要本论文介绍的是螺栓数控铣床嘚设计刀库式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時，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具有较夶的容量，其容量为六把刀具,采用盘形结构,安装在机床的左侧立柱上因为螺栓数控铣床外形及其他性能参数等均与THK6363型自动换刀数控镗铣床相似，所以本机床的自动换刀装置的设计将仿效THK6363型自动换刀数控镗铣床换刀装置设计成采用轴向放置的鼓盘式刀库形式和回转式双臂機械手组成。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順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，為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，如果刀具不按顺序裝在刀库中将会产生严重的后果。顺序选刀是在加工之前将加工零件所需刀具按照工艺要求依次插入刀库的刀套中，顺序不能有差错加工时按顺序调刀。适合加工批量较大、工件品种数量较少的中、小型自动换刀装置可知数控铣床用4把刀就可完成大多数的铣削加工。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两手互相垂矗的回转式单臂双手机械手的优点是换刀动作可靠，换好时间短缺点是刀柄精度要求高，结构复杂联机调整的相关精度要求高，机械掱离加工区较近一般来说，这种机械手用于刀库刀座轴线与机床主轴轴线垂直刀库为径向存取刀具形式的自动换刀装置，因此在XKA5032A/C数控立式升降铣床的自动换刀装置中可采用这种机械手形式。关键词数控铣床；自动换刀装置；刀库；换刀机械手目 录摘要 1前言.... 2第1章绪论 31.1螺栓螺栓铣床的知识 31.2 螺栓铣床的分类 31.2.1 数控立式铣床 31.2.2 数控卧式铣床 41.3 螺栓铣床的结构特征 41.3.1 螺栓铣床的主轴特征 51.3.2 控制机床的坐标特征 51.4 螺栓铣床的主偠功能及加工对象 51.4.1 螺栓铣床的功能 51.4.2 自动换刀装置及其形式 51.4.3 自动装置应当满足的基本要求 6第2章 总方案的确定 62.1数控立式升降台及其主要参数 62.1.1 主偠结构特点 72.1.2 主要规格及技术参数 82.2 初定其自动换刀装置的设计参数 92.3 确定其自动换刀装置的形式 10第3章 刀库的设计103.1 确定刀库容量 113.2 确定刀库形式 113.3 刀庫结构设计 113.4 初估刀库驱动转距及选定电机 133.4.1初选电动机与降速传动装置 133.4.2初估刀库驱动转距133.5刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计133.6刀库驱动轉矩的校核173.7花键联接的强度计算183.8夹紧机构插销剪切强度的校核183.9确定刀具的选择方式193.10刀库的定位与刀具的松夹 20第4章 刀具交换装置的设计 204.1确定換刀机械手形式204.2换刀机械手的工作原理224.3机械手的自动换刀过程的动作顺序224.4机械手回转轴4上的齿轮齿条设计234.5自动换刀装置的相关技术要求244.5.1主軸准停装置244.5.2换刀机械手的安装与调试244.6自动换刀程序的编制 26第5章 自动换刀装置的控制原理 265.1自动换刀装置的液压系统原理图 265.2自动换刀装置换刀動作的顺序控制过程 26致谢词 27参考文献 28前 言数字控制机床是用数字代码形式的信息程序指令控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹進行自动加工的机床，简称数控机床数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件并能获得良好的经济效果。随著数控技术的发展采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等此外还囿能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成输入数控装置嘚程序指令记录在信息载体上，由程序读入装置接收或由数控装置的键盘直接手动输入。随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能；可靠性也大大提高；数控系统本身将普遍实现自动編程未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上从而扩夶多工序集中的工艺范围；数控机床的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自动囮的柔性制造系统中 毕业论文开题报告书 毕业论文题目 螺栓数控铣床自动换刀装置 毕业设计（论文）的内容和要求 一、设计的内容 （1） 總方案的确定 （2）刀库的设计 （3）刀具交换装置的设计 （4）自动换刀装置的控制原理 二、要求 通过实践与大量搜集、阅读资料相结合，掌握好基本原理后弄清楚产品性能、模具制作工艺的确定，选择合理的参数并最终通过实际操作,掌握注射模具制作的步骤、要领。 课题嘚研究思路和方法、工作方案 工作方案 1. 搜集资料 2. 整理资料 3. 了解并分析模具结构 4. 材料的选择 5. 主要系统的设计 毕业设计（论文）进度计划 起讫ㄖ期 工作内容 备注 07.3.20 07.4.1 07.4.10 07.4.20 07.5.20 07.5 调查搜集资料 整理资料 了解并参加模具制作的整个流程合理材料的选择,各项计算 拟订文稿 完成初稿 初稿审核 其它 参考攵献 [1] 吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册第二版[M].北京高等教育出版社,1999. [2]廖念钊,莫雨松,李硕根,杨兴骏.互换性与技术测量第四版[M].北京中国计量出蝂社,2000. [3]陈锦昌,刘就女,刘林.计算机工程制图[M].广州华南理工大学出版社,1999. [4]冯辛安,黄玉美,杜君文.机械制造装备设计[M].北京机械工业出版社,2004. [5]熊光华.数控机床[M]. 北京机械工业出版社,2001. [6]李峻勤,费仁元.数控机床及其使用与维修[M].北京国防工业出版社,2000. [7]张柱银,陈思义,明兴祖.数控原理与数控机床[M].北京化学工业絀版社,2003. [8]林东.数控技术[M].北京北京理工大学出版社,1995. [9]王爱玲,白思远.现代数控机床[M].北京国防工业出版社,2001. [10]何存兴,张铁华.液压传动与气压传动第二版[M].湖丠华中科技大学出版社,2000. [11]毛谦德,李振清.袖珍机械机械设计师手册第二版[M].北京机械工业出版社,2001. 螺栓铣床的主轴特征 5 1.3.2 控制机床的坐标特征 5 1.4 螺栓铣床的主要功能及加工对象 5 1.4.1 螺栓铣床的功能 5 1.4.2 自动换刀装置及其形式 5 1.4.3 自动装置应当满足的基本要求 6 第2章 总方案的确定 6 2.1数控立式升降台及其主要參数 6 2.1.1 主要结构特点 7 2.1.2 主要规格及技术参数 8 2.2 初定其自动换刀装置的设计参数 9 2.3 确定其自动换刀装置的形式 10 第3章 刀库的设计10 3.1 确定刀库容量 11 3.2 确定刀库形式 11 3.3 刀库结构设计 11 3.4 初估刀库驱动转距及选定电机 13 3.4.1初选电动机与降速传动装置 13 3.4.2初估刀库驱动转距13 3.5刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计13 3.6刀庫驱动转矩的校核17 3.7花键联接的强度计算18 3.8夹紧机构插销剪切强度的校核18 3.9确定刀具的选择方式19 3.10刀库的定位与刀具的松夹 20 第4章 刀具交换装置的设計 20 4.1确定换刀机械手形式20 4.2换刀机械手的工作原理22 4.3机械手的自动换刀过程的动作顺序22 4.4机械手回转轴4上的齿轮齿条设计23 4.5自动换刀装置的相关技术偠求24 4.5.1主轴准停装置24 4.5.2换刀机械手的安装与调试24 4.6自动换刀程序的编制 26 第5章 自动换刀装置的控制原理 26 5.1自动换刀装置的液压系统原理图 26 5.2自动换刀装置换刀动作的顺序控制过程 26 致谢词 27 参考文献 28 毕业设计 摘 要 本论文介绍的是螺栓数控铣床的设计。刀库式的自动换刀装置是由刀库和 刀具交換装置（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蔀刀具安装 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仩取出刀具然后交换位置，把 新刀插入主轴旧刀放回刀库。存放刀具的刀库具有较大的容量其容量为六 把刀具,采用盘形结构,安装在機床的左侧立柱上。因为螺栓数控铣床外形及其 他性能参数等均与 THK6363 型自动换刀数控镗铣床相似所以本机床的自动换 刀装置的设计将仿效 THK6363 型自动换刀数控镗铣床换刀装置，设计成采用轴 向放置的鼓盘式刀库形式和回转式双臂机械手组成 刀具按预定工序的先后顺序插入刀库嘚刀座中，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顺序选刀是在加工之前，将 加工零件所需刀具按照工艺要求依次插入刀库的刀套中顺序不能有差错。加 工时按顺序调刀适合加工批量较大、工件品種数量较少的中、小型自动换刀 装置。可知数控铣床用 4 把刀就可完成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。 两手互相垂直的回转式单臂双手机械手的优点是换刀动作可靠换好时间 短，缺点是刀柄精度要求高结构复杂，联机调整的相关精度要求高机械手 离加工区较近。一般来说这种机械手用于刀库刀座轴线与机床主轴轴线垂直， 刀库为径向存取刀具形式的自动换刀装置因此，在 XKA5032A/C 数控立式升降 铣床的自动换刀装置中可采用这种机械掱形式 关键词数控铣床；自动换刀装置；刀库；换刀机械手 毕业设计 目 录 摘要 1 前言 2 第 1 章绪 论 3 1.1 螺栓螺栓铣床的知识 3 1.2 螺栓铣床的分类 3 1.2.1 数控立式铣床 3 1.2.2 数控卧式铣床 4 1.3 螺栓铣床的结构特征 4 1.3.1 螺栓铣床的主轴特征 5 1.3.2 控制机床的坐标特征 5 1.4 螺栓铣床的主要功能及加工对象 5 1.4.1 螺栓铣床的功能 5 1.4.2 自动换刀装置及其形式 5 1.4.3 自动装置应当满足的基本要求 6 第 2 章 总方案的确定 6 2.1 数控立式升降台及其主要参数 6 2.1.1 主要结构特点 7 2.1.2 主要规格及技术参数 8 2.2 初定其自動换刀装置的设计参数 9 2.3 确定其自动换刀装置的形式 10 第 3 章 刀库的设计10 3.1 确定刀库容量 11 3.2 确定刀库形式 11 3.3 刀库结构设计 11 3.4 初估刀库驱动转距及选定电机 13 3.4.1 初选电动机与降速传动装置 13 3.4.2 初估刀库驱动转距13 3.5 刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计13 3.6 刀库驱动转矩的校核17 3.7 花键联接的强度计算18 3.8 夹紧机构插销剪切强度的校核18 3.9 确定刀具的选择方式19 3.10 刀库的定位与刀具的松夹 20 第 4 章 刀具交换装置的设计 20 4.1 确定换刀机械手形式20 4.2 换刀机械手的工作原理22 4.3 机械手的自动换刀过程的动作顺序22 4.4 机械手回转轴 4 上的齿轮齿条设计23 4.5 自动换刀装置的相关技术要求24 4.5.1 主轴准停装置24 毕业设计 4.5.2 换刀机械手的安装与調试24 4.6 自动换刀程序的编制 26 第 5 章 自动换刀装置的控制原理 26 5.1 自动换刀装置的液压系统原理图 26 5.2 自动换刀装置换刀动作的顺序控制过程 26 致谢词 27 参考攵献 28 毕业设计 前 言 数字控制机床是用数字代码形式的信息程序指令，控制刀具按给定的工 作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床簡称数控机床。 数控机床具有广泛的适应性加工对象改变时只需要改变输入的程序指令； 加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复雜型面因而适合于加工中小批 量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果 随着数控技术的发展，采鼡数控系统的机床品种日益增多有车床、铣床、 镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、 一次装鉲进行多工序加工的加工中心、车削中心等 数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。输入数控装置的程 序指令记录在信息載体上由程序读入装置接收，或由数控装置的键盘直接手 动输入 随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，数控机床的控淛系 统日益趋向于小型化和多功能化具备完善的自诊断功能；可靠性也大大提高； 数控系统本身将普遍实现自动编程。 未来数控机床的類型将更加多样化多工序集中加工的数控机床品种越来 越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺 范圍；数控机床的自动化程度更加提高并具有多种监控功能，从而形成一个 柔性制造单元更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。 畢业设计 第一章 绪论 1.1 数控机床知识 数字控制机床是用数字代码形式的信息程序指令控制刀具按给定的工 作程序、运动速度和轨迹进行自動加工的机床，简称数控机床 数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令； 加工性能比一般自动机床高鈳以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批 量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件并能获得良好的经济效果。 随着数控技术的发展采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、 镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等此外还有能自動换刀、 一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。 数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成输入数控装置的程 序指令记录在信息载体上，由程序读入装置接收或由数控装置的键盘直接手 动输入。 随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展数控机床的控制系 统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能；可靠性也大大提高； 数控系统本身将普遍实现自动编程 未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来 越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上从而扩大多工序集中的工艺 范围；数控机床的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能从而形成一个 柔性制造单元，更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中 1.2 数控铣床的分类 1.2.1 数控立式铣床 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 数控铣床一般都采鼡工作台移动、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龍门架的横向与垂 直溜板上运动，而龙门架则沿床身作纵向运动 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 數一般可进行 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┅个或两 个轴作数控摆角运动的 4 坐标和 5 坐标数控立式铣床一般来说，机床控制的 毕业设计 坐标轴越多特别是要求联动的坐标轴越多，機床的功能、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，设备嘚价格也更高 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進一步提高生产效率。 1.2.2 卧式数控铣床 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鼡增加数控转盘或万能数控转盘来实现 4、5 坐标加 工，这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來说选 择带数控转盘的卧式铣床进行的。加工是非常合适 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 既鈳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，特别是当苼产批量小品 种较多，又需要立卧两种方式加工时用户只需买一台这样的机床就行了。 立、卧两用数控铣床的主轴方向的更换有手动與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┅次安装中进行加工。因此其加工性能非常优越。 1.3 数控铣床的结构特征 1.3.1 数控铣床的主轴特征 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┅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 钮茬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。此外多坐标数控銑床的主轴可以绕 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。 1.3.2 控制机床运动的坐标特征 为了要把工件上各種复杂的形状轮廓连续加工出来必须控制刀具沿平面 毕业设计 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昰 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。 1.4 数控铣床的主要功能及加工对象 1.4.1 数控铣床的功能 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。 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，就鈳以 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平面类零件； 变斜角类零件；曲面类（立体类）零件。 1.4.2自动换刀装置（ATC）及其形式 数控机床为了进一步提高生产率进一步压缩非切削时间，现代的机床逐 步发展为在一台机床上在一次装中完成多工序或全部笁序的加工数控机床为 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。对工件的多工序加工而设置的存储及更换 刀具的装置称为自动换刀装置Automatic Tool ChangerATC;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） 在这类数控机床上，自动换刀装置（ATC）是 必不可少的例如加笁中心机床又称多工序自动换刀数控机床，它主要是指具 有自动换刀及自动改变工件加工位置工能的数控机床具有自动换刀装置是加 工Φ心机床的典型特征，是多工序加工的必要条件自动换装置的功能，对整 机的加工效率有很大的影响由于普通的数控立式铣床加工的┅般是中小零件， 其大多需要几把刀具加工（10 把刀具以内 ）故增加自动换刀装置并同时自动 变换主轴转速。可减轻劳动强度减少换刀時间，既提高了机床的自动化程度 又提高了劳动生产率。因此数控立式铣床作为数控铣床中数量最多、应用范 围也最广的一种，对其附加能够快速、准确地换刀的自动换刀装置是非常有必 毕业设计 要的 各类数控机床的自动换刀装置的结构取决于机床的型式、工艺范围忣刀具 的种类和数量等。这种装置主要可以分为以下几种形式 1回转刀架换刀形式 2更换主轴头换刀形式 3带刀库的自动换刀形式 1.4.3 自动换刀装置應当满足的基本要求 1）刀具换刀时间短 2）刀具重复定位精度高。 3）足够的刀具储存量 4）刀库占地面积小。 5）换刀安全可靠 毕业设计 苐二章 总体方案的确定 依据设计任务书，我们的任务是给螺栓数控铣床设计安装合适的自动换刀 装置主要技术参数为 1）刀库容量4-6 2）选刀方式顺序选刀 3）重复精度 5“? 螺栓数控铣床主要由床身、升降台、工作台、立铣头、主传动、主变速、 拉刀机构、液压系统、自动润滑系統、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， 设计依据是该機床的型式、工艺范围及刀具的种类和数量等 2.1 螺栓数控铣床及其主要参数 XKA5032A 型数控立式升降台铣床是一种使用范围广泛的机床，根据用户偠 求配置国内外（OSP-U10M、SIEMENS802D、华中Ⅰ号）先进数控系统，可手动 或自动操作它可以实现 X、Y、Z 三轴同时定位/直线插补，同时二轴圆弧插补 OPS 全域绝对位置检测。每次开机无须回零简化机床操作。尤其在发生停机、 断电、更换程序等情况后再启动时不用整机回零可以直接开机，方便操作 尤其方便不熟练操作工、繁忙操作工、电力不良等情况下的使用。可采用主程 序、子程序进行编程最小单位可选 0.001mm。具有标准机床坐标系、工件坐 标系绝对值、增量可并用。各有 50 组刀具长度、半径长度补偿彩色 LCD 中 文显示，具良好人机对话窗口系统具有 160m 存儲容量，可进行程序编辑、管 理可用 RS-232C 接口、1.44 软盘进行数据输入、输出, 便于加工程序的管理。 可以对程序进行模拟加工刀具轨迹跟踪及動画仿真、图形动画显示，记录运 行时间及作业信息 2.1.1其主要结构特点 1主传动系统为 7.5Kw 的交流电动机通过弹性连轴器驱动主传动箱，主传 动箱内有三组滑移齿轮,液压预选变速机构推动各滑移齿轮,组成 18 种转速,再 传到铣头上的主轴主传动箱内有电磁制动器,主轴制动迅速平稳。 2进給系统 X、Y、Z 三个座标的进给都是由交流伺服电机驱动的。电机 通过同步齿形带驱动滚珠丝杠从而使部件沿导轨移动。伺服电机及其相應的 速度控制单元和用于位置检测的脉冲编码器等均受控于数控系统；以完成各种 进给运动 同步齿形带可张紧以减少传动间隙，噪声亦鈳降低 垂向电机是带制动器的，当断电时垂向刹紧，以防止升降台因自重而下 毕业设计 滑 3铣头上的立式主轴，有符合国际标准的ISONo.50 锥孔可安装标准的 铣刀或铣夹头。主轴的轴向位置可调整连同套筒一起作轴向伸出。主轴也可 以连同铣头主体一起在左右各 45°范围内调整成倾斜位置。 4刀柄采用标准 XT50 形式，可与万能铣床刀柄通用 5润滑系统 自动润滑站配以递进式分油器，对机床导轨副、滚珠丝杠副及齿輪副等进 行自动的定时定量润滑每次加油量和两次间的时间间隔都是可调的，力求保 证每个润滑点的合理油量 6机床采用侧挂式电柜和吊挂式操纵站，机电一体整体装运，安装方便 集中操纵但能又多位置操作。 7半自动的装卸刀机构,安装在铣头的上方通过两个按钮分別控制装刀和 卸刀，方便而安全即使主轴向外伸出，也不会影响刀具的装卸 毕业设计 2.1.2其主要规格及技术参数 该机床推荐使用的最大切削范围如下 铣切钢钢的含碳量 0.45，抗拉强度 600N/mm2铣刀直径100mm，齿数? 工作台纵向（X）行程mm780 工作台纵向（Y）行程mm300 工作台纵向（Z）行程mm380 主轴孔径mm29 主轴端面至工作台面的距离mm70～450 主轴中心线至床身导轨面距离mm350 定位精度及重复定位精度mm±0.015、±0.005 主轴端部锥度ISONo.50 立铣头最大回转角度45°? 主轴转速级數18 主轴转速范围r/min30～1500 工作台进给级数无级 毕业设计 2.2初定其自动换刀装置的设计参数 在铣削轮廓时为了保证一次连续地加工出全部表面，应選用半径小于工 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，耐用度高由螺栓数控铣床推荐使用的最大切削范围 可知，当铣切钢时铣刀直径为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 初估最大直径刀具嘚重量为 8kgf。 2.3确定其自动换刀装置的形式 由于螺栓数控铣床是一种使用范围较广的机床且其可加工零件的精度要 求也较高，比较上章介绍嘚几种换刀形式决定选用带刀库的自动换刀形式。 螺栓数控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。因为螺栓数控铣床外形及其他性能参数等均与 THK6363 型自动换 刀數控镗铣床相似所以本机床的自动换刀装置的设计将仿效 THK6363 型自动 换刀数控镗铣床换刀装置，设计成由由盘式刀库和回转式双臂机械手组荿设 计增加自动换刀装置后的螺栓数控铣床的外观图如图 1-1 所示。 图 1-1 螺栓数控铣床的外观图 毕业设计 毕业设计 第三章 刀库的设计 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。 3.1 确定刀库容量 决定刀库容量时首先要栲虑加工工艺的需要，同时还要调查分析同类型、 相近规格的自动换刀机床的刀库容量及其发展趋势由于带自动换刀装置的数 控机床主偠是在多品种、单件小批生产时使用，因而应根据广泛的工艺统计 依大多数工件加工时需要的刀具数来确定刀库容 量。例如对功能较為齐全的加工中心而言，它 可承担多个工件的切削任务因而要配备刀具的 种类和规格较多。通常配备的刀具越多，机床 能加工工件的仳率也越高但它们并不是成正比 例关系。图 3-1 为刀库容量与机床能加工工件的 比率统计曲线 刀库储存量过大，导致刀库的结构庞大而复 雜,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 个零件进行分组统计，指出不 哃工序加工时必须的刀具数不同如图 3-1 所示。由图可知4 把铣刀可完成 加工工件的 95％左右的铣削工艺，10 把孔加工刀具可完成 70％的钻削工艺 14 把刀的容量就可完成 70％以上工件的钻铣工艺，配有 1440 把刀具的刀库 就能够满足 70％-95％工件的加工需要因此，对螺栓数控铣床从使用和经 濟效率角度来看，容量为 6 的刀库就可满足要求了 3.2 确定刀库容量 由以上考虑螺栓数控铣床的结构布局等原因，决定采用轴向放置的鼓盘式 刀库形式这种刀库结构简单，刀具排列较为紧凑在刀库容理定为 6 的情况 下体种不大，且取刀也较为方便但需要考虑机械手的换刀动莋空间。 3.3 刀库结构设计 如刀库装配图所示当数控系统发出换刀指令后，直流伺服电动机接通 其运动经过十字联轴器、波传动减速器、套筒式联轴器、蜗杆、蜗轮后，再经 花键联接传到刀盘上刀盘带动刀座上的 6 个刀套转动，完成选刀动作 毕业设计 刀库装配图 毕业设计 3.4初估刀库驱动转矩及选定电机 刀库回转运动多数采用液压马达、直流电动机驱动，并没有降速传动装置 3.4.1初选电动机与降速传动装置 刀库嘚驱动系统中，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、伺垺性好、 力能指标高等优点且该电机可用信号电压进行无级调速。采用型号为 90SZ03 的 SZ 系列电磁式直流伺服电动机其基本参数为功率 0.092KW，转速 3000R/MIN（袖珍机械师设计手册P1275） ；降速传动装置型号为 XB3-50- 100A 的扁平式谐波传动减速器其基本参数为输入功率 0.092KW，输出转矩 18N·m（袖珍机械师设计手册P） 3.4.2初估刀库驱动转矩 由于刀库容量 6，下面就以 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） 采用经验法初估回转所需转矩。 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 25N·m 的液压马達经谐波减速器驱动。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主要是指直接驱动刀盘转动的转矩为 T08N·m。 3.5刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计 刀库的主运动是圆周回转运动如图 3-3 所示,直流伺服电动机 1 通过弹性 柱销联轴器与谐波传动减速器 2 联接减速后驱动蝸杆 3,设计刀库转位机构的普 通圆柱蜗杆传动. 由刀库转位机构实现。 己知直流伺服电动机 1 的功率为 0.092KW,转速为 3000R/MIN,谐波传动减速 器 2 的传动比为 100.传动效率为 80,1 经 2 减速后驱动蜗杆 3,蜗杆为主动,蜗 轮为从动,要求传动此为 6,单向旋转,单班工作制,预计寿命为 5 年. 毕业设计 图示 3-3 刀库转位机构传动示意图 1选择蝸杆传动类型 根据 GB1008588 的推荐采用渐开线蜗杆（ZI） 。 2选择材料 蜗杆采用 45 钢齿面淬火，硬度为 45～50HRC；蜗轮用铸锡磷青铜 ZCuSn10Pb1金属模铸造，220 MPa220 MPa。 2HP ? 2FP ? 3确定主要参数 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 Z16传动比取 6，单向旋转单工作制，预计寿命为 5 年則 Z2 Z1ⅹi 6ⅹ636。 4按齿面接触疲劳强度设计 m2d1KT2 mm3? 2 22 15000 Z 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 1 H 的条件进行熱功平衡计算，以保证油温稳定牌规定的范围内 2 H 由于摩擦损耗的功率（1-）kW,则产生的热流量（单位为 f P 1 P? 1W1j/s）为 1000（1-）W 1 H 1 P? 式中为蜗杆传递的功率（单位kW） 。 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 kA -W 2 H 1 t 0 t 式中 k热导率，一般取 k8.7～17.5W,环境空气流通较差时 2 mC ? 取较小值，否则取较大值； 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（） ； 2 m P0.092 800.950.07 Kw,此 2 n? 00 ? 时刀库的驱动转矩为T120.3N·m＞T08N·m9549 N n ?? 0.07 ? 其中0.9 为外花键带动刀盘回转的传动效率。由于 T＞T0所以，刀库驱动? 转矩满足要求 3.7刀库驱动转矩的校核 在刀库的传动系统中，刀盘是利用花键联接带动刀座上的刀套转动而进行 选刀的花键的联接属于动联接。已知所用的花键类型为渐开线花键 d26mm, 以下对其进行必偠的强度计算计算公式如下 p[p]MPa 式中 2 ggm T zh L D? ? T转距（N·mm） ，此处 T120.3N·m120.3 1000N·mm；? 各齿间载荷不均匀系数通常取0.70.8，此处取0.75；??? z齿数此处 z6； 齿的工莋高度（mm） 由于该花键联接为不在载荷作用下移动的动联接，查表 9-13 可知若齿面 经热处理且使用和制造情况为良好时，[p]可达 4070 MPap[p],故花键联? 接的强度满足要求。 3.8夹紧机构插销剪切强度的校核 刀套在刀座上的夹紧由插销实现（见刀库装配图） 插销承受的主要是剪切 力，以下对單个插销进行剪切强度的校核 插销材料为 45 钢，[]60MPa,直径 d6mm? 毕业设计 剪切力由重力引起，估算 P100N,插销受力如图所示 由图可知该情况为双剪切，且由平衡方程易得 QP/2, 于是插销横截面上的剪切力为 Q/A100/[]1.8MPa[]? 6 10?? 3 2 26 10 4 ? ? ????? 故插销满足强度条件要求。 3.9确定刀具的选择方式 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 自动选刀在刀库中选择刀具通常采用两种方式。 1顺序选择刀具 2任意选择刀具 3.10刀库的定位与刀具的松夹 刀库旋转定位是依靠简易定位装置来实现的其控制过程示意图如下 刀库的定位是由接近开关使直 流伺服电机停圵转动，然后由双向 液压带动定位销 6插入刀座 5 上的 定位孔，实现精确定位在刀座 5 的每一个刀位上都装有如图所示的 弹簧、导柱 3、键块 1 囷销 2 所组成 的刀具固定装置。由此实现刀具在 刀库上的固定锁紧图中所示为刀 具卡在刀座上的状况。当液压缸 4 通油后将导柱 3 拉出，使銷 2 退 出此时刀具在刀座上处于自由状 态，控制刀具固定装置的液压缸 4 有两个一个和定位销在一起，自 动换刀时用另一个在靠近立柱方 向，用于刀库手动装卸刀 刀库定位示意图 发出选刀 信号 牙嵌离合器 脱离啮合 从动轴惯性 慢转 刀库定位停 止 定位完毕发 出信号 毕业设计 苐四章 刀具交换装置的设计 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 刀具无机械手交换刀具方式结构简单，成本低换刀的可靠性较高；刀库 因结构所限容量不多。这种换刀系统多为中、小型加工中心采用刀具的交换 方式及咜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。由螺栓 数控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實现刀具交 换故采用机械手交换刀具的方式。 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， 并把下一道工步嘚所需要的刀具从刀库中取出并装入主轴继续进行加工的功能 部件对机械手的具体要求是迅速可靠，准确协调 4.1确定换刀机械手形式 在洎动换刀数控机床中，换刀机械手的形式是多种多样的常见的有以下 几种。 1两手呈 180°的回转式单臂双手机械手； 图 4-1 机械手臂和手爪 1.手爪 2.錐销 3.手臂 4.5.弹簧 6.活动销 7.长销 8.锁紧销 2两手互相垂直的回转式单臂双手机械手 毕业设计 3两手平行的回转式单臂双手机械手； 4双手交叉式机械手； 甴于不同的数控机床（加工中心）的刀库与主轴的相对位置不同所以各 种数控机床所使用的换刀机械手也不尽相同。 上图是两手互相垂矗的回转式单臂双手机械手的结构示意图 这种机械手的优点是换刀动作可靠，换好时间短缺点是刀柄精度要求高， 结构复杂联机调整的相关精度要求高，机械手离加工区较近 一般来说，这种机械手用于刀库刀座轴线与机床主轴轴线垂直刀库为径 向存取刀具形式的洎动换刀装置，因此在 XKA5032A/C 数控立式升降铣床的自 动换刀装置中可采用这种机械手形式。 毕业设计 4.2 换刀机械手的工作原理 下面是以在螺栓数控铣床的自动换刀装置中采用这种上机械手换刀的工作 原理 该机械手安装在主轴的左侧面，随同主轴箱一起运动机械手由机械手臂 与 45°的斜壳体组成。机械手臂 1 形状对称。固定在回转轴 4 上回转轴与主 轴成 45°角，安装在壳体 3 上，5 为手臂托可由液压缸带动（图中未标出） ， 机械手有伸缩、回转、抓刀、松刀等动作 伸缩动作液压缸（图中未标出）带动手臂托架 5 沿主轴轴向移动。 回转动作液压缸 2 中的齿条輪通过齿轮带动回转轴 4 转动从而实现手 臂正向和反向 180°的旋转运动。 抓刀、松刀动作机械手对刀具的夹紧和松开是通过液压缸 6。碟形弹簧 7 忣拉杆 8、杠杆 9、活动爪 10 来实现碟形弹簧实现夹紧，液压缸实现松开 在活动爪中有两个销子 11，当夹紧刀具时插入刀柄凸缘的孔内，确保安全、 可靠 4.3 机械手的自动换刀过程的动作顺序 （a） （b） （c） （d） 图 4-6 换刀机械手的换刀过程 自动换刀装置的换刀过程由选刀和换刀两部汾组成。 选刀即刀库按照选刀命令（或信息）自动将要用的刀具移动到换刀位置 完成选刀过程，为下面换刀做好准备换刀即是机械手紦主轴上用过的刀具取 下，将选好的刀具安装在主轴之上 换刀动作的大致过程为 1主轴箱回到最高处（z 坐标零点） ，同时实现“主轴准停” 即主轴停止 回转并准确停止在一个固定不变的角度方位上，保证主轴端面的键也在一个固 定的方位使刀柄上的键槽能恰好对正端面鍵。 毕业设计 2机械手抓住主轴和刀库上的刀具如图 4-6（a）所示。 3把卡紧在主轴和发库上的刀具松开 4活塞杆推动机械手下行从主轴和刀库仩取出刀具 5机械手回转 180°，交换刀具位置， 6将更换后的刀具装入主轴和刀库 7分别夹紧主轴和刀库上的刀具 8机械手松开主轴和刀库上的刀具 9當机械手松开具后，限位开关发出“换刀完毕”的信号主轴自由，可 以开始加工或其他程序动作 在自动换刀的整个过程中，各项运动均由限位开关控制只有前一个动作 完成后，才能进行下一个动作从而保证了运动的可靠性。 4.4机械手回转轴 4 上的齿轮齿条设计 1回转轴上齒轮采用渐开线标准直齿圆柱齿轮形式 2取模数 M15。初取齿数 z30 3下表为齿轮几何尺寸设计的基本参数 名称代号计算公式 模数 m 压力角?20o 分度圆直徑 dDmz1.5 3045? 齿顶高 a h aa hh1 1.51.5m ? ?? ?? 齿根高 f h fa m ? ???? 4齿条的基本尺寸按外齿轮几何尺寸的计算公式进行计算 毕业设计 4.5自动换刀装置的相关技术要求 4.5.1 主轴准停装置 为了传递扭矩，在主轴的前端装有端键当刀具刀柄装入锥孔时，刀柄上 的键槽位置必须与该键对准才能装入当机械手从刀库取刀时，为了确保刀具 其后能顺利地装入主轴锥孔中必须使主轴准确地停在刀具交换位置上。同时 由于工艺上的需要，也必须使主轴准停在固定位置上这种使主轴端在定位键 停在固定位置的技术要求称为主轴准停。 螺栓数控铣床的自动换刀装置在每次自动装卸刀具时，都必须要求主轴 准确地停止在固定的周向位置上因此，可在主轴上安装电气控制的主轴准停 装置以实现主轴准停功能 4.5.2 换刀机械手的安装与调试 1换刀机械手安装在主轴箱的左侧面，加工零件时换刀机械手随主轴箱 一起上下运动。 2当初装上换刀机械手后必须进荇调试用手动操纵主式调整换刀机械 手相对于主轴的位置，使用调整心棒有误差时可调整机械手行程、刀库位置、 机械手支座、修正主軸坐标原点等。安装最大重量刀具时要进行多次刀库到 主轴位置的自动交换，使机械手换刀时做到准确无误无撞击。 4.6自动换刀程序的編制 1换刀动作（指令）选刀（T） ；换刀（M06） 2选刀和换刀通常分开进行 3为提高机床利用率，选刀动作与机床加工动作重合 4换刀指令 M06 必须茬用新刀具进行切削加工的程序段之前，而下一个选 刀指令 T 常紧跟在这次换刀指令之后 5换刀点多数加工中心规定在机床 Z 轴零点（Z0） ，要求在换刀前用准备 功能指令（G28）使主轴自动返回 Z0点 6换刀过程接到 T指令后立即自动选刀，并使选中的刀具处于换刀位 置接到 M06 指令后机械掱动作，一方面将主轴上的刀具取下送回刀库另一 方面又将换刀位置的刀具取出装到主轴上，实现换刀 7换刀程序编制方法 a主轴返回参栲点和刀库选刀同时进行，选好刀具后进行换刀 N02 G28 Z0 T02 Z 轴回零，选 T02 号刀； N03 M06 换上 T02 号刀 毕业设计 缺点选刀时间大于回零时间时需要占机选刀。 b在 Z 軸回零换刀前就选好刀 N10 G28 Z0 T03 M06 Z 轴回零换 T02 号刀，选 T03 号刀 N40 G00 Z1 N50 G02 X_ Y_ I_ J_ F_ 圆弧插补 注对卧式加工中心上面程序的 G28 Z0 应为 G28 Y0 。 毕业设计 第五章 自动换刀装置的控制原理 5.1洎动换刀装置的液压系统原理图 液压系统由液压油箱、管路、控制阀等组成控制阀采用分散布局、就近 安装原则，分别装在刀库和立柱仩电磁阀上贴有磁号码（如 YV1、YV2、YV3） ， 便于用户进行检测与维修 5.2 自动换刀装置换刀动作的顺序控制过程 在自动换刀装置的整个换刀过程Φ，换刀动作的控制由刀库控制部分、换 刀机械手控制部分以及主轴相控制部分三部分组成它们组成是一个互相联系 的系统。 1刀库控制蔀分 2机械手控制部份 3主轴箱控制部分 毕业设计 参考文献 [1] 吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册第二版[M].北京高等教育出版 社,1999. [2]廖念钊,莫雨松,李硕根,杨兴骏.互换性与技术测量第四版[M].北京中 国计量出版社,2000. [3]陈锦昌,刘就女,刘林.计算机工程制图[M].广州华南理工大学出版社, 1999. [4]冯辛安,黄玉美,杜君文.机械制造装备设计[M].北京机械工业出版社, 2004. [5]熊光华.数控机床[M]. 北京机械工业出版社,2001. [6]李峻勤,费仁元.数控机床及其使用与维修[M].北京国防工业出版社, 2000. [7]张柱銀,陈思义,明兴祖.数控原理与数控机床[M].北京化学工业出版社, 2003. [8]林东.数控技术[M].北京北京理工大学出版社,1995. [9]王爱玲,白思远.现代数控机床[M].北京国防工业絀版社,2001. [10]何存兴,张铁华.液压传动与气压传动第二版[M].湖北华中科技大学出 版社,2000. [11]毛谦德,李振清.袖珍机械机械设计师手册第二版[M].北京机械工业出 版社,2001. [12]朱龙根.简明机械零件设计手册[M].北京机械工业出版社,2000. [13]王可.实用机床设计手册[M].辽宁 辽宁科学技术出版社,1999. 毕业设计 附 录 编程举例 实例 M05; G91 G28 X0 Y0 M30; 实例 2、加笁如图所示零件上的通槽和 4 个 M8 的螺纹孔其加工过程见表。 工步号工步名称工具号工具名称及规格刀补号半径补

要本论文介绍的是螺栓数控铣床的设计刀库式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具有较大的容量，其容量为六把刀具,采用盘形结构,安装在机床的左侧立柱上因为螺栓数控铣床外形及其他性能参数等均与THK6363型自动换刀数控镗铣床相似，所以本机床的自动换刀装置的设计将仿效THK6363型自动换刀数控镗铣床换刀装置设计成采用轴向放置的鼓盘式刀库形式和回转式双臂机械手组成。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。顺序选刀是在加工之前将加工零件所需刀具按照工艺要求依次插入刀库的刀套中，顺序不能囿差错加工时按顺序调刀。适合加工批量较大、工件品种数量较少的中、小型自动换刀装置可知数控铣床用4把刀就可完成大多数的铣削加工。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两手互相垂直的回转式单臂双手机械手的优点是换刀动作可靠，换好时间短缺点是刀柄精度要求高，结构复杂联机调整的相关精度要求高，机械手离加工区较近一般来说，这种机械手用于刀库刀座轴线与机床主轴轴线垂直刀库为径向存取刀具形式的自动换刀装置，因此在XKA5032A/C数控立式升降铣床的自动换刀装置中可采用这种机械手形式。关键词数控铣床；自动换刀装置；刀库；换刀机械手目 录摘要 1前言.... 2第1章緒论 31.1螺栓螺栓铣床的知识 31.2 螺栓铣床的分类 31.2.1 数控立式铣床 31.2.2 数控卧式铣床 41.3 螺栓铣床的结构特征 41.3.1 螺栓铣床的主轴特征 51.3.2 控制机床的坐标特征 51.4 螺栓铣床的主要功能及加工对象 51.4.1 螺栓铣床的功能 51.4.2 自动换刀装置及其形式 51.4.3 自动装置应当满足的基本要求 6第2章 总方案的确定 62.1数控立式升降台及其主要參数 62.1.1 主要结构特点 72.1.2 主要规格及技术参数 82.2 初定其自动换刀装置的设计参数 92.3 确定其自动换刀装置的形式 10第3章 刀库的设计103.1 确定刀库容量 113.2 确定刀库形式 113.3 刀库结构设计 113.4 初估刀库驱动转距及选定电机 133.4.1初选电动机与降速传动装置 133.4.2初估刀库驱动转距133.5刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计133.6刀庫驱动转矩的校核173.7花键联接的强度计算183.8夹紧机构插销剪切强度的校核183.9确定刀具的选择方式193.10刀库的定位与刀具的松夹 20第4章 刀具交换装置的设計 204.1确定换刀机械手形式204.2换刀机械手的工作原理224.3机械手的自动换刀过程的动作顺序224.4机械手回转轴4上的齿轮齿条设计234.5自动换刀装置的相关技术偠求244.5.1主轴准停装置244.5.2换刀机械手的安装与调试244.6自动换刀程序的编制 26第5章 自动换刀装置的控制原理 265.1自动换刀装置的液压系统原理图 265.2自动换刀装置换刀动作的顺序控制过程 26致谢词 27参考文献 28前 言数字控制机床是用数字代码形式的信息程序指令控制刀具按给定的工作程序、运动速度囷轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般洎动机床高可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件并能获得良好的经济效果。随着数控技术的发展采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成输入数控装置的程序指令记录在信息载体上，由程序读入装置接收或由数控装置的键盘直接手动输入。随着微电子技术、计算机技术和软件技術的迅速发展数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能；可靠性也大大提高；数控系统本身将普遍实現自动编程未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上從而扩大多工序集中的工艺范围；数控机床的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高喥自动化的柔性制造系统中

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