數(shù)控立式銑床自動換刀裝置設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、 - i - 摘 要 本論文介紹的是xka5032a/c 數(shù)控立式升降臺銑床自動換刀裝置（刀庫式）的設(shè)計(jì) . 刀庫式的自動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，其整個(gè) 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)閤ka5032a/c 數(shù)控立式升降臺銑床外形及其他性

2、 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(jī)床的自動換刀裝置的設(shè)計(jì) 將仿效thk6363 型自動換刀數(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)。該法不需要刀具識別 裝置，驅(qū)動控制也比較簡單，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，將會產(chǎn)生嚴(yán)重的后 果。順序選刀

3、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 的自動換刀裝置，因此，在xka5032a/

4、c 數(shù)控立式升降銑床的自動換刀裝置中可采用這 種機(jī)械手形式。 關(guān)關(guān)鍵鍵詞詞：數(shù)控銑床；自動換刀裝置；刀庫；換刀機(jī)械手 - ii - abstract this thesis introduction is the design that the xka5032 a/c number controls the sign type working panel lifter miller to change the knife device(the knife database type) automatically.the knife database type automatically cha

5、nge the knife device is have by the knife database and the knife to exchange device(change the knife the machine hand) to constitute.it is many work ordinal numbers to control the top of the tool machine to apply to change the knife device most extensively, it is whole to lead to change the knife pr

6、ocess more complicated.first process process in need to be use of all knifes have to install on the haft of the standard, pressing certain way to pack into the knife database after the tool machine carry on size to prepare to adjust outside.be in the knife database carry on choosing knife first whil

7、e change the knife, is taken out knife to have from the knife database and the principal axis by the machine hand, then exchange position, insert the new knife into the principal axis, the old knife puts back a knife database.the knife database that deposits knife to have has bigger capacity, its ca

8、pacity has for six knifes, adopting the dish form structure, the left side that installs in the tool machine signs pillar up.the xka5032 a/c number controls the sign type working panel lifter miller shape and other function parameter etc.s to all change the knife with thk6363 typeses automatically n

9、umber to control the boring miller likeness, so this tool machine changes the knife the design of the device to change the knife in the wake of thk6363 typeses automatically automatically the number control the boring miller to change the knife device, the design becomeses the adoption stalk toward

10、the drum dish type knife database form and the turn-over type double the arm machine hand for place to constitute. the knife has to press to schedule to the work preface insert the knife of the knife database order of sequence, usage turn to take knife position in order.the knife for using puts back

11、 the original knife inside, can also press to process sequence to put into the next knife.that method doesnt need the knife to identify device, driving a control also more simple, work credibility.but the knife database in each knife have in the different work preface and cant repeat an usage, for s

12、atisfying to process to need to only increase the capacity of the quantity and the knife database that the knife have, this utilization that lowers knife to have with the knife database.have to be very careful while packing knife in addition, if the knife doesnt in order have to pack in the knife da

13、tabase, will produce serious result.sequences choosing knife is before process, will process the knife that spare parts need to have to request to be one by one in order in the knife set of insert the knife database according to the craft, the sequence cant have mistake.process adjust knife in order

14、.suit to process a batch quantity to compare greatly,the work piece the species quantity less of medium,small scaled the auto change the - iii - knife device.can know the number controls miller to use 4 make the knife complete most milling and can pare to process.so this capacity is 6 knife database

15、s of knifes, almost the nonentity process to need to make use of the circumstance that the knife have again in the process, so the knife have of the choice method assurance for in proper order choice the knife have. two hands are mutual perpendicular of the advantage of the turn-over type single arm

16、 hands machine hand change the knife action credibility, changing good time short, the weakness is the haft accuracy to have high request, structure complications, the linking machine adjust of the related accuracy have high request, the machine hand leaves to process area nearer.generally speaking,

17、 this kind of machine hand useds for the knife database knife the stalk line and the tool machine principal axis stalk line perpendicular, the knife database has a form to change the knife device automatically toward the access knife for the path, therefore can adopt this kind of machine hand form i

18、n the xka5032 a/c number control the sign type rise and fall miller the auto change the knife the device. key words：numerical control milling machines；automatic tool changer；tool storage；tool changing-manipulator - iv - 目 錄 摘 要i 第1 章 設(shè)計(jì)說明書結(jié)構(gòu)及要求1 1.1 題目1 1.2 摘要與關(guān)鍵詞1 1.2.1 摘要1 1.2.2 關(guān)鍵詞2 1.3 目錄2 1.4 設(shè)

19、計(jì)說明書正文2 1.4.1 xka5032a/c 數(shù)控立式升降臺銑床自動換刀裝置設(shè)計(jì) 2 1.4.2 數(shù)控機(jī)床知識2 1.5 數(shù)控銑床的分類3 1.5.1 數(shù)控立式銑床3 1.5.2 臥式數(shù)控銑床3 1.5.3 立、臥式兩用數(shù)控銑床3 1.6 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)特征4 1.6.1 數(shù)控銑床的主軸特征4 1.6.2 控制機(jī)床運(yùn)動的坐標(biāo)特征4 1.7 數(shù)控銑床的主要功能及加工對象4 1.7.1 數(shù)控銑床的功能4 1.8 自動換刀裝置（atc）及其形式5 1.8.1 回轉(zhuǎn)刀架換刀形式5 1.8.2 更換主軸頭換刀形式5 1.8.3 帶刀庫的自動換刀形式6 1.9 自動換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求6 1.9

20、.1 刀具換刀時(shí)間短6 1.9.2 刀具重復(fù)定位精度高6 1.9.3 足夠的刀具儲存量6 1.9.4 刀庫占地面積小6 1.9.5 換刀安全可靠6 第2 章 總體方案的確定7 - v - 2.1 xka5032a/c 數(shù)控立式升降臺銑床及其主要參數(shù) 7 2.1.1 其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)7 2.1.2 其主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)8 2.2 初定其自動換刀裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)9 2.3 確定其自動換刀裝置的形式9 2.4 刀庫的設(shè)計(jì)10 2.4.1 確定刀庫容量10 2.4.2 確定刀庫形式11 2.4.3 刀庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11 2.5 初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩及選定電機(jī) 13 2.5.1 初選電動機(jī)與降速傳動裝置13 2.5

21、.2 初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩13 2.6 刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動的設(shè)計(jì) 14 2.7 刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的校核18 2.7.1 花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算18 2.7.2 夾緊機(jī)構(gòu)插銷剪切強(qiáng)度的校核 19 2.7.3 確定刀具的選擇方式19 2.7.4 刀庫的定位與刀具的松夾20 2.8 刀具交換裝置的設(shè)計(jì)21 2.8.1 確定換刀機(jī)械手形式21 2.8.2 換刀機(jī)械手的工作原理22 2.8.3 機(jī)械手的自動換刀過程的動作順序23 2.8.4 機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸4 上的齒輪齒條設(shè)計(jì)24 2.9 自動換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求 25 2.9.1 主軸準(zhǔn)停裝置25 2.9.2 換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試25 2.9.3 自

22、動換刀程序的編制25 2.9.4 自動換刀裝置的控制原理26 2.9.5 自動換刀裝置的液壓系統(tǒng)原理圖 27 2.9.6 自動換刀裝置換刀動作的順序控制過程 27 第3 章 典型零件的設(shè)計(jì)29 3.1 聯(lián)軸器29 - vi - 3.1.1 聯(lián)軸器的選用29 3.1.2 聯(lián)軸器的校核29 3.2 選擇離合器的類型30 3.3 蝸桿蝸輪傳動設(shè)計(jì)的一些相關(guān)技術(shù)要求 30 3.4 托架的設(shè)計(jì)30 結(jié) 論31 致 謝32 參考文獻(xiàn)34 附 錄35 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 設(shè)計(jì)說明書結(jié)構(gòu)及要求 設(shè)計(jì)說明書包括題目、中文摘要、外文摘要、目錄、正文、參考文獻(xiàn)、附錄和致謝 等部分。 1.1 題

23、目 數(shù)控立式銑床自動換刀裝置設(shè)計(jì) 1.2 摘要與關(guān)鍵詞 1.2.1 摘要 本論文介紹的是xka5032a/c 數(shù)控立式升降臺銑床自動換刀裝置（刀庫式）的設(shè)計(jì) . 刀庫式的自動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，其整個(gè) 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)?/p>

24、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(jī)床的自動換刀裝置的設(shè)計(jì) 將仿效thk6363 型自動換刀數(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)。該法不需要刀具識別 裝置，驅(qū)動控制也比較簡單，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

25、具不按順序裝在刀庫中，將會產(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。 - 2 - 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

26、，刀庫為徑向存取刀具形式 的自動 換刀裝置，因此，在xka5032a/c 數(shù)控立式升降銑床的自動換刀裝置中可采用這 種機(jī)械 手形式。 1.2.2 關(guān)鍵詞 數(shù)控銑床；自動換刀裝置；刀庫；換刀機(jī)械手 1.3 目錄 目錄應(yīng)獨(dú)立成頁，包括論文中全部章、節(jié)的標(biāo)題及頁碼。含有： 摘要（中、外文） 正文章、節(jié)題目要求編寫到第3 級標(biāo)題，即. 致謝 參考文獻(xiàn) 附錄 1.4 設(shè)計(jì)說明書正文 1.4.1 xka5032a/c 數(shù)控立式升降臺銑床自動換刀裝置設(shè)計(jì) 1.4.2 數(shù)控機(jī)床知識 數(shù)字控制機(jī)床是用數(shù)字代碼形式的信息 (程序指令)，控制刀具按給定的工作程序、運(yùn) 動速度和軌跡進(jìn)行自動加工的機(jī)床，簡稱數(shù)控機(jī)床。

27、數(shù)控機(jī)床具有廣泛的適應(yīng)性，加工對象改變時(shí)只需要改變輸入的程序指令；加工性 能比一般自動機(jī)床高，可以精確加工復(fù)雜型面，因而適合于加工中小批量、改型頻繁、 精度要求高、形狀又較復(fù)雜的工件，并能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果。 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床品種日益增多，有車床、銑床、鏜床、 鉆床、磨床、齒輪加工機(jī)床和電火花加工機(jī)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(jī)床主要由數(shù)控裝置、伺服機(jī)構(gòu)和機(jī)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。 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和

28、軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)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(shí)現(xiàn)自動編程。 未來數(shù)控機(jī)床的類型將更加多樣化，多工序集中加工的數(shù)控機(jī)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(jī)床上，從而擴(kuò)大多工序集中的工藝范圍；數(shù)控機(jī)床的 自動化程度更加提高，并具有多種監(jiān)控功能，從而形成一個(gè)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。 1.5 數(shù)控銑床的分類 1.5.1 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

29、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(yùn)動；大型數(shù) 控立式銑床，因要考慮到擴(kuò)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(yùn)動，而龍門架則沿床身作縱向運(yùn)動。 從機(jī)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(jī)床只能進(jìn)行3 坐標(biāo)中的任意二個(gè)坐標(biāo)聯(lián)動加工。此 外，還有機(jī)床主軸可以繞x、y、z 坐標(biāo)軸中其中一個(gè)或兩個(gè)軸作數(shù)控?cái)[角運(yùn)動的4 坐標(biāo) 和5 坐標(biāo)數(shù)控立式銑床。一般來說，機(jī)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(jī)床的功能、加工范圍及

30、可選擇的加工對象也越多。但隨之而來的是機(jī)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(jià)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(kuò)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。 1.5.2 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(kuò)大加工范圍和擴(kuò)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(shí)現(xiàn) 4、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(shí)現(xiàn)在一次安裝中，通過轉(zhuǎn)盤改變工 位，進(jìn)行“四面加工”。可以省去許多專用夾具或?qū)Ｓ媒嵌瘸尚豌姷?。對箱體類零件或 需要在一次安裝

31、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。 - 4 - 1.5.3 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(jī)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(shí)，用戶只需買一臺這樣的機(jī)床就行了。 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

32、以實(shí)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。 1.6 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)特征 1.6.1 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(jī)床其變速功能與范圍也不同。有的采用變頻機(jī)組，固定幾種轉(zhuǎn) 速，可自選一種編入程序，但不能在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)改變。有的采用變頻器調(diào)整，將轉(zhuǎn)速分為幾 檔，編程時(shí)可任選一檔，在運(yùn)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(shí)可在整個(gè)范圍內(nèi)無級調(diào)速。但是在實(shí)際操作中，調(diào)速不能有大起大 落的突變，只能在允許

33、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?cái)[動，擴(kuò)大了主軸自身的運(yùn)動范圍，但是主軸結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。 1.6.2 控制機(jī)床運(yùn)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(yùn)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(shí)協(xié)調(diào)動作，并保持預(yù)定的相互關(guān)系，這就要求機(jī)床應(yīng)能實(shí)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(shí)現(xiàn)連續(xù)加工直線變斜角工 件，應(yīng)實(shí)現(xiàn)四坐標(biāo)聯(lián)動。若要加工曲線

34、變斜角工件，是要求實(shí)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(jī)床相應(yīng)更高一些。 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 1.7 數(shù)控銑床的主要功能及加工對象 1.7.1 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(diǎn)位控制功能、刀具半徑自動補(bǔ)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?能。 如刀具長度補(bǔ)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。 在使用數(shù)控銑床加工工件時(shí)，只要充分利用數(shù)控銑床的各種功能，就可以加工許

35、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。 1.8 自動換刀裝置（atc）及其形式 數(shù)控機(jī)床為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)率，進(jìn)一步壓縮非切削時(shí)間，現(xiàn)代的機(jī)床逐步發(fā)展為 在一臺機(jī)床上在一次裝中完成多工序或全部工序的加工。數(shù)控機(jī)床為了能在工件一次裝 夾中完成多個(gè)工步，以縮減輔助時(shí)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

36、。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(jī)床上，自動換刀裝置（ atc）是必 不可少的。例如加工中心機(jī)床又稱多工序自動換刀數(shù)控機(jī)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(jī)床，具有自動換刀裝置是加工中心機(jī)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(jī)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(shí)自動變換主軸轉(zhuǎn)速?？蓽p輕勞動強(qiáng)度，減少換刀時(shí)間， 既提高了機(jī)床的自動化程度，又提高了勞

37、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(jī)床的自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于機(jī)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 。 - 6 - 1.8.1 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(jì) 成四方和六角刀架或其他等多種形式。回轉(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(qiáng)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)

38、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。 1.8.2 更換主軸頭換刀形式 在帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機(jī)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(shí)現(xiàn)自動換刀。各個(gè)主軸頭上 預(yù)先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(shí) ,各主軸頭依次地轉(zhuǎn)到加工位 置，并接通主運(yùn)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(yùn)動脫開。 轉(zhuǎn)塔主軸頭換刀方式的主要優(yōu)點(diǎn)是省去了自動松夾、卸刀裝刀、夾緊以及刀具搬運(yùn) 等一系列復(fù)雜

39、的操作，從而顯著地減少了換刀時(shí)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(jī)床，如數(shù)控銑床。 1.8.3 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(jī)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(jī)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(gè)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(jī)床的適應(yīng)性和加工效率。這種帶

40、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)降稁臁⑾湫褪降稁?-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(jī)床上常用的主要是圓盤式和鏈?zhǔn)絻煞N。交換裝置的機(jī)械手形式 也多樣，目前在數(shù)控機(jī)床上用得最多的是回轉(zhuǎn)式雙臂機(jī)械手。其他形式還有擺動式單臂 雙爪機(jī)械手、單臂單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手、雙機(jī)械手等等。 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 1.9 自動換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求 1.9.1 刀具換刀時(shí)

41、間短 1.9.2 刀具重復(fù)定位精度高 1.9.3 足夠的刀具儲存量 1.9.4 刀庫占地面積小 1.9.5 換刀安全可靠 第 2 章 總體方案的確定 依據(jù)設(shè)計(jì)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(jì)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：4-6 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(jī)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(jī) 床本身并不帶自動換刀裝置。自動換刀裝置作為一套獨(dú)立的、完整的機(jī)床部件，設(shè)計(jì)依 據(jù)是該機(jī)床的型式、工藝范圍

42、及刀具的種類和數(shù)量等。 2.1 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(jī)床，根據(jù)用戶要求，配 置國內(nèi)外（osp-u10m、siemens802d、華中號）先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)，可手動或自動操作。 它可以實(shí)現(xiàn)x、y、z 三軸同時(shí)定位/直線插補(bǔ)，同時(shí)二軸圓弧插補(bǔ)。 ops 全域絕對位置檢 測。每次開機(jī)無須回零，簡化機(jī)床操作。尤其在發(fā)生停機(jī)、斷電、更換程序等情況后再 啟動時(shí)不用整機(jī)回零，可以直接開機(jī)，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 0.001mm。具 有

43、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)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(bǔ)償。彩色lcd 中文顯示，具良好人機(jī)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rs-232c 接口、1.44 軟盤進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入、輸出 , 便于加工程序的管理。 - 8 - 可以對程序進(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(yùn)行時(shí)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(jī)床廠生產(chǎn)的帶有立銑頭的立式銑床， 為機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)，三坐標(biāo)聯(lián)動，是一種使用很廣的機(jī)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)

44、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(jī)床適用于機(jī) 械制造的各種類部門，也適用于軍工部門。 2.1.1 其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 主傳動系統(tǒng)為7.5kw 的交流電動機(jī)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(jī)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)。 進(jìn)給系統(tǒng) x、y、z 三個(gè)座標(biāo)的進(jìn)給，都是由交流伺服電機(jī)驅(qū)動的。電機(jī)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(jī)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(yùn)動。同步齒形帶

45、可張 緊以減少傳動間隙，噪聲亦可降低。垂向電機(jī)是帶制動器的，當(dāng)斷電時(shí)，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)no.50 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45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(jī)床導(dǎo)軌副、滾珠絲杠副及齒輪副等進(jìn) 行自動的定時(shí)定量潤滑，每次加油量和兩次間的時(shí)間間隔都是可調(diào)的，力求保證每個(gè)潤 滑點(diǎn)的合理油量。 機(jī)床采用側(cè)掛式電柜和吊掛式操縱站，機(jī)電一體，整體裝運(yùn)，安裝方便，

46、集中操縱 但能又多位置操作。 半自動的裝卸刀機(jī)構(gòu) ,安裝在銑頭的上方，通過兩個(gè)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。 2.1.2 其主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù) 表一 機(jī)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（長寬）mm3201320 工作臺縱向（x）行程mm780 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 工作臺縱向（y）行程mm300 工作臺縱向（z）行程mm380 主軸孔徑mm29 主軸端面至工作臺面的距離mm70450 主軸中心線至床身導(dǎo)軌面距離mm350 定位精度及重復(fù)定位精度mm0.015、0.005 主軸端部錐度isono.50 立銑頭最大回轉(zhuǎn)角度

47、45 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)18 主軸轉(zhuǎn)速范圍r/min301500 工作臺進(jìn)給級數(shù)無級 縱、橫向進(jìn)給范圍mm/min63200 垂向進(jìn)給范圍mm/min31600 縱、橫向快進(jìn)速度mm/min6000 垂向快進(jìn)速度mm/min3000 主傳動電動機(jī)功率kw7.5 主傳動電動機(jī)轉(zhuǎn)速r/min1440 工作臺最大承載重量kg320 主軸最大扭矩nm1000 機(jī)床外形尺寸（長寬高）mm192920552216 機(jī)床重量kg2800(3000) 該機(jī)床推薦使用的最大切削范圍如下： 銑切鋼：鋼的含碳量0.45%，抗拉強(qiáng)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

48、750 r/min，進(jìn)給量750mm/min。 銑切灰鑄鐵：材料ht200，硬度hb150225。銑刀直徑250mm，齒數(shù)14； 銑切寬度150mm，銑切深度3.7 mm；主軸轉(zhuǎn)速47.5 r/min，進(jìn)給量300mm/min 2.2 初定其自動換刀裝置的設(shè)計(jì)參數(shù) 在銑削輪廓時(shí)，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(shí)際的生產(chǎn)加工中，常盡量選用直徑較大的銑刀，因?yàn)榇笾睆姐姷?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(shí)，銑刀直徑為100 mm。當(dāng)銑灰鑄鐵時(shí)，銑刀直徑達(dá)250mm。因此，為了滿 - 1

49、0 - 足該機(jī)床的實(shí)際加工能力與生產(chǎn)情況，在設(shè)計(jì)其自動換刀裝置時(shí)，應(yīng)該根據(jù)最大的刀具直 徑來設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)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。 2.3 確定其自動換刀裝置的形式 數(shù)控機(jī)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(jī)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(jī)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(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

50、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(dú)立部件安裝在機(jī)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(jī)床外又 要增加刀具運(yùn)輸時(shí)間，降低效率，所以安裝在機(jī)床側(cè)面最合適，有些部件交錯(cuò)的地方， 作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。因?yàn)閤ka5032a/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

51、換刀數(shù)控鏜銑床相似，所以本機(jī)床的自動換刀裝置的設(shè)計(jì)將仿效 thk6363 型自動換刀數(shù)控鏜銑床換刀裝置，設(shè)計(jì)成由由盤式刀庫和回轉(zhuǎn)式雙臂機(jī)械手組 成。設(shè)計(jì)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1-1 所示。 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖2-1 xka5032a/c 數(shù)控立式升降臺銑床的外觀圖 2.4 刀庫的設(shè)計(jì) 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(jī)床的性能有很大影響。 2.4.1 確定刀庫容量 決定刀庫容量時(shí)，首先要考慮加工工藝的需要，同時(shí)還要調(diào)查分析同類型、相近規(guī) 格的自動換刀機(jī)床的刀庫容量及其發(fā)展趨勢。由于帶自動

52、換刀裝置的數(shù)控機(jī)床主要是在 多品種、單件小批生產(chǎn)時(shí)使用，因而應(yīng)根據(jù)廣泛的工藝統(tǒng)計(jì)，依大多數(shù)工件加工時(shí)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(gè)工件 的切削任務(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(jī)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3-1 為刀庫容量與機(jī)床能加工工件的 比率統(tǒng)計(jì)曲線。 - 12 - 圖2-2 刀具數(shù)量統(tǒng)計(jì)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(jī)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(jì)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

53、次裝刀所需的裝調(diào)時(shí)間。對自動換刀數(shù)控 機(jī)床的刀庫容量，有關(guān)資料曾對15000 個(gè)零件進(jìn)行分組統(tǒng)計(jì)，指出不同工序加工時(shí)必須 的刀具數(shù)不同，如圖3-1 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1440 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(jì)效率角度來看，容量為 6 的刀庫就可滿 足要求了。 2.4.2 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

54、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(jī)械手的換刀動作空間。 2.4.3 刀庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(jī)接通，其運(yùn)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，刀盤帶動刀座上的6 個(gè)刀套轉(zhuǎn)動，完成選刀動作。 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖2-3 刀庫裝備圖a - 14 - 圖2-4 刀庫裝配圖b 2.5 初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩及選定電機(jī) 刀庫回轉(zhuǎn)運(yùn)動多數(shù)采用液壓馬達(dá)、直流電動機(jī)驅(qū)動，并沒有降速傳動裝置。 2.5.1 初選電動機(jī)與降速

55、傳動裝置 刀庫的驅(qū)動系統(tǒng)中， 由于本刀庫的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩小，且所需轉(zhuǎn)速小，所以決定采用直流 伺服電動機(jī)驅(qū)動。直流伺服電動機(jī)具有體積小，重量輕、伺服性好、力能指標(biāo)高等優(yōu)點(diǎn)， 且該電機(jī)可用信號電壓進(jìn)行無級調(diào)速。 采用型號為90sz03 的sz 系列電磁式直流伺服電 動機(jī)，其基本參數(shù)為：功率0.092kw，轉(zhuǎn)速3000r/min（袖珍機(jī)械師設(shè)計(jì)手冊 p1275）；降速傳動裝置型號為xb3-50-100a 的扁平式諧波傳動減速器，其基本參數(shù)為： 輸入功率0.092kw，輸出轉(zhuǎn)矩18nm（袖珍機(jī)械師設(shè)計(jì)手冊 p1078-1079）。 2.5.2 初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 由于刀庫容量6，下面就以thk6363 型自動

56、換刀數(shù)控鏜銑床的刀庫為設(shè)計(jì)參考（查 參考資料14），采用經(jīng)驗(yàn)法初估回轉(zhuǎn)所需轉(zhuǎn)矩。 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 thk6363 型自動換刀數(shù)控鏜銑床的刀庫也是采用軸向放置的鼓盤式刀庫形式，其容 量 為36 把刀具，最大刀具重達(dá)10kgf，刀庫回轉(zhuǎn)由最大扭矩為25nm 的液壓馬達(dá)經(jīng)諧波減 速器驅(qū)動?，F(xiàn)在由于設(shè)計(jì)的刀庫容量為6 把刀具，可初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 (主要是指直接驅(qū)動 刀盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩)為t0=8nm。 2.6 刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動的設(shè)計(jì) 刀庫的主運(yùn)動是圓周回轉(zhuǎn)運(yùn)動， 如圖2-5 所示,直流伺服電動機(jī)1 通過彈性柱銷聯(lián)軸器 與諧波傳動減速器2 聯(lián)接減速后驅(qū)動蝸桿3,設(shè)計(jì)刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)

57、的普通圓柱蝸桿傳動 . 由刀 庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 己知直流伺服電動機(jī)1 的功率為0.092kw,轉(zhuǎn)速為3000r/min,諧波傳動減速器2 的傳 動比為100.傳動效率為80%,1 經(jīng)2 減速后驅(qū)動蝸桿3,蝸桿為主動,蝸輪為從動,要求傳動此 為6,單向旋轉(zhuǎn),單班工作制,預(yù)計(jì)壽命為5 年. 圖2-5 刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)傳動圖 1)選擇蝸桿傳動類型 根據(jù)gb1008588 的推薦，采用漸開線蝸桿（ zi）。 2)選擇材料 蝸桿采用45 鋼，齒面淬火，硬度為4550hrc；蝸輪用鑄錫磷青銅zcusn10pb1， 金屬模鑄造， 2hp =220 mpa， 2fp =220 mpa。 3)確定主要參數(shù) 蝸桿蝸輪

58、傳動，以蝸桿為主動，蝸輪為從動。為了提高傳動效率，取 z1=6，傳動比 取6，單向旋轉(zhuǎn)，單工作制，預(yù)計(jì)壽命為5 年。則z2= z1i= 66=36。 4)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) - 16 - m2d1 2 22 15000 z hp kt2 (mm3) a)計(jì)算蝸輪軸轉(zhuǎn)矩t2 初估傳動效率=0.95,則 t2=9549 1 2 p n =9549 1 1/ p ni =9549 0.092 80% 30/6 0.95=133.53 nm 其中n1 =3000/100=30(r/min) b)載荷系數(shù)k=1.05 c)許用接觸應(yīng)力 2hp 2hp = 2hp vs z n z =2200.91.

59、48=293.04 mpa 式中, 2hp =220 mpa, 估計(jì)滑動速度 s v5m/s，用浸沒潤滑,則由(參考文獻(xiàn)11) (p972 圖182)查得滑動速度 影響系數(shù) vs z=0.9, n z =1.48（其中 l z =60a 2 nt=601 30 6 53008=3.6 6 10 ,按圖18 3 查得）； d)計(jì)算m2d1值,并選定模數(shù)m 和蝸桿分度圓直徑d1 m2d1 2 15000 36 293.04 1.05133.53=283.46 mm3; 按表183 查得模數(shù)m=3.15(mm), d1=35.5 (mm) (m2d1值應(yīng)大于計(jì)算值) 5)驗(yàn)算滑動速度 s v a)計(jì)

60、算蝸桿速度 1 v 1 v = 11 60 1000 dn = 35.5 30 60 1000 =0.0558 m/s b)計(jì)算滑動速度 s v s v= 1 v /cos=0.0558/ cos28148 =0.0632 m/s 其中= 1 11 (/)tgz m d = 1(6 3.15/35.5) tg = 28148 ,則初估的 s v值合適。 6)驗(yàn)算蝸輪齒彎曲強(qiáng)度 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 驗(yàn)算公式為 2 22 12 666 av ffsfp t k k k y y d d m a)使用系數(shù) a k =1 b)動載荷系數(shù) v k =1.03 c)載荷分布系數(shù)k=1 d1=35