XKA5032AC数控立式升降台铣床自动换刀装置设计.docx
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XKA5032AC数控立式升降台铣床自动换刀装置设计
学科门类：
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毕业设计说明书（论文）
XKA5032A/C数控立式升降台铣床自动换刀装置设计
学生姓名
所学专业
班级
学号
指导教师
XXXXXXXXXX系
二○**年**月
目录………………………………………………………………………………………………………1
中文摘要………………………………………………………………………………………………3
Abstract………………………………………………………………………………………………3
第1章绪论……………………………………………………………………………………………4
1.1数控铣床的分类……………………………………………………………………………………4
1.1.1数控立式铣床……………………………………………………………………………………4
1.1.2数控卧式铣床……………………………………………………………………………………4
1.1.3数控立、卧式两用铣床…………………………………………………………………………4
1.2数控铣床的结构特征………………………………………………………………………………4
1.2.1数控铣床的主轴特征……………………………………………………………………………4
1.2.2控制机床运动的坐标特征………………………………………………………………………5
1.3数控铣床的主要功能及加工对象…………………………………………………………………5
1.3.1数控铣床的功能…………………………………………………………………………………5
1.3.2自动换刀装置（ATC）及其形式…………………………………………………………………5
1.3.3自动换刀装置应当满足的基本要求……………………………………………………………6
第2章总体方案的设计……………………………………………………………………………6
2.1XKA5032A/C数控立式升降台铣床及其主要参数………………………………………………6
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
2.3确定XKA5032A/C数控立式升降台铣床自动换刀装置的形式…………………………………7
第3章刀库的设计…………………………………………………………………………………8
3.1确定刀库容量………………………………………………………………………………………8
3.2确定刀库形式………………………………………………………………………………………8
3.3刀库结构设计………………………………………………………………………………………10
3.4初估刀库驱动转矩及选定电机……………………………………………………………………10
3.5刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计………………………………………………………10
3.6刀库驱动转矩的校核………………………………………………………………………………14
3.7确定刀具的选择方式………………………………………………………………………………14
第4章刀具交换装置的设计……………………………………………………………………15
4.1换刀机械手抓刀部分结构…………………………………………………………………………15
4.2机械手传动结构……………………………………………………………………………………15
4.3自动换刀过程的动作顺序…………………………………………………………………………16
4.4自动换刀装置的相关技术要求……………………………………………………………………17
4.4.1主轴准停装置…………………………………………………………………………………17
4.4.2换刀机械手的安装与调试……………………………………………………………………17
第5章自动换刀装置的控制原理………………………………………………………………17
5.1刀库的控制…………………………………………………………………………………………17
5.2机械手的控制………………………………………………………………………………………18
第6章典型零件的设计……………………………………………………………………………18
6.1联轴器………………………………………………………………………………………………18
6.1.1联轴器的选用…………………………………………………………………………………18
6.1.1联轴器的校核…………………………………………………………………………………18
6.2托架的设计…………………………………………………………………………………………18
鸣谢………………………………………………………………………………………………20
参考文献………………………………………………………………………………………………21
中文摘要
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,采用顺序选刀方式.机械手选用回转式双臂机械手.
关键词:
数控铣床
自动换刀装置
刀库换刀机械手
abstract
ThispaperintroducesthedesignofautomatictoolchangerofXKA5032A/Cnumericalcontrolvertical-kneemillingmachines.Theautomatictoolchangeriscomposedoftoolstorageandatoolchanging-manipulator.ThetoolstoragewhichadoptsbatbatchshapestructureismountedontheverticalpostofXKA5032A/Cnumericalcontrolvertical-kneemillingmachines.ThecapacityofthetoolstorageissixandthemethodofChooseknifeisAlignment.Thetoolchanging-manipulatoradoptsthetwoarmsmanipulatorofturn-overtype.
Keywords:
numericalcontrolmillingmachines
Automatictoolchanger
Toolstoragetoolchanging-manipulator
XKA5032A/C数控立式升降台铣床自动换刀装置
第1章绪论
1．1数控铣床的分类
1．1．1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。
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。
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。
1．1．2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用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来说，选择带数控转盘的卧式铣床进行加工是非常合适的。
1．1．3立、卧式两用数控铣床
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。
1．2数控铣床的结构特征
1．2．1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。
1．2．2控制机床运动的坐标特征
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。
1．3数控铣床的主要功能及加工对象
1．3．1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。
1．3．2自动换刀装置（ATC）及其形式
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