【正文】 和電火花加工機床等。此外還有能自動換刀、一次裝卡進(jìn)行多工序加工的加工中心、車削中心等。 數(shù)控機床主要由數(shù)控裝置、伺服機構(gòu)和機床主體組成。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。 隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機床的控制系統(tǒng)日益趨向于小型化和多功能化，具備完善的自診斷功能；可靠性也大大提高；數(shù)控系統(tǒng)本身將普遍實現(xiàn)自動編程。 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(shù)將應(yīng)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(xué)院本科畢業(yè)設(shè)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。 數(shù)控銑床的分類 數(shù)控立式銑床 數(shù)控立式銑床是數(shù)控銑床中數(shù)量最 多的一種，應(yīng)用范圍也最為廣泛。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(shù)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。 從機床數(shù)控系統(tǒng)控制的坐標(biāo)數(shù)量來看，目前 3 坐標(biāo)數(shù)控立式銑床仍占大多數(shù)。一般可進(jìn)行 3 坐標(biāo)聯(lián)動加工，但也有部分機床只能進(jìn)行 3 坐標(biāo)中的任意二個坐標(biāo)聯(lián)動加工。此外，還有機床 主軸可以繞 X、 Y、 Z 坐標(biāo)軸中其中一個或兩個軸作數(shù)控擺角運動的 4 坐標(biāo)和 5 坐標(biāo)數(shù)控立式銑床。一般來說，機床控制的坐標(biāo)軸越多，特別是要求聯(lián)動的坐標(biāo)軸越多，機床的功能、加工范圍及可選擇的加工對象也越多。但隨之而來的是機床的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，對數(shù)控系統(tǒng)的要求更高，編程的難度更大，設(shè)備的價格也更高。 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(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。 臥式數(shù)控銑床 與通用臥式銑床相同，其主軸級平行于水平面。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(biāo)加工，這樣，不但工件側(cè)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(jìn)行“四面加工”?？梢允∪ピS多專用夾具或?qū)Ｓ媒嵌瘸尚豌姷丁ο潴w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(jìn)行加工是非常合適的。 立、臥式兩用數(shù)控銑床 這類銑床目前正在逐漸增多，它的主軸方向可以更換，能達(dá)到在一臺機床上既可以進(jìn)行立式加工，又可以進(jìn)行臥式加工，其使用范圍更廣，功能更全，選擇加工的對象和余地更大，給用戶帶來了 很多方便，特別是當(dāng)生產(chǎn)批量小，品種較多，又需要立臥兩種方式加工時，用戶只需買一臺這樣的機床就行了。 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。當(dāng)立、臥兩用數(shù)控銑床增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤后，就可以實現(xiàn)對工件的“五面加工”。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(jìn)行加工。因此，其加工性能非常優(yōu)越。 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)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。不同的機床其變速功能與范圍也不同。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。有的采用變頻器調(diào)整，將轉(zhuǎn)速分為幾檔，編程時可任選一檔，在運轉(zhuǎn)中可通過控制面板上的旋鈕，在本檔范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)；有的則不分檔 ,編程時可在整個范圍內(nèi)無級調(diào)速。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(shè)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。此外，多坐標(biāo)數(shù)控銑床的主軸可以繞 X、 Y或 Z軸作數(shù)控擺動，擴大了主軸自身的運動范圍，但是主軸結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。 控制機床運動的坐標(biāo)特征 為了要把工件上各種復(fù)雜的形狀輪廓連續(xù)加工出來，必須控制刀具沿平面上設(shè)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(biāo)方向同時協(xié)調(diào)動作，并保持預(yù)定的相互關(guān)系，這就要求機床應(yīng)能實現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動。數(shù)控銑床要控制的坐標(biāo)數(shù)最少是 3 坐標(biāo)中任意兩坐標(biāo)聯(lián)動。要實現(xiàn)連續(xù)加工直線變斜角工件，應(yīng)實現(xiàn)四坐標(biāo)聯(lián)動。若要加工曲線變斜角工件，是要求實現(xiàn)五坐標(biāo)聯(lián)動。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(yīng)更高一些。 數(shù)控銑床的主要功能及加工對象 數(shù)控銑床的功能 數(shù)控銑床的功能分為一般功能和特殊功能。一般功能是指各類數(shù)控銑床普遍所具有的功能。如點位控制功能、刀具半徑自動補償功能、鏡象加工功能、 固定循環(huán)功能等。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堋Ｈ绲毒唛L度補償功能、靠模加工功能、自動變換工作臺功能、自適應(yīng)功能、數(shù)控采集功能等。 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)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。數(shù)控銑床的 主要加工對象有：平面類零件；變斜角類零件；曲面類（立體類）零件。 自動換刀裝置（ ATC）及其形式 數(shù)控機床為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)率，進(jìn)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。數(shù)控機床為了能在工件一次裝夾中完成多個工步，以縮減輔助時間和減少多次安裝工件引起的誤差，通常帶有自動換刀系統(tǒng)。對工件的多工序加工而設(shè)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（ Automatic Tool Change 簡 稱 ATC）系統(tǒng)由控制系統(tǒng)和換刀裝置組成。在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上，如果再配以刀具和自動換刀系統(tǒng)，就構(gòu)成加工中心（ Machining center 簡稱 MC）。在這類數(shù)控機床上，自動換刀裝置（ ATC）是必不可少的。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。自動換裝置的功能，對整機的加工效率有很大的影響。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?？蓽p輕勞動強度，減少換刀時間，既提高了機床的自動化程度，又提高了勞動生產(chǎn)率。因此，數(shù)控立式銑床作為數(shù)控銑床中數(shù)量最多、應(yīng)用范圍也最廣的一種，對其附加能夠快速、準(zhǔn)確地?fù)Q刀的自動換刀裝置是非常有必要的。 各類數(shù)控機床的自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于機床的型式、工藝范圍及刀具的種類和數(shù)量等。這種裝置主要可以分為以下幾種形式 。 回轉(zhuǎn)刀架換刀形式 數(shù)控車床使用的回轉(zhuǎn)刀架是一種簡單的自動換刀裝置。根據(jù)不同加工對象，可以設(shè)計成四方和六角刀架或其他等多種形式?；剞D(zhuǎn)刀架上分別安裝著 四把、六把或更多的刀具，并按數(shù)控裝置的指令轉(zhuǎn)位換刀?；剞D(zhuǎn)刀架在結(jié)構(gòu)上必須有良好的強度和剛性，以及合理的定位結(jié)構(gòu)，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(fù)定位精度。如： CK7815型數(shù)控車床采用 BA200L 刀架，其工作循環(huán)是：刀架接收數(shù)控裝置的指令一松開一轉(zhuǎn)到指令要求的位置一夾緊一發(fā)出轉(zhuǎn)位結(jié)束的信號。 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。主軸頭通有臥式和立式兩種，而且常用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位來更換主軸頭以實現(xiàn)自動換刀。各個主軸頭上預(yù)先 6 裝有各工序加工所需要 的旋轉(zhuǎn)刀具，當(dāng)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(yīng)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。 轉(zhuǎn)塔主軸頭換刀方式的主要優(yōu)點是省去了自動松夾、卸刀裝刀、夾緊以及刀具搬運等一系列復(fù)雜的操作，從而顯著地減少了換刀時間，提高了換刀的可靠性，但是由于結(jié)構(gòu)上的原因和空間位置的限制，主軸部件的剛性差且主軸的數(shù)目不可能很多。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。 帶刀庫的自動換刀形式 帶刀庫的自動換刀形式主要是由刀庫和刀具交換 裝置組成。目前這種換刀方法在數(shù)控機床上的應(yīng)用最為廣泛。帶刀庫的自動換刀裝置的數(shù)控機床主軸箱和轉(zhuǎn)塔主軸頭相比較，由于主軸箱內(nèi)只有一個主軸，所以主軸部件具有足夠剛度，因而能夠滿足各種精密加工的要求。另外，刀庫可以存放數(shù)量較多的刀具，可進(jìn)行復(fù)雜零件的多工序加工，可明顯提高數(shù)控機床的適應(yīng)性和加工效率。這種帶刀庫的自動換刀裝置特別適用于數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床和數(shù)控鏜床。 刀庫的類型按刀庫的結(jié)構(gòu)形式可分為：圓盤式刀庫、鏈?zhǔn)降稁?、箱型式刀?箱型和線型；按設(shè)置部位的不同，刀庫可以分為：頂置式、側(cè)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。雖然刀庫有多種形式，但數(shù)控機床上常用的主要是圓盤式和鏈?zhǔn)絻煞N。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。其他形式還有擺動式單臂雙爪機械手、單臂單爪回轉(zhuǎn)式機械手、雙機械手等等。 自動換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求 刀具換刀時間短 刀具重復(fù)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(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 － 7 － 第 2 章 總體方案的確定 依據(jù)設(shè)計任務(wù)書，我們的任務(wù)是 給 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺銑床設(shè)計安裝合適的自動換刀裝置。主要技術(shù)參數(shù)為： 1）刀庫容量： 46 2）選刀方式：順序選刀 3）重復(fù)精度： ? 5 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺銑床主要由床身、升降臺、工作臺、立銑頭、主傳動、主變速、拉刀機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、自動潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、吊掛、電柜等部分組成。機床本身并不帶自動換刀裝置。自動換刀裝置作為一套獨立的、完整的機床部件，設(shè)計依據(jù)是該機床的型式、工藝范圍及刀具的種類和數(shù) 量等。 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(jìn)數(shù)控系統(tǒng)，可手動或自動操作。它可以實現(xiàn) X、 Y、 Z三軸同時定位 /直線插補，同時二軸圓弧插補。 OPS 全域絕對位置檢測。每次開機無須回零，簡化機床操作。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。尤其方便不熟練操作工、繁忙操作工、電力不良等情況下的使用?？刹捎弥鞒绦?、子程序進(jìn)行編程，最小單位可選 。具有標(biāo)準(zhǔn)機床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系，絕對值、增量可并用。各有 50 組刀具長度、半徑長度補償。彩色 LCD 中文顯示，具良好人機對話窗口，系統(tǒng)具有 160m存儲容量，可進(jìn)行程序編輯、管理，可用 RS232C 接口、 軟盤進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入、輸出 , 便于加工程序的管理?？梢詫Τ绦蜻M(jìn)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。 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺銑床是北京第一機床廠生產(chǎn)的帶有立銑頭的立式銑床，為機電一體化結(jié)構(gòu)，三坐標(biāo)聯(lián)動，是一種使用很廣 的機床，它可以使用各種圓柱銑刀、角度銑刀及端面銑刀完成直線銑削，組成各種往復(fù)循環(huán)和框式循環(huán)或按坐標(biāo)位置加工孔，也可以銑削具有輪廓的零件，如凸輪、樣板、模具、葉片、弧形槽等；該機床適用于機械制造的各種類部門，也適用于軍工部門。 其主要結(jié)構(gòu)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(yù)選變速機構(gòu)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)。 8 進(jìn)給系統(tǒng) X、 Y、 Z三個座標(biāo)的進(jìn)給，都是由交流伺服電機驅(qū)動的 。電機通過同步齒形帶驅(qū)動滾珠絲杠，從而使部件沿導(dǎo)軌移動。伺服電機及其相應(yīng)的速度控制單元和用于位置檢測的脈沖編碼器等均受控于數(shù)控系統(tǒng)；以完成各種進(jìn)給運動。同步齒形帶可張緊以減少傳動間隙，噪聲亦可降低。垂向電機是帶制動器的，當(dāng)斷電時，垂向剎緊，以防止升降臺因自重而下滑。 銑頭上的立式主軸，有符合國際標(biāo)準(zhǔn)的 (ISO) 錐孔，可安裝標(biāo)準(zhǔn)的銑刀或銑夾頭。主軸的軸向位置可調(diào)整，連同套筒一起作軸向伸出。主軸也可以連同銑頭主體一起，在左右各 45176。范圍內(nèi)調(diào)整成傾斜位置。 刀柄采用標(biāo)準(zhǔn) XT50 形式，可與萬能銑床刀柄通用 。 潤滑系統(tǒng)自動潤滑站配以遞進(jìn)式分油器，對機床導(dǎo)軌副、滾珠絲杠副及齒輪副等進(jìn)行自動的定時定量潤滑，每次加油量和兩次間的時間間隔都是可調(diào)的，力求保證每個潤滑點的合理油量。 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。 半自動的裝卸刀機構(gòu) ,安裝在銑頭的上方，通過兩個按鈕分別控制裝刀和卸刀，方便而安全，即使主軸向外伸出，也不會影響刀具的裝卸。 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) 參數(shù)名稱 單位 數(shù)量 工作臺面尺寸（長 179。 寬） mm 320179。 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(dǎo)軌面距離 mm 350 定位精度及重復(fù)定位精度 mm 177。 、177。 主軸端部錐度 ISO 立銑頭最大回轉(zhuǎn)角度 ? 45176。 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) 18 主軸轉(zhuǎn)速范圍 r/min 30～ 1500 工作臺進(jìn)給級數(shù) 無級 縱、橫向進(jìn)給范圍 mm/min 6～ 3200 垂向進(jìn)給范圍 mm/min 3～ 1600 縱、橫向快進(jìn)速度 mm/min 6000 垂向快進(jìn)速度 mm/min 3000 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 － 9 － 主傳動電動機功率 kw 主傳動電動機轉(zhuǎn)速 r/min 1440 工作臺最大承載重量 kg 320 主軸最大扭矩 N178。 m 1000 機床外形尺寸（長 179。 寬 179。 高） mm 1929179。 2055179。 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。銑刀直徑 ? 100mm，齒數(shù) 4； 銑切寬度 50mm，銑切深度 3 mm；主軸轉(zhuǎn)速 750 r/min，進(jìn)給量 750mm/min。 銑切灰鑄鐵：材料 HT200，硬度 HB150～ 225。銑刀直徑 ? 250mm，齒數(shù) 14； 銑切寬度 150mm，銑切深度 mm；主軸轉(zhuǎn)速 r/min，進(jìn)給量 300mm/min 初定 其自動換刀裝置的設(shè)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(yīng) 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。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(dāng)銑切鋼時，銑刀直徑為 ? 100 mm。當(dāng)銑灰鑄鐵時，銑刀直徑達(dá) ? 250mm。因此，為了滿足該機床的實際加工能力與生產(chǎn)情況，在設(shè)計其自動換刀裝置時，應(yīng)該根據(jù)最大的刀具直徑來設(shè)計，即設(shè)計的換刀裝置能交換 ? 250mm的刀具。初估最大直徑刀具的重量為 8kgf。 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。 由于 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺銑床是一種使用范圍較廣的機床，且其可加工零件的精度要求也較高，比較上章介紹的幾種換刀形式，決定選用帶刀庫的自動換刀形式。 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。它是多工序數(shù)控機床上應(yīng)用最廣泛的換刀裝置，其整過換刀過程比較復(fù)雜 。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，在機床外進(jìn)行尺寸預(yù)調(diào)后，按一定的方式裝入刀庫。換刀時，先在刀庫中進(jìn)行選刀，由機械手從刀庫和主軸上取出刀具，然后交換位置，把新刀 10 插入主軸，舊刀放回刀庫。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。 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺銑床主軸箱上方?jīng)]有好的安裝位置，安裝在機床外又要增加刀具運輸時間，降低效率，所以安裝在機床側(cè)面最合適，有些部件交錯的地方，作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。因為 XKA5032A/C 數(shù)控立式升 降臺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(shè)計將仿效 THK6363 型自動換刀數(shù)控鏜銑床換刀裝置，設(shè)計成由由盤式刀庫和回轉(zhuǎn)式雙臂機械手組成。設(shè)計增加自動換刀裝置后的 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺銑床的外觀圖如圖 11 所示。 圖 21 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺銑床的外觀圖 刀庫的設(shè)計 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。 確定刀庫容量 決定刀庫容量時，首先要考慮加 工工藝的需要，同時還要調(diào)查分析同類型、相近規(guī)格的自動換刀機床的刀庫容量及其發(fā)展趨勢。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(yīng)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。例如，對功能較為齊全的加工中心而言，它可承擔(dān)多個工件的切削任吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 － 11 － 務(wù)，因而要配備刀具的種類和規(guī)格較多。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(guān)系。 圖 31 為刀庫容量與機床能加工工件的比率統(tǒng)計曲線。 圖 22 刀具數(shù)量統(tǒng)計圖 刀庫儲存量過大， 導(dǎo)致刀庫的結(jié)構(gòu)龐大而復(fù)雜 ,影響機床總體布局；儲存量過小，則不能滿足復(fù)雜零件的加工要求。因此，刀庫容量應(yīng)在經(jīng)濟合理的條件下，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)時間。對自動換刀數(shù)控機床的刀庫容量，有關(guān)資料曾對 15000 個零件進(jìn)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。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，對 XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床，從使用和經(jīng)濟效率角度來看，容量為 6 的刀庫就可滿足要求了。 確定刀庫形式 由以上考慮 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺銑床的結(jié)構(gòu)布局等原因，決定 采用軸向放置的鼓盤式刀庫形式。 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。 刀庫結(jié)構(gòu)設(shè)計 如刀庫裝配圖所示，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，直流伺服電動機接通，其運動經(jīng)過十字聯(lián)軸器、波傳動減速器、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