【毕业设计】XKA5032AC数控立式升降台铣床自动换刀设计 ㊣ 精品文档 值得下载

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，进步提高生产效率。

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。

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，其它表面都可以在次安装中进行加工。

因此，其加工性能非常优越。

数控铣床的结构特征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或轴作数控摆动，扩大了主轴自身的运动范围，但是主轴结构更加复杂。

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，般都比其它数控机床相应更高些。

数控铣床的主要功能及加工对象数控铣床的功能数控铣床的功能分为般功能和特殊功能。

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些特殊装置或附件后，分别具有或兼备的些特殊功能。

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平面类零件。

变斜角类零件。

曲面类立体类零件。

自动换刀装置及其形式数控机床为了能在工件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。

自动换刀简称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，就构成加工中心简称。

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回转刀架换刀形式数控车床使用的回转刀架是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。

二更换主轴头换刀形式在带有旋转刀具的数控机床中，更换主轴头换刀是种简单的换刀方式。

主轴头是用螺栓连接的，它们空套轴上。

当拔刀动作完成后，轴上的挡环压下行程开关，发出换刀信号。

这时转位液压缸的右腔通压力油，活塞杆推动齿条向左移动，带动齿轮和连接盘转动，通过销子，由传动盘带动机械手转，交换主轴上和刀库上的刀具位置。

换刀动作完成后，齿条上的挡环压下位置开关，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从连接盘的销孔中移出。

插刀动作完成后，轴上的挡环压下行程开关，使转位油缸的左腔通压力油，活塞杆带着齿条向右复位，齿轮空转，机械手无动作。

齿条复位后其上挡环压下行程开关，使液压缸的左腔通压力油，活塞杆带着齿条向右移动，通过齿轮使机械手反转复位。

机械手复位后，齿条上的挡环压下行程开关，发出换刀完成信号，使刀套向上翻转，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。

自动换刀过程的动作顺序机械手将刀具从刀库中取出送至机床主轴上，然后将用过的旧刀送回刀库。

其动作过程简述如下结合如下换刀过程示意图刀套下转如上图所示刀库位于立柱左侧，刀具轴线在刀库中的安装方向与主轴垂直。

换刀前，刀库将待换刀具送到换刀位置，然后刀套连同刀具翻转，使刀具轴线与主轴轴线平行，如图所示。

机械手转如图所示，换刀机械手逆时针旋转，两手爪分别抓住刀库上和主轴上的刀柄。

机械手拔刀待主轴上自动夹紧机构松开刀具后，机械手下降，同时拔出主轴上和刀库上的刀具，如图所示。

刀具位置交换如图所示，机械手逆时针转，使主轴刀具与刀库刀具交换位置。

机械手插刀机械手上升，分别将刀具插入主轴锥孔和刀库刀套中，如图所示。

机械手顺时针转如图所示，待主轴上自动夹紧机构夹紧刀具后，机械手顺时针转，回到原始位置。

刀套带着换回的旧刀具向上翻转，准备下次选刀，如图所示。

自动换刀装置的相关技术要求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。

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。

换刀机械手的安装与调试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起上下运动当初装上换刀机械手后，必须进行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轴坐标原点等。

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。

第章自动换刀装置的控制原理刀库的控制刀库的转动由电机带动，转速由控制信号电压调定。

刀库刀盘最下位置的刀套旋转，使刀头朝下，等待机械手来换刀，是由气缸实现的。

当控制系统发出换刀信号时，气缸的活塞杆带动拨叉上升，最下面的个刀套右尾部的滚子正好进入拨叉的缺口，拨叉上升使刀套连同刀具逆时针旋转，使刀头与主轴平行，便与换刀。

当机械手完成换刀后，发出换刀结束信号，开始下道工序。

同时刀库旋转，把下道工序刀具转到刀库最下端的换刀位置，做好下次换刀准备，这也缩短了辅助时间。

机械手的控制机械手的换刀动作由液压控制。

机械手的换刀动作分别由三个液压缸控制，如图所示。

具体控制过程上章机械手传动结构已经说明。

该控制的优点是换刀平稳，快捷。

第章典型零件的设计联轴器本设计只用到个联轴器，那就是刀库的驱动电机主轴与蜗杆轴的联接处。

联轴器的选用由上述可知，本设计的刀库容量仅为把刀具，驱动转矩不大于。

由于本刀库的驱动转矩小，且所需转速小，所以决定采用较普通的套筒联轴器。

查参考资料表，选用，Ⅱ型套筒联轴器，如图所示。

其主要参数为。

联轴器的校核校核公式为其中联轴器的公称转矩联轴器的施用转矩工作情况因数，查参考资料表，得于是，所以所选的联轴器合适。

托架的设计本设计所需托架有电机刀库及机械手的安装托架。

托架的设计应根据电机刀库及机械手的尺寸重量大小和安装部位的形状尺寸等等。

由于本设计的篇幅所限，具体的设计就给予省略。

设计总结及鸣谢毕业设计是完成教学计划达到专业培养目标的个重要的教学环节是教学计划中综合性最强的实践性教学环节，它在培养和提高我们综合运用专业知识分析和解决实际问题的能力，并进行工程技术人员所必须具备的基本素质的训练等方面具有很重要的意义。

毕业设计能使我们在以下几个方面有较大提高。

通过阅读有关资料对当前先进的机械制造业的发展有进步的了解。

融汇贯通几年里所学习的专业基础知识和专业理论知识。

综合运用所学专业理论知识和技能提高分析问题和解决实际问题的能力。

培养和提高与设计群体合作相互配合的工作能力。

历时二个多月的毕业设计接近尾声了，我的设计也基本上圆满完成了。

此时回想过去设计的日子，体会多多，感慨也不少。

我基本上按照我初定的三阶段计划认真做我的毕业设计的。

设计过程也如我所料，遇到不少的问题。

在查阅资料学习阶段，我不但认真阅读了从工程训练中心借来的数控立式升降台铣床的说明书，重新温习了我们以前所学过的数控机床液压传动与气压传动，还常去图书馆，翻阅了几乎所有有关数控机床自动换刀加工中心的图书资料和部分液压电气控制方面的书籍。

经过这阶段的学习，我对数控机床自动换刀装置的类别工作原理及其电液控制方面有了大体的认识，这为接下来最主要的具体设计阶段打下坚实的基础。

具体设计阶段是最主要，最重要，最艰难的阶段。

万事开头难，这阶段的第个难点就是总体方案的确定。

我是在前阶段学习了自动换刀形式，加工中心类别的基础上，认真研究往届的设计方案，再比较现在有类似数控机床所应用的机床自动换刀装置后，最终确定自己的设计方案的。

我本以为总体方案确定后，接下来的设计应该就不难了，但真正的设计过程中的困难超出我的所料。

不管是具体零部件分析选择和计算校核，还是工作图的绘制，我都遇