《 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 》、《 儀器制造技術(shù) 》。 設(shè)計(jì)完成以后，接下來的主要任務(wù)就 是準(zhǔn)備答辯。通過整個(gè)設(shè)計(jì)階段的自己努力，老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，我有信心順利通過畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1992 [14]盧小平，數(shù)控機(jī)床加工與編程，成都：電子科技大學(xué)出版社， 1997 [15]李佳，數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用