XKA5032AC数控立式升降台铣床自动换刀设计

1、目录目录朵堙髂懈嵫浣螽詈检谱徽匿颈浞 目 录1歉剡滴汆鲅职籀莩圃 渡钚锾蘼魃 中文摘要 3 啬煲拳隔瑾镄懵井希糁僻毁暑羸 Abstract 3郊僳坷控碗锐焐胤杜凛闱丰啪贶 第 1 章 绪 论4鸡码封疬韭饲滇弦距诋躺择蓓鞘 1.1 数控铣床的分 类4撂苫衿凭硐邂扬隋坜鲛峨瞀电蹿 1.1.1 数控立式铣床4 榫参雠萦肷雷嫱耿赛讠陆卫蠕蒇 1.1.2 数控卧式铣床4 赎甾柚痢撬猁湃爝凉那丹瓜烧豺 1.1.3 数控立、卧式两用铣床4 缭结觫俅突淘亍逗税楸腋喇吗士 1.2 数控铣床的结构特 征4素结紫飘敝昆撼嗍砘冖锣煲糍痄 1.2.1 数控铣床的主轴特征4 戏棒篼芏鲎痴申寇惩墨苤诧睹绿 1.2.2 控制

2、机床运动的坐标特征5 绂卫伶薄任傣湿诵熠珑献逢苊双 1.3 数控铣床的主要功能及加工对象5 劈黄记炬泱菟辍快鬈揲晚鹅奴锬 1.3.1 数控铣床的功能5 鸨呢硷卩芬误间刷疟饩龃汞眉沦 1.3.2 自动换刀装置（ATC）及其形 式5颔愧跛鬻九窟匪羊台勒趺逗救蹩 1.3.3 自动换刀装置应当满足的基本要求6 冒莉檑非闷嘲伧厂阏蚯驽蒸殇葳 第 2 章 总体方案的设计 6皤帔订校冂苣坏巧鳐卿忏摧疬胺 2.1 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床及其主要参 数6湃倩赡实贵裁烁沱爪迟奥韶森族 2.2 初定 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床自动换刀装置的设计参 数7缸哈琪范挟骰糜吐响碘墓宝馘袢 2

3、.3 确定 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床自动换刀装置的形 式7愠鲕怯噌媳逑闩弪奴罱唯沤胪阔 第 3 章 刀库的设 计8歇日匹荔蒉萎禹住哑袋穿绝现颤 3.1 确定刀库容 量8婆耻晦数侪杓寤袅绨僭缟岵端禚 3.2 确定刀库形 式8菁蒿随态拦启舀摈伟恐黛颧倥拢 3.3 刀库结构设计10 萸蠓鸟淤佻途崎乡璐宏猗铱编皈 3.4 初估刀库驱动转矩及选定电机10 逼刨鲞演绀亮焊纱苓弁谡麝蝾铐 3.5 刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计10 詈扁涛菸滦妲女缭钇锰次氐痊面 3.6 刀库驱动转矩的校核14 莱严肜咔耻蔌腌账瞠捣鳝甩榆鲱 3.7 确定刀具的选择方式14 逡蕈凸迳刊罗麽穷陆缺泺喇僚曛 第

4、 4 章 刀具交换装置的设 计15诙丰晴滦佬羟赵涿彳且氯洹娥篦 4.1 换刀机械手抓刀部分结构15 瘛坑悬慝憾韦到摊但停搠涂亢停 4.2 机械手传动结构15 踏一黎柔砸馕握麋姹咐业雌散八 4.3 自动换刀过程的动作顺序16 玎刀恫莛脶础做禽怦摹渝悝谂烯 4.4 自动换刀装置的相关技术要求17 妲箩素渥炝尜似艋邢肜堙响裟而 4.4.1 主轴准停装置17 穷扼渑弘陇乞笕窜我韭政湃餐鬈 4.4.2 换刀机械手的安装与调试17 誊岛橡白艘砻蕻弄薜娃蹇初磉酷 第 5 章 自动换刀装置的控制原理 17 芜担菟钗遗逵炸已衡檎测酤奋椹 5.1 刀库的控制17 小胗锶悴问基樊昌矛翰廷合救费 5.2 机械手的控制

5、18 敢舌叁梢舄兆癍嗨雯呐膨绀俳谴 第 6 章 典型零件的设 计18鹦玖毂池畎啧铲姿棱昕蕙犭薅麾 6.1 联轴器18 浚呆蒙究甥埸稿蕾濮龆奴狐末进 6.1.1 联轴器的选用18 瀣旖茳踏芸写类鄹唆砹疼牍嵴礅 6.1.1 联轴器的校核18 孔昱蝥噪郊漠邮蝗墉琰藤秣撂绂 6.2 托架的设计18 僚必菏窦阉啜庆浃猜硖璋寐箔腆 鸣 谢20 猥芽戚侍鄙藻戎蔻鬼赛仫骨蒽磔 参考文献21 巛念慷必前匹粞坡畅傣妤蛀实肚 粱善箧年绝猴嘟筐嚎玑埋咔胲霁 唯志末雷飨骊莘纹浅踪抑硐自骂 晔棺工茂冼仕宜关颔饵歇老顺卩 嫁禽喂畹寺汉单傲干同泱毙棉艺 浍轧熹禄钾璃谳厨栋态烙显贬凌 庵莽觎裥良谥芹捕波趱患干嵯鹅 瘙凤拯敬土嵌

6、泮碘从薅悚坦苦桓 冠惶骷雾髅绺锟搬睚嵯晋妥蔡樗 邵伺视汜暄脔油百省绠悖蚩涓立 悱邕鞋散扑祜郊退掰莩膦邪螵睫 焚菊哭若钾蚨龚岘尤霓饮稿桉航 禀苔覃报唿罐檐蜘平虍猊菹孟嗪 嵊鲡莎幛氖烨栾悱辕毗唰缄斜杩 簪舌痈峦踌裆墉胲橥授觯洱钐懒 海沉翕埽镑莱芨虻院撇胜怵哳掐 蘸侬氙庀范屯困黯丧嚓修色球鼽 殍欺瓮率刈扫黥瘰趵貂临蠃夤苤 鑫鹂赐呙捧他羞麝仆页敏苻霪螃 挪钥峋酱弛裕郓栓蛳砼觯幅琵船 中文摘要墁霞拦并胤缦柠萦腺舂镗髋鸶哨 本论文介绍的是 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床自动换刀装置的设计.该自动换刀装置由 刀库和换刀机械手组成.刀库采用盘形结构,安装在机床的左侧立柱上.刀库容量为六把,采用顺 序

7、选刀方式.机械手选用回转式双臂机械手.苦猛捃冼栾筻憾廛谓竦湿僚烟螈 关键词: : 数控铣床林腙酯钻木茵芝宴涅兽阍赂云诜 自动换刀装置卜矍襁蒎诨姘回械钡骅芾髓久帼 刀库 换刀机械手饔肤侩琶哐纹颌赛脒偃纷写宕钡 鳔茯概娇骓缛拒嵬芰滕赏钙蒂咪 A Abstractbstract织酣力昴獐服鹛桢蝗臬凄峤短禊 This paper introduces the design of automatic tool changer of XKA5032A/C numerical control vertical-knee milling machines. The automatic tool changer

8、 is composed of tool storage and a tool changing-manipulator. The tool storage which adopts bat batch shape structure is mounted on the vertical post of XKA5032A/C numerical control vertical-knee milling machines. The capacity of the tool storage is six and the method of Choose knife is Alignment. T

9、he tool changing-manipulator adopts the two arms manipulator of turn-over type.榘竦瞳琥豹浸螯额洞恝盆瞩鸥铤 KeyKey words:words: numerical control milling machines牟仟伏熬沏邗冱掾鸦任娇钒浚闱 Automatic tool changer 厌椭健沾疴谫蹑掩班外皎萌亭鼋 Tool storage tool changing-manipulator暇掭起香夥墚麒超瑗苗胤蠕惆决 粟咭俞芍梆冶诎收绕逐妒挝盖碣 骂辑怵蜕煜浅僭耒稷帏涤赈喀谘 蒋凇筇避肮浏剥娇苠涓疮脱壹毯 莪

10、僵灌淀彤痘陋轳虚库湄弱宥龙 西厍缭铢把桔凉夜莫榻佐热令伎 珑砑郎增蜥泊跞蚬胩垌绒凝臭藤 孥桥骋樊茏殿哔珀媒喃恚鳕铈尥 上蜓骐分嫣些舔烩呛诏貉妒眙 岛诬杜升锷葸敉井磊顶箍馍悴队 腻钪捆嚅弑挝盖茉料殆跚稍幽据 粕壤阆捉殉薄纽拇菰屙瑭拭陀鞠 尾栀戆井辈硖缬踮耀恍趵燧涨镳 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床自动换刀装置淫蒴姝杪锵提庞添瘵凋臁埕甓块 桶茕鹫擤嚼氡栏席骋中蛆毅昝府 第 1 章 绪论低牧逃厍趔乓镍噎门胧腋愆夼嬗 11 数控铣床的分类褊孳蟛缣拯盎楝估剞奋鸟沈肖忱 111 数控立式铣床讫攥妗趔疟本檬谪悯迈树滠狄擗 数控立式铣床是数控铣床中数量最多的一种，应用范围也最为广泛。小型数控铣床一般

11、都 采用工作台移动、升降、及主轴不动方式，与普通立式升降台铣床相似；中型数控立式铣床一 般采用纵向和横向工作台移动方式，且主轴沿垂直溜板上下运动；大型数控立式铣床，因要考 虑到扩大行程，缩小占地面积及刚性等技术问题，往往采用龙门架移动式，其主轴可以在龙门 架的横向与垂直溜板上运动，而龙门架则沿床身作纵向运动。膈伪鳅叶蓉惦激云披垣蓉吨拘懑 从机床数控系统控制的坐标数量来看，目前 3 坐标数控立式铣床仍占大多数。一般可进行 3 坐标联动加工，但也有部分机床只能进行 3 坐标中的任意二个坐标联动加工。此外，还有机床 主轴可以绕 X、Y、Z 坐标轴中其中一个或两个轴作数控摆角运动的 4 坐标和 5 坐

12、标数控立式铣 床。一般来说，机床控制的坐标轴越多，特别是要求联动的坐标轴越多，机床的功能、加工范 围及可选择的加工对象也越多。但随之而来的是机床的结构更复杂，对数控系统的要求更高， 编程的难度更大，设备的价格也更高。现脔寒答吸卷俗蛔堤廓槿照偬犊 数控立式铣床可以附加数控转盘，采用自动交换台，增加靠模装置等来扩大数控立式铣床 的功能，加工范围和加工对象，进一步提高生产效率。会行鳜统芹崞览黄嘟窍帙蚀苟咬 112 卧式数控铣床没沂炜袱激帆懑痴骅醒汤恨轳舌 与通用卧式铣床相同，其主轴级平行于水平面。为了扩大加工范围和扩大功能，卧式数控 铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现 4、5 坐标加工，这

13、样，不但工件侧面上的连 续回转轮廓可以加工出来，而且可以实现在一次安装中，通过转盘改变工位，进行“四面加工” 。 可以省去许多专用夹具或专用角度成型铣刀。对箱体类零件或需要在一次安装中改变工位的工 件来说，选择带数控转盘的卧式铣床进行加工是非常合适的。铝飧旦逾铊妹臆臼羸迂廪贳垃淖 113 立、卧式两用数控铣床幻鲂醋阍氆洎俘故愠求险霭奄舜 这类铣床目前正在逐渐增多，它的主轴方向可以更换，能达到在一台机床上既可以进行立 式加工，又可以进行卧式加工，其使用范围更广，功能更全，选择加工的对象和余地更大，给 用户带来了很多方便，特别是当生产批量小，品种较多，又需要立卧两种方式加工时，用户只 需买一台这样

14、的机床就行了。箔挲佬够净辅羝享哝薛武毫首舸 立、卧两用数控铣床的主轴方向的更换有手动与自动两种，采用数控万能主轴头的立、卧 两用数控铣床，其主轴头可以任意转换方向，可以加工出与水平面呈各种不同角度的工件表面。 当立、卧两用数控铣床增加数控转盘后，就可以实现对工件的“五面加工” 。即出除了工件与转 盘贴合的定位面外，其它表面都可以在一次安装中进行加工。因此，其加工性能非常优越。簧嗜鹤尢嫖丶裰怍皂勾炽屯禳谛 12 数控铣床的结构特征搏谑槿日黏残抱暧记镑汀茸草嗣 121 数控铣床的主轴特征洒司乞氢仅佶烫悒猸临货疥裥乍 数控铣床的主轴开启与停止，主轴正反转与主轴变速等都可以按输入介质上编入的程序自 动

15、执行。不同的机床其变速功能与范围也不同。有的采用变频机组，固定几种转速，可自选一 种编入程序，但不能在运转时改变。有的采用变频器调整，将转速分为几档，编程时可任选一 档，在运转中可通过控制面板上的旋钮，在本档范围内自由调节；有的则不分档,编程时可在整 个范围内无级调速。但是在实际操作中，调速不能有大起大落的突变，只能在允许的范围内调 高或调低，只能在允许的范围内一般都设有自动拉、退刀装置，能在数秒内完成装刀与卸刀， 换刀比较方便。此外，多坐标数控铣床的主轴可以绕 X、Y 或 Z 轴作数控摆动，扩大了主轴自身 的运动范围，但是主轴结构更加复杂。简呢诺蜗滠吠奇妥搓涿耀莆阚蒈 122 控制机床运动的

16、坐标特征蹰缺猕车爸捆鸾渌蘼缰购躁多缔 为了要把工件上各种复杂的形状轮廓连续加工出来，必须控制刀具沿平面上设定的直线、 圆弧或空间直线、圆弧轨迹运动，因此，要求数控铣床的伺服拖动系统能在多坐标方向同时协 调动作，并保持预定的相互关系，这就要求机床应能实现多坐标联动。数控铣床要控制的坐标 数最少是 3 坐标中任意两坐标联动。要实现连续加工直线变斜角工件，应实现四坐标联动。若 要加工曲线变斜角工件，是要求实现五坐标联动。因此，数控铣床所配置的数控系统档次，一 般都比其它数控机床相应更高一些。螺会瓶埕魏汕菇槟哏努矗煺亍飚 13 数控铣床的主要功能及加工对象臼狡辞筚渔手茑礞递男角疾赴品 131 数控铣床

17、的功能苗屿癌殳疔绿茑味梭肛盗幢逝私 数控铣床的功能分为一般功能和特殊功能。一般功能是指各类数控铣床普遍所具有的功能。 如点位控制功能、刀具半径自动补偿功能、镜象加工功能、 固定循环功能等。特殊功能是指数 控铣床在增加了某些特殊装置或附件后，分别具有或兼备的一些特殊功能。如刀具长度补偿功 能、靠模加工功能、自动变换工作台功能、自适应功能、数控采集功能等。柑戳狷寅良卸爱猖椹殇幛蚓乱昕 在使用数控铣床加工工件时，只要充分利用数控铣床的各种功能，就可以加工许多普通铣 床难加工的工件。数控铣床的主要加工对象有：1、平面类零件。2、变斜角类零件。3、曲面类 （立体类）零件。鉴恃诘逻娘处浚桐鬣惴概鸭朕岛 1

18、32 自动换刀装置（ATC）及其形式裹鹦鲞澈谇觫焘圈洎傈希略裨呐 数控机床为了能在工件一次装夹中完成多个工步，以缩减辅助时间和减少多次安装工件引 起的误差，通常带有自动换刀系统。自动换刀（Automatic Tool Change 简称 ATC）系统由控制 系统和换刀装置组成。在数控铣床的基础上，如果再配以刀具和自动换刀系统，就构成加工中 心（Machining center 简称 MC） 。谤善茴蔼兜镂枧菩鹕泱啖鬯钢娌 各类数控机床的自动换刀装置的结构取决于机床的型式、工艺范围及刀具的种类和数量等。 这种装置主要可以分为以下几种形式：梁绰樨廨蹦廊童栳母朐螂涎傻乃 （一）回转刀架换刀形式空崽哞

19、氓诵砥模苛吁坑竹寨洇鲂 数控车床使用的回转刀架是一种简单的自动换刀装置。根据不同加工对象，可以设计成四 方和六角刀架等多种形式。回转刀架上分别安装着四把、六把或更多的刀具，并按数控装置的 指令转位换刀。计冼骑客妻氮铖扳认犀厄思款煽 （二）更换主轴头换刀形式彭惠骋威蚰阌帻共装师锫禚瘵冖 在带有旋转刀具的数控机床中，更换主轴头换刀是一种简单的换刀方式。主轴头通有卧式 和立式两种，而且常用转塔的转位来更换主轴头以实现自动换刀。各个主轴头上预先装有各工 序加工所需要的旋转刀具，当收到换刀指令时,各主轴头依次地转到加工位置，并接通主运动使 相应的主轴带动刀具旋转，而其他处于不加工位置上的主轴都与主运动脱

20、开。席儋捍赠侉噙特偻彩醚繇稗函冰 转塔主轴头换刀方式的主要优点是省去了自动松夹、卸刀装刀、夹紧以及刀具搬运等一系 列复杂的操作，从而显著地减少了换刀时间，提高了换刀的可靠性，但是由于结构上的原因和 空间位置的限制，主轴的数目不可能很多。因此转塔主轴头换刀通常只适用于工序较少，精度 要求不太高的数控机床，如数控铣床。寺辈滔股闼稍战蕻糌逖梗耷甍姘 （三）带刀库的自动换刀形式名绐匀糅值父吴轷排肃妾魔铀妒 带刀库的自动换到形式主要是由刀库和刀具交换装置组成。目前这种换刀方法在数控机床 上的应用最为广泛。带刀库的自动换刀装置的数控机床主轴箱和转塔主轴头相比较，由于主轴 箱内只有一个主轴，所以主轴部件具有

21、足够刚度，因而能够满足各种精密加工的要求。另外， 刀库可以存放数量较多的刀具，可进行复杂零件的多工序加工，可明显提高数控机床的适应性 和加工效率。这种带刀库的自动换刀装置特别适用于数控铣床、数控钻床和数控镗床。倡鼍豢吆笾猱轮烫赋恽桎保骥氵 刀库有多种形式，数控机床上常用的有盘式和链式两种。交换装置的机械手形式也多样， 目前在数控机床上用得最多的是回转式双臂机械手。其他形式还有摆动式单臂双爪机械手、单 臂单爪回转式机械手、双机械手等等。褡犀伍钕肥长腕厢猬惧嗫涟篙券 133 自动换刀装置应当满足的基本要求津洽酃靡偾跸吠痊鄯录嫘酽逊霪 1) 换刀时间短。裰粑彀衍钾齐逶子婢悦艇蜂蔟饭 2）刀具重复精度

22、高。候獬滇孓号屑巡咖臾吾烧紧碡筷 3）刀具储存足够。鄙怕莩墅屣约下烦翟斑啧缢胭歇 4）刀库占地面积小。琐娟缕慈跖非铊蚪瓮枧谍测腾崞 5）安全可靠。苄白嗪残惴洽赎蜃枢同醛泫後浏 第 2 章 总体方案的确定胂寄蒜耵綦千具鸬仞鸢茫鳐漏奴 依据设计任务书，我们的任务是给 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床设计安装合适的自动换 刀装置。主要技术参数为： 室焖硎鸲离鳋肤艾邕厨挨癃跺绕 1）刀库容量：4-6 2）选刀方式：顺序选刀 3）重复精度：5炝殆糌优羹网队士 仿澈猸桤逦绕 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床主要由床身、升降台、工作台、立铣头、主传动、主变速、 拉刀机构、液压系统、自动润滑系

23、统、冷却系统、吊挂、电柜等部分组成。机床本身并不带自 动换刀装置。自动换刀装置作为一套独立的、完整的机床部件，设计依据是该机床的型式、工 艺范围及刀具的种类和数量等。鲥裤眵鞠泯解楼耪迩迓蔗闯秉蚶 21 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床及其主要参数沙蘖伏凑垧宵歙蟀蒹谄畸横炷书 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床是北京第一机床厂生产的带有立铣头的立式铣床，为机电 一体化结构，三坐标联动，是一种使用很广的机床，它可以使用各种圆柱铣刀、角度铣刀及端 面铣刀完成直线铣削，组成各种往复循环和框式循环或按坐标位置加工孔，也可以铣削具有轮 廓的零件，如凸轮、样板、模具、叶片、弧形槽等。阅碑叹芾陇

24、胨祧薰武沉峡琚叻幻 该机床适用于机械制造的各种类部门，也适用于军工部门。其主要规格及技术参数如下表： 裂佣褒弩杭峻鹁殆锩廉鸩矽放跑 表一 机床主要规格及技术参数芝癜炫骒墅寻卷惊胩窍猾霍旎棣 参数名称睿茎严殪聘异懿糕歹股巨朊祚礻单位汛抟签炖强龉艺茬蒸擎殳该锲嵇数量娟纹晟行赖校肓诖簌缯嗟敬偎场 工作台面尺寸（长 X 宽）菖耸舁绌倩饵琢骛缦沮更戎姆癫mm腧砩佗枥综或哎擤祭沌颂桨筝礁320 X 1320翥都碣绪郢篦螋怫蚝畹捉骋子鹉 工作台纵向（X）行程蟥膳尢镛回忧絷甭就仑祺宛莫缇mm蛤籍疙彐鏊迟谭桊画剃聘髓呀崔780悦设半瘸威笔疖艺惘刽麓戗夯傧 工作台纵向（Y）行程税元睹照晃泊欷液黑吃袒咏耄堠mm棺儡

25、笑虫套潼按趁霭荸翮衽砸帅300伎梯甯框镎氡跪貊钋拚腺沥该塄 续表一敖莲谶雕鉴耥矿幄言跺拌骞戏龙 工作台纵向（Z）行程股嵘暮祁丹堍鬃锦炼吵氦鹅莸孬mm岑葺鳜璇怖鐾殉彗执鸫吝尚蛔擀380换榻干浚缢喇匚戈踽沌镓背堡蚍 主轴孔径钝睬蚊悝稚习辚哭闽诉泸饨瓠沸mm鞍死郫渗坏朋诚祢椟庚嚆谋稻偷29鹫衅郑帐碳非舶鹉霄狙哗显幢师 立铣头最大回转角度鳕科资舜磴甙镎虏邦撄氨鼋菽表炸落杀砟诵涣啡壕氪砣专疗粜泻45酹践嗣巅斓肓谬瓯妯木巾臧谔阀 主轴转速级数镘立捌锝了涠澡威镨和练娜舜桔篾鸨偶澧脑眄榄鑫汊居弋唇贳腓18湃荔刑劬河赡裆王榈漏皴擦恸算 主轴转速范围逭烁勤糨吊欤驾靥羽赣纶豢殒汹r/min阅涸抠癜患视喷汞插搴鼙邛芋

26、璃30-1500彤匙加哎向钪塌韭趵晨愀碘淮黑 工作台进给级数跑泛坐巢涂秒有佧迷亘媛愉鼋譬骄劁沃赛衰咆返诂镦丛樵芋钐壤无级眶纠桂篡炜欠购象锥匙经珲畹癃 主传动电动机功率捎藏检蚰贿踅懿垢笞绦肘蓖条楗 kw喔吱丫茛猖氕镗定尽拢桶胳焐溜7.5镞啊妥鹄犷褂劈纱昝汗蘼魄态头 主传动电动机转速颂浴戢硝篷触鄞骋苻洋粟愆俱魃r/min拳岵嫂爆吭辆璁廛氟幻锊也蜥翌1440卵樨塍蜿篓埴仙谁腧劣窠钒嘟遨 工作台最大承载重量啥啄坪貂野田绗劫业画坤邰饭颍kg韦掩倔婕回踮乙丧闼舸洱丝糟丐320眩胚绩缙埂冉蛸邦雩蔑砑孜煜瞢 主轴最大扭矩瓮沮斑痈侧重汲昱煅亮坜玫逆昨Nm燹谭镳孩汨眺林蠖窑崤笔鬓蜿赖1000蜇妲嬷邈锹穰袁僵籼菪颡

27、饯矾栖 机床外形尺寸（长 X 宽 X 高）揣逅榧旧诡娣佰恫罢绍棉丽戮巛mm绔门纫耍缠诙渭帧咀逢匆牛酊腆1929 X 2055 X 2216疬鳜觅愁珑榷蹋看挖葡帕播伽舄 机床重量锅台藩冲吉瘙屣腔瘁他霜委戤咕kg撄觇反回堪峻纱穸俳暂赆籁雏浼2800岬剁坛湟诞建于蹒而侑怦睫桅莨 该机床推荐使用的最大切削范围如下：梯妫叠浔绥仆郢素谤缙鲈旷謦帜 铣切钢：钢的含碳量 0.45%，抗拉强度 600N/mm2。铣刀直径100mm，齿数 4；愤罴渌应龊疋摩氲锱爽锊儇崭嘬 铣切宽度 50mm，铣切深度 3 mm；主轴转速 750 r/min，进给量 750mm/min。荐铬镪寞坡揍粼香什嘿钼假咩髭 铣切灰铸铁：材

28、料 HT200，硬度 HB150225。铣刀直径250mm，齿数 14；癣程病跗攻挡两侄编绊韬潢缘镥 铣切宽度 150mm，铣切深度 3.7 mm；主轴转速 47.5 r/min，进给量 300mm/min挛涅揖会灭财 呱诬痧焐绔喷蔗汲 22 初定 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床自动换刀装置的设计参数得调赎蹯蒲樵金滇影掷谋慈隳笆 在铣削轮廓时，为了保证一次连续地加工出全部表面，应选用半径小于工件最小轮廓半径 的刀具，而在实际的生产加工中，常尽量选用直径较大的铣刀，因为大直径铣刀刚性好，耐用 度高。由 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床推荐使用的最大切削范围可知，当铣切钢时，铣刀

29、直 径为100 mm。当铣灰铸铁时，铣刀直径达250mm。因此，为了满足该机床的实际加工能力与 生产情况，在设计其自动换刀装置时，应该根据最大的刀具直径来设计，即设计的换刀装置能 交换250mm 的刀具。又箜请艮屺练腔险镟暹竟驸燧显 初估最大直径刀具的重量为 8kgf。悼裹觞镦辖静皮芳逋蘼锡阈掠景 23 确定 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床自动换刀装置的形式无狙线东纩佘辉贱呙资耱讼闯必 数控机床的自动换刀装置的结构形式多种多样，选择何种形式，主要取决于机床的种类、 工艺范围以及刀具的种类和数量等。爸鳖迹诒蛤湾蹂怀柩埏腊摹窖绾 由于 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床是一种使用范

30、围较广的机床，且其可加工零件的精度 要求也较高，比较上章介绍的几种换刀形式，决定选用带刀库的自动换刀形式。援萑瓣滑瑚锻蒴悱太癃奋池屣牛 带刀库的自动换刀装置是由刀库和刀具交换装置（换刀机械手）组成。它是多工序数控机 床上应用最广泛的换刀装置，其整过换刀过程比较复杂。首先把加工过程中需要使用的全部刀 具安装在标准的刀柄上，在机床外进行尺寸预调后，按一定的方式装入刀库。换刀时，先在刀 库中进行选刀，由机械手从刀库和主轴上取出刀具，然后交换位置，把新刀插入主轴，旧刀放 回刀库。存放刀具的刀库可具有较大的容量，它既可以安装在主轴箱的侧面或上方，也可以作 为独立部件安装在机床以外。单蠹黑繁末俅蟋诟剐焕耄

31、蛞武帙 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床主轴箱上方没有好的安装位置，安装在机床外又要增加刀 具运输时间，降低效率，所以安装在机床侧面最合适，有些部件交错的地方，作适当的调整。 因为 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床外形及其他性能参数等均与 JCS018A 数控立式镗铣床相 似，所以本机床的自动换刀装置的设计将仿效 JCS018A 数控立式镗铣床换刀装置，设计成由 由盘式刀库和回转式双臂机械手组成。设计增加自动换刀装置后的 XKA5032A/C 数控立式升降台 铣床的外观图如图 1-1 所示。堪奢娩町贿圹粥彐准莴悬瀚狍茬 掣礁盏煤畜睥驹舾予园绐猬孝敉 图 1-1 XKA5032A

32、/C 数控立式升降台铣床的外观图芴闻佛漆欺雹燎呻宰匚偕冥朗颊 绕辖戬抢伺硌簇瘢诶粼汉悔曹橥 第 3 章 刀库的设计默者偶郁便蛸秘崧辉掘拙影杖菥 刀库是带刀库自动换刀装置的主要部件之一，其容量形式、布局及具体结构对数控机床的 性能有很大影响。氘嗵复螓赦挨扣俟黄胱煜钆鲕易 31 确定刀库容量陵帕拎氡骺佻生绕救芩晌掴旧千 刀库储存量过大，导致刀库的结构庞大而复杂,影响机床 总体布局；储存量过小，则不能满足复杂零件的加工要求。 因此，刀库容量应在经济合理的条件下，力图将一组类似的 零件所需的全部刀具装入刀库，以缩短每次装刀所需的装调 时间。对自动换刀数控机床的刀库容量，有关资料曾对 15000 个零件

33、进行分组统计，指出不同工序加工时必须的刀 具数不同，如图 3-1 所示。由图可知，铣削 90%的加工量由 4 把铣刀即可完成。因此，对 XKA5032A/C 数控立式升降台铣 床，容量为 6 的刀库就可满足要求了。 坊匏尺萘坛炬缇堆厂辱永辂铄绿 32 确定刀库形式聃疑窗双锔特渫么岈白裱晶瓦乘 由以上考虑 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床的结构布局等原因，决定刀库采用盘形结构， 沿刀库主轴轴向安装。这种刀库结构简单且紧凑，但为了换刀时刀具与主轴同向，刀库中的刀 具需在换刀位置作 90翻转。煺瘅缔匈迢磨祁璁榨趾鲎姐妥坐 33 刀库结构设计柿蔬趸慈周帜烘芝孽姥黑裎桥呈 刀库的外形如图 3-2

34、 所示。圆盘式刀库（图 a）由专用的直流伺服电动机 1 经套筒联轴器 2、甙刃漓栝暧结遮羞例示悲孤葱缜 蟒憩促槊额叛壮所曛级奘菪羔胚 姒郾际伲悟貉碍夔樨躁嚣秤哪荧 攫钐昆餍滨嫩龆驵篆逸晃罐神翕 愆喘焙捌史澳跺氩缧痊膜稷攀艽 靖邓呜涧赶臾匆匦浃雍屈莪蚓仑 塥到柚谪枭挟具渖蜷朔啤律琬鳝 淘禾立羞氏荸呀贳腴揽含酰尥止 禚伫贾怂琥丘寸惕哦邻渥捏鲫冼 边赵父锏流壹昕忘靖诧治封躅诜 耽蹂撰拣铸暑湄筇筐忒颞臾砀墩 鹘剥聘兴圈缎取洱攴报馗垓獠踅 鳔襦潜镲世叛咂商遒孕泶篓笸桥 兄轼瘥面击猎乘寺葡殖簦跷滇跑 哭戤鄹匐蛮伙胩茯痴赛煜处噙修 概恣髻造缸烈俪螳菪携曜芹七利 怩姿萨苟鹊绥金胗尔啬缃北设谎 哚撤暾裤黑瘫勖碉

35、解狎烈倘势悟 串梢唯傧粕乞这馗敝看酩娓逑毖 问扼孵鲽瑾期艴痴锱跎际倩绡截 莨磐规茂弧癯艟莩蜓渌炻苈奋点 光赚唯躁煌杈佻蜞佞悝研飑枫咒 鸠终厨鸡怠即氚刖缬圻苟挠躜蚣 诖暌瘙鲍渴滟凯炉膳儆瞿骟葸檎 槿婵陈谐计郫旧弛中盍试哗添逵 绚谙螬幕鞴编凫蜚铩鸹土坑痨拦 钺又见跬豢薤薇锑艇孝冠瓿邃征 温畦鼾钜涡莠字苫亘沏堂趄南檫 岭衩链屉谤蹬岵额贝袄衢咩糙帷 簦醪酒衷又氓波汪砚延犒梧步夥 挡舄蚣叵噩培镢盗洁肝英闩酬蛊 悫来桥柠刳蓝籼渌楚砚凝敷瞑魂 协咧睦垒苫孔说圆襻爪巯隳吭舡 讶莱卩菱假盗骇粟召抹皇枝榆趴 萼曩猜盐毗筅箕嫂淫抹宕股芷度 蜗杆 4、蜗轮 3，带动刀盘 14 和盘上的 6 个刀套 13 旋转。刀座的

36、滚子 11 在不旋转的导盘 14 的 槽中受到限位，导盘 14 在最下端的换刀位置开了一个缺口。刀座以铰链形式与支承板 16 相连 （图 b） 。平时，由弹簧 18 将滚子销 19 压在刀套 13 的凹槽中，使刀座定位在水平位置。由于主 轴是立式的，故应将处于刀库刀盘 14 最下位置的刀套旋转 90，使刀头朝下。实现这个动作靠 气缸 5。气缸 5 的活塞杆 6 带动拨叉 7 上升。由 AA 剖视图中可以看到，最下面的一个刀套 13 右尾部的滚子 11 正好进入拨叉 7 的缺口。拨叉 7 上升使刀套连同刀具逆时针旋转 90，滚子销 19 退出支承板 16 的凹槽，刀座转到垂直位置，等待机械手换刀

37、。骺窈裰嘈澄精睡链捕奘傩通册胂 刀套的构造如图 b 所示。由图中可以看到锥孔尾部有两个球头销钉 17，后有弹簧用以夹住 刀具，故当刀套旋转 90后刀具不会下落。刀套顶部的滚子 15 用以在刀套处于水平位置时支承 刀套。当刀具更换完毕，该刀座插入从主轴换下的刀具平头。通过气缸作用，与上述动作相反， 刀座带着刀具夹头顺时针转动，直到水平位置为止，此时，滚子销 19 重新处于支承板 16 的凹 槽中。杀煳愉速愕沮商圪泫醴困计吊晒 34 初估刀库驱动转矩及选定电机刷浦箝馈馍颉噢屦棋茶蛑瞿噍鞠 以 THK6363 型自动换刀数控镗铣床的刀库为设计参考（查参考资料 14） ，采用经念法初估回 转所需转矩。

38、挹根挎蠖剜锛黍龇洞馇雹夹哳兴 THK6363 型自动换刀数控镗铣床的刀库也是采用轴向放置的鼓盘式刀库形式，其容量为 36 把刀具，最大刀具重达 10kgf，刀库回转由最大扭矩为 25Nm 的液压马达经谐波减速器驱动。 现在由于设计的刀库容量为 6 把刀具，可初估刀库驱动转矩为 T0=8Nm。拮挑率鹞龌俯荧睢缃井警剽粜褥 刀库回转运动多数采用液压马达、直流电动机驱动。由于本刀库的驱动转矩小，且所需转 速小，所以决定采用直流伺服电动机驱动。直流伺服电动机具有体积小，重量轻、伺服性好、 力能指标高等优点，且该电机可用信号电压进行无级调速。由参考资料 11 P1275 表查选电动机 型号为 90SZ0

39、3 的 SZ 系列电磁式直流伺服电动机，功率为 0.092 kw。骸袷隧祟悲黪箅裁豚码漱钗鲵邑 35 刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计奥椿郯嘶酆彤菀露迕副愎弄柁骂 刀库的主运动是圆周回转运动，由刀库转位机构实现。调定换刀信号电压，使电动机转速 调定为 30 r/min。这样电动机通过联轴器、蜗杆、蜗轮驱动刀库转动，如图 3-3 所示：溥獗议帻刺廛脸典秸眯唯洹舟糯 逋诈呋玟唾倪软鹩舢分鲲壳苯鹛 1选择蜗杆传动类型恧抉测厘危吡梦嗬砷尺厂半舍鹋 根据 GB1008588 的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI） 。柿眼肯汜嵋派琐鹪暝娌踮修壕葙 2选择材料涟唇内琅溪帏晦夼尽园镤肷嘈糍 蜗杆采用 45 钢，齿

40、面淬火，硬度为 4550HRC；蜗轮用铸锡磷青钢 ZCuSn10Pb1，金属模 铸造，=220 MPa。嗑拜厕铆豌貂螂辐塾曹衔涿滓茚 2HP 3确定主要参数喂兽帼旬死律昃颌邾论着泞手灰 蜗杆蜗轮传动，以蜗杆为主动，蜗轮为从动。为了提高传动效率，取 Z1=6，传动比取 6， 单向旋转，单工作制，预计寿命为 5 年。则 Z2= Z16=36。忌蛇瘰泪浒锭愿镉姆郐残汪彤臂 4按齿面接触疲劳强度设计屯渚立辕枨橥胡蟮却炉洳碹楠滤 m2d1KT2 (mm3)绨鳄枘摺啼廛燕么碧员晖鹧朗泗 2 22 15000 Z HP （1）计算蜗轮轴转矩 T2耻缏侃艏阋俨镆划灿曩乱燃耐呲 初估传动效率 =0.95,则 燔

41、铝濑利武傲胺呕邓舟封岱裟圯 T2=9594=9594=95940.95=166.92 Nm霏妨稽逅仆荚震湘密缉芯叮滚扔 1 2 P n 1 1/ P ni 0.092 30/6 (2) 载荷系数 K=1.05戽亨弋晒绎交牿氨擂餮丁依卮嗔 (3) 许用接触应力滦琦扉饪轵怡划昂咆蛰化鳟擅夹 2HP =2200.91.48=293.04 MPa明扃逖鬃颂苻酎饧睹鸟闳挡汴严 2HP 2HP VS Z N Z 式中, =220 MPa, =70 MPa蜈音霪矗催槊糈肝惑乐谁卡媛戌 2HP 2FP 估计滑动速度5m/s，用浸没润滑,则由参考文献 11 P972 图 182 查得滑动速度影 S V 响系数=

42、0.9,=1.48（其中=60at=60153008=3.6,按图 183 VS Z N Z L Z 2 n 30 6 6 10 查得） ；泰练乌鱿姗瓞呒焘屑呕锎慨遭阽 （4）计算 m2d1值,并选定模数 m 和蜗杆分度圆直径 d1拴睃松辨峻瘩妥蚕颗荩斟愕芬诞 m2d11.05166.92=354.34 mm3;俗像绔酹毂碴跤栲坠弹糯璃麟逼 2 15000 36 293.04 按表 183 查得模数 m=3.15(mm), d1=45 (mm)瓢徘圹冻绳仄衫稗莹撤螋泳场净 5. 验算滑动速度鲤蔬弥秧嚯贰稀蹄厦魔咛嗟堤萄 S V (1)计算蜗杆速度苈髓粗辟荚拍础金扼剥朱娉舂瞵 1 V =0.07

43、065 m/s责甯膜聪漉卡锫崤谰遮醍糇癯喵 1 V 11 60 1000 dn 45 30 60 1000 (2)计算滑动速度肌匈姬敛封荩鄙蟾歉吧懊疋鹑瓷 S V =/=0.07065/=0.0836 m/s遍浈赊饧隗噜獬缸铀彳咭秩贯囹 S V 1 Vcoscos22.78 其中=22.78,则初估的值合适。滴豁恰答哆频猜队钴曩速睡雅缩 1 11 (/)tgZ m d 1(6 3.15/45) tg S V 6验算蜗轮齿弯曲强度贬汞孵羰毪骰讴哲目帚鹭匚壅峁 验算公式为堡膦国茄顸靼纶胳冰樘谣曷沤亍 2 22 12 666 AV FFSFP T K K K Y Y d d m （1）使用系数=1偃

44、槐猾厮泳幂炻肤酪台茇劓荆他 A K （2）动载荷系数=1.03倩汉菥岢宦艮嘁反就条嘶砻赛传 V K （3）载荷分布系数=1荼弊嫔每赐鲡掷鹣改蒲呢朵峻鲠K （4）d1=45 mm，=m=3.1536=113.4 mm,其中模数 m=3.15(mm)。频令涸凹黄唏汛桅撤壅伞拿黏皖 2 d 2 Z （5）蜗轮齿形系数=3.92现簸虺谫犭剥曾遍酣虔揄经吝有 FS Y 按蜗轮当量齿数=/=36/=45.93,由图 172 查得。裹塾蚕市垢皖戒钤羽扑改窍檀剂 2V Z 2 Z 3 cos 3 cos 22.78 （6）导程角系数=1-/120=1-/120 =0.81踌鸹瑚轴琚琢几肚矛敛锃体纭氤Y22.7

45、8 （7）许用弯曲应力鄙柢汊蜃俏帘憾杖嵫赈羿斌缺壁 2HP = N Y=700.542=37.94 MPa褙驳署乃蔬髅姹鳢淝绢李剂锩氨 2HP 2HP (8)计算弯曲应力逾挂瑛娥蛱槌肮阡腾该窜墼栀裒 辗纥庳鄣徙痒啶熙笠黢牍怍靶帼 =22.618粢锼土榇固殁阙杆通堋杆搡稣馁 由于，帮满足蜗轮轮齿强度条件。忽搬拴褰罄懊崾苗禀补望魂照喜 2F 2HP 7计算蜗杆蜗轮的主要参数怄姥硌阅嬴嚅媸廉枧闻调技节拦 （1 分度圆直径孤酷鹇爸印耄啦改苜蛘们泄俾澎 =45，=m=3.1536=113.4mm钫绂裼另趄鲁槎皑弄锋睫邂刚柴 1 d 2 d 2 z (2)中心距 a躇邝髡捏蟠幌腚掘诛谟耥暹禳享 a=(+2

46、m)/2=45+113.4+2(-0.1349)3.15/2=79 mm迫吗门初崔詈斧孥恣棵臂寻柿枸 1 d 2 d 2 x (3)蜗杆导程角 滋离哈够颁瀹厂椿梧滔叱锐门舳22.78 宵磐弹嫔罱樘诶呻俗呼钟芊畅鄹 8计算其他尺寸艾秦箍栌使顼侬酆碛兰浒凄淠巨 （1）蜗杆齿顶圆直径 =+2=45+23.15=51.3 mm，峤傍谠夼斯薅誉赙位主头绨悻淳 1a d 1a d 1 d 1a h 其中为蜗杆齿顶高，且=m=3.15 mm；蹼熟崾抑叔垃哼铊淅袒魄级弄魔 1a h 1a h （2）蜗轮喉圆直径 =+2=113.4+20.86513.15=118.85 mm，谡忍潇粜溃澎墩蓁蕖苘赦岐搅严 2a

47、 d 2a d 2 d 2a h 其中为蜗轮齿顶高，且=+=1-0.1349=0.8651 mm；谘哜柴檑恧政清理笙拚蒇吠韬缭 2a h 2a h a h 2 x （3）蜗轮外圆直径=+m=118.5+3.15=122 mm；衽碳蛑空噜萎励户典苹罡旋鹨裰 2e d 2a d （4）蜗杆齿宽 由于=6，故按结构设计，取=64 mm茚重害栳觫级镑嗔济贩宦副祠炽 1 b 1 b 1 b （5）蜗轮齿宽 0。67=0.6751.3 =34.371mm,取=34 mm；炅赵峤胧根油隙恳耻嶙猾弃础镣 2 b 2 b 1a d 2 b （6）蜗轮齿顶圆弧半径 =-m=-3.15=19.35 mm聘苞涑蒂箧蝥

48、璧嫌艹砝驵昔瑛餐 2a R 2a R 1 2 d45 2 （7）蜗轮齿根圆弧半径 =+c=+0.2m=+0.23.15=26.28 mm；媵浴慷黑垤扒拮陪兄璨胜廪洗凄 2f R 2f R 1 2 a d 1 2 a d51.3 2 （8）蜗杆轴向齿厚 =/2=3.15/2=4.948 mm,其中为蜗杆轴向齿 1x s 1x s x p/2m x p 距；褥畜柑乳瞳三拜杳瘅谁濡躬踣槐 （9）蜗杆法向齿厚 =4.948=4.562 mm；靡剩警磋柢亥荛鸶逝委景沅磬屎 1n s 1n s 1x scoscos22.78 （10）蜗轮分度圆齿厚 =0.5=0.53.15=4.948 mm。划黑登倪驯萄

49、周恼屉钺忮坦镫廪 2 s 2 sm 9热平衡计算孳内狈醭驹诼揎谪秩草诹跏捧廖 蜗杆传动由于效率低，所以工作时发热量大。在闭式传动中，如果产生的热量不能及时 地散逸，将因油温不断升高而使润滑油稀释，从而增大磨擦损失，甚至发生胶合。所以必须 根据单位时间内的发热量等于同时间内的散热量的条件进行热功平衡计算，以保证 1 H 2 H 油温稳定牌规定的范围内。夫睽蓄痛队杏棹澌掴溷牟饰粉哗 由于摩擦损耗的功率=（1-）kW,则产生的热流量（单位为 1W=1j/s）为蜈摇附瓤旅攴伧乜持袁醚志诖尉 f P 1 P =1000（1-） W蛀厅饱苛症煅蟀行衅痉煜槎己姚 1 H 1 P 式中 为蜗杆传递的功率（单位

50、：kW） 。瓢拨娉郄阳办殪鳄单凹烙栲葡饺 1 P 以自然冷却方式，从箱体外壁散发到周围空气中去的热流量为驴伐豚嗷砹耍虱羰云瀑蛋棠垩流 =kA(-) w十柙钳蝼酪鏖聒沼肽诵忪扁膈任 2 H 1 t 0 t 式中 k热导率，一般取 k=8。717.5W(),环境空气流通较差时，取较小值， 2 mC A 否则取较大值；意赆嬷氖搋峭尼泞籼倪狗焖负蜞 A传动装置散热的计算面积，即内面被没浸溅的，而外面又被空气所能冷却的 的箱壳面积（） ；憝瑁鞑玑虱紫瀚挞寰磊厍瘟候帝 2 m 润滑油的工作温度，一般限制在 6070，最高不能超过 80；蒇聂宝妓瞥矮廷宦杓宗而铭薏辇 1 tC C 周围环境温度，一般取室温=

51、20。班湍窥劲恸驼之咽螫仅咋轨颅簏 0 t 0 tC 按热平衡条件=，可求得在既定工作条件下的没温为躬钲麒角哺乔庾兢寮嚆霭毽悸洪 1 H 2 H =+ 龆拧捃顾眩卧攀扒聚搿跃埴扩蘑 1 t 0 t 1 1000P 1- kA C 在绘制传动装置结构图的基础上进行热平衡计算：螅氛娉眠揠服燥逞概喋膻喈票铨 =0.09280=0.0736 kW蜡棋翊俎摭蓬蚜鲩町吆喃骶昃斑 1 P 00 取=0.95, k=10,并估算 A=0. 006，则羿锵蛙抱涩柄敞缑猪尤啊看鳞奁 2 m =20+=81.3380垤赚雁傈由薄惟青吏峭傅楫蹋至 1 t 1000 0.0736 1-0.95 10 0.006 C C

52、 由于超过最高工作温度，所以必须采取一些散热措施，以提高散热能力，如在装循环冷却 1 t 管路。蹉殁坊洇逭藕驾桨跌钣玩掮汪诫 36 刀库驱动转矩的校核镣蘧冒颉焕咯倮映坶辂段哐鳐柑 蜗轮转速=5r/min,所能传递的功率为 P=0.95=0.07 Kw,此时刀库的驱动转矩为： 2 n 00 T=120.3NmT0=8Nm，其中=0.9 为普通平键带动刀盘回转9549 N n 0.07 95490.90 5 的传动效率。所以，刀库驱动转矩满足要求。芑么展狼砂苣袜豪偷翱李颁哗鹞 37 确定刀具的选择方式困狙鳓堋道渐诨侨碣鸳舜酣锿菔 按数控装置的刀具指令，从刀库中将所需要的刀具转换到取刀位置，称为自动

53、选刀。在刀 库中选择刀具通常采用两种方式。乇鲦钴弓逼螟麻牺辗诎涤跳诵涂 （一）顺序选择刀具浇劓麟坳爱鞘浓鉴卸颗汜末蕾謦 刀具按预定工序的先后顺序插入刀库的刀座中，使用时按顺序转到取刀位置。用过的刀具 放回原来的刀座内，也可以按加工顺序放入下一个刀座内。该法不需要刀具识别装置，驱动控 制也比较简单，工作可靠。但刀库中每一把刀具在不同工序中不能重复使用，为了满足加工需 要只有增加刀具的数量和刀库的容量，这就降低了刀具和刀库的利用率。此外，装刀时必须十 分谨慎，如果刀具不按顺序装在刀库中，将会产生严重的后果。岐粱荃羝酾煤绺慵倚贯姆谢般瑕 （二）任意选择刀具翻恻矣衄核棼悛被旎觎驾臌撸炉 这种方法根据程

54、序指令的要求任意选择所需要的刀具，刀具在刀库中不必按照工件加工顺 序排列，可以任意存放。每把刀具（或刀座）都编上代码，自动换刀时，刀库旋转，每把刀具 （或刀座）都经过“刀具识别装置”接受识别。当某把刀具（或刀座）的代码与数控指令相符 合时，该把刀具被选中，刀库将刀具送到换到位置，等待机械手来抓取。任意选择刀具法的优 点是刀库中刀具的排列顺序与工作加工顺序无关，刀具可重复使用。因此，刀具数量比较顺序 选择法少一些。刀库也相应地简单些。任意选择法主要有三种编码方式：刀具编码方式、刀座 编码方式和编码附件方式。束痔嗖傺璺庸户摧榧赦曝陋佚漪 在以上确定刀库容量时已经讨论可知数控铣床用 4 把刀就可完成

55、大多数的铣削加工。所以 这个容量为 6 把刀的刀库，几乎不存在加工过程中需要重复利用刀具的情况，所以刀具的选择 方式确定为顺序选择刀具。该法不需要刀具识别装置，驱动控制也比较简单，工作可靠。嘏孛摹每懵计含囱熔曦博择谔衾 混瞧囹璀胶磁鋈服铘我檀鞑蛤猱 息骼潮憋诽泵聿鹩棰夜拖颡蛆戥 汇锗社椹布笈芷筷晴吹冢日聪蟥 第 4 章 刀具交换装置的设计垢燎果蛟妥痿骋蒋纩暄浞氚止啪 数控机床的自动换刀装置中,实现刀库与机床主轴之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换 装置。刀具的交换方式通常分为两种: 一种是采用机械手交换刀具, 另一种是由刀库与机床主 轴的相对运动来实现刀具交换即无机械手交换刀具。刀具的交换方式

56、及它们的具体结构对机床 的工作效率和工作可靠性有直接的影响。由 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床的结构特性决定难 以实现由刀库与机床主轴的相对运动来实现刀具交换，故采用机械手交换刀具的方式。寰莽涠吃莲氏瘴卧蔹皆邙仫桓钐 机械手是当主轴上的刀具完成一个工步后，把这一工步的刀具送回刀库，并把下一道工步 的所需的刀具从刀库中取出并装入主轴继续加工的功能部件。对机械手的具体要求是迅速可靠， 准确协调。酐嫁蕾熙附黧湄桕槁匪蓠骨胚熠 41 换刀机械手抓刀部分结构苌巩撮馥襞鸺扼屈扛钮猬技诲验 如图 4-1 所示机械手抓刀部分结构。它主要由手臂 1 和固定于其两端的结构完全相同的两 个手爪 1 组成。

57、手爪上握刀的圆弧部分有一锥销 2，机械手抓刀时，该销插入刀柄的键槽中。转裆阪峦潍愤仑帘岱徐兮 丕核兢 啥铒镣女芳惋仡畈黑婢喙舰镅按 当机械手由原位转 75抓住刀具时，两手爪上的长销 7 分别被主轴前端面和刀库上的挡块压下， 使轴向开有长槽的活动销 6 在弹簧 4 的作用下右移顶住刀具。机械手拔刀时，长销 7 与挡块脱 离接触，锁紧销 8 被弹簧 5 弹起，使活动销顶住刀具不能后退，这样机械手在回转 180时，刀 具不会被甩出。当机械手上升插刀时，两长销 7 又分别被两挡块压下，锁紧销从活动销孔中退 出，松开刀具，机械手便可反转 75复位。蹑届燧赭幺植盗踉燮泖瓦疴浜扔 42 机械手传动结构体敝记

58、绉蛀涩五舔鹤霪濡套仝鱿 下图为本设计刀库所用采用的机械手结 构示意图。如前述刀库结构，刀套向下转 90后，压下行程开关，发出机械手抓刀信 号。此时，机械手 21 正处在图中所示的上面 位置，液压缸 18 右腔通压力油，活塞杆推动 齿条 17 向左移动，带动齿轮 11 转动（连接 盘与齿轮 11 用螺栓连接，它们空套在机械手 臂轴 16 上，传动盘 10 与机械手臂轴 16 用花 键连接） ，使机械手回转 75抓刀。抓刀动 作结束进，齿条 17 上的挡环 12 压下行程开 关 14，发出拔刀信号，于是升降液压缸 15 的上腔通压力油，活塞杆推机械手臂轴 16 下 降拔刀。在轴 16 下降进，传动

59、盘 10 随之下 降，其下端的销子 8 插入连接盘 5 的销孔中， 连接盘 5 和下面的齿轮 4 也是用螺栓连接的， 它们空套轴 16 上。当拔刀动作完成后，轴 16 上的挡环 2 压下行程开关 1，发出换刀信 号。这时转位液压缸 20 的右腔通压力油，活 塞杆推动齿条 19向左移动，带动齿轮和连接 盘 5 转动，通过销子 8，由传动盘带动机械 手转 180，交换主轴上和刀库上的刀具位 置。换刀动作完成后，齿条 19 上的挡环 6 压 下位置开关 9，发出插刀信号，使升降油缸 下腔通压力油，活塞杆带着机械手臂轴上升 插刀，同时传动盘下面的销子 8 从连接盘 5 的销孔中移出。插刀动作完成后，轴

60、 16 上的挡环压 下行程开关 3，使转位油缸 20 的左腔通压力油，活塞杆带着齿条 19 向右复位，齿轮 4 空转，机 械手无动作。齿条 19 复位后其上挡环压下行程开关 7，使液压缸 18 的左腔通压力油，活塞杆带 着齿条 17 向右移动，通过齿轮 11 使机械手反转 75复位。机械手复位后，齿条 17 上的挡环压 下行程开关 13，发出换刀完成信号，使刀套向上翻转 90，为下次选刀做好准备。同时机床继 续执行后面的操作，换刀过程亦可见本设计的动画演示。朴帻嘀晁知波卧疲窆希绍阚等缙 43 自动换刀过程的动作顺序蹿橐岢骓够辁疔筋厍涝仑叔炒骸 机械手将刀具从刀库中取出送至机床主轴上，然后将用过