XKA5032A數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)

摘 要

本論文介紹的是XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺(tái)銑床自動(dòng)換刀裝置（刀庫式）的設(shè)計(jì)。刀庫式的自動(dòng)換刀裝置是由刀庫和刀具交換裝置（換刀機(jī)械手）組成。它是多工序數(shù)控機(jī)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(jī)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(shí)，先在刀庫中進(jìn)行選刀，由機(jī)械手從刀庫和主軸上取出刀具，然后交換位置，把新刀插入主軸，舊刀放回刀庫。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(jié)構(gòu),安裝在機(jī)床的左側(cè)立柱上。因?yàn)閄KA5032A/C數(shù)控立式升降臺(tái)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)成采用軸向放置的鼓盤式刀庫形式和回轉(zhuǎn)式雙臂機(jī)械手組成。

刀具按預(yù)定工序的先后順序插入刀庫的刀座中，使用時(shí)按順序轉(zhuǎn)到取刀位置。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)。該法不需要刀具識(shí)別裝置，驅(qū)動(dòng)控制也比較簡(jiǎn)單，工作可靠。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。此外，裝刀時(shí)必須十分謹(jǐn)慎，如果刀具不按順序裝在刀庫中，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。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)。加工時(shí)按順序調(diào)刀。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。可知數(shù)控銑床用4把刀就可完成大多數(shù)的銑削加工。所以這個(gè)容量為6把刀的刀庫，幾乎不存在加工過程中需要重復(fù)利用刀具的情況，所以刀具的選擇方式確定為順序選擇刀具。

兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(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。一般來說，這種機(jī)械手用于刀庫刀座軸線與機(jī)床主軸軸線垂直，刀庫為徑向存取刀具形式的自動(dòng)換刀裝置，因此，在XKA5032A/C數(shù)控立式升降銑床的自動(dòng)換刀裝置中可采用這種機(jī)械手形式。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床；自動(dòng)換刀裝置；刀庫；換刀機(jī)械手

目 錄

摘要……………………………………………………………………………1

前言…………………………………………………………………………....2

緒論......................................................3

1.1數(shù)控機(jī)床的知識(shí)…………………………………………………………3

1.2 數(shù)控銑床的分類…………………………………………………………3

1.2.1 數(shù)控立式銑床………………………………………………………3

1.2.2 數(shù)控臥式銑床………………………………………………………4

1.3 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)特征……………………………………………………4

1.3.1 數(shù)控銑床的主軸特征………………………………………………5

1.3.2 控制機(jī)床的坐標(biāo)特征………………………………………………5

1.4 數(shù)控銑床的主要功能及加工對(duì)象………………………………………5

1.4.1 數(shù)控銑床的功能……………………………………………………5

1.4.2 自動(dòng)換刀裝置及其形式……………………………………………5

1.4.3 自動(dòng)裝置應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求……………………………………6

第2章 總方案的確定……………………………………………………………6

2.1 XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺(tái)及其主要參數(shù)……………………………6

2.1.1 主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)………………………………………………………7

2.1.2 主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)………………………………………………8

2.2 初定其自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)………………………………………9

2.3 確定其自動(dòng)換刀裝置的形式……………………………………………10 

第3章 刀庫的設(shè)計(jì)……………………………………………………………10

3.1 確定刀庫容量……………………………………………………………11

3.2 確定刀庫形式……………………………………………………………11

3.3 刀庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………11

3.4 初估刀庫驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距及選定電機(jī)…………………………………………13

3.4.1初選電動(dòng)機(jī)與降速傳動(dòng)裝置………………………………………13

3.4.2初估刀庫驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距…………………………………………………13

3.5刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)………………………………13

3.6刀庫驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的校核………………………………………………………17

3.7花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算………………………………………………………18

3.8夾緊機(jī)構(gòu)插銷剪切強(qiáng)度的校核……………………………………………18

3.9確定刀具的選擇方式………………………………………………………19

3.10刀庫的定位與刀具的松夾…………………………………………………20

第4章 刀具交換裝置的設(shè)計(jì)……………………………………………………20

4.1確定換刀機(jī)械手形式………………………………………………………20

4.2換刀機(jī)械手的工作原理……………………………………………………22

4.3機(jī)械手的自動(dòng)換刀過程的動(dòng)作順序………………………………………22

4.4機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸4上的齒輪齒條設(shè)計(jì)………………………………………23

4.5自動(dòng)換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求……………………………………………24

4.5.1主軸準(zhǔn)停裝置…………………………………………………………24

4.5.2換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試……………………………………………24

4.6自動(dòng)換刀程序的編制………………………………………………………26

第5章 自動(dòng)換刀裝置的控制原理…………………………………………………26

5.1自動(dòng)換刀裝置的液壓系統(tǒng)原理圖…………………………………………26

5.2自動(dòng)換刀裝置換刀動(dòng)作的順序控制過程…………………………………26

致謝詞………………………………………………………………………………27

參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………28