【毕业设计】数控卧式镗铣床刀库机械手回转与装卸刀机构毕业设计说明书 ㊣ 精品文档 值得下载

实用的目的。

其中对于机械手设计中的关键问题难点问题进行重点分析解决，确保整个设计方案的可行性和最佳性。

图刀库机械手回转与装卸刀自动换刀装置是数控加工中心在工件的次装夹中实现多道工序加工不可缺少的装置，主要由刀库机械手和驱动装置几部分组成。

机械手和驱动装置是两个关键部分，根据驱动装置的不同，自动换刀装置可分为凸轮式液压式齿轮式连杆式及各种机构复合式，其中以凸轮式用得较多。

毕业设计论文图刀库机械手回转与装卸刀机械手回转及装刀卸刀机构，是用于主轴和刀库间的装刀卸刀的换刀装置。

回转油缸摆动，带动手架回转，实现向主轴和刀库换刀的动作。

当拔刀油缸通入压力油时，缸体连同手臂沿手臂座移动，完成拔刀和插刀动作。

手臂靠十字交叉滚子在手臂的字型导轨上移动。

总体方案的确定总体方案的确定主要技术参数刀库容量选刀方式顺序选刀重复精度数控卧式镗铣床主要由床身升降台工作台立铣头镗头主传动主变速拉刀机构液压系统自动润滑系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。

自动换刀装置作为套的完整的机床部件，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。

自动换刀装置的设计参数在铣削轮廓时，为了保证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。

由数控卧式镗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。

当铣灰铸铁时，铣刀直径达。

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的刀具。

初估最大直径刀具的重量为。

确定数控卧式镗铣床自动换刀装置的形式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。

由于数控卧式镗铣床是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，比较上章介绍的几种换刀形式，决定选用带刀库的自动换刀形式。

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，按定的方式装入刀库。

换刀时，先在刀库中进行选刀，毕业设计论文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，也可以作为部件安装在机床以外。

数控卧式镗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。

因为数控卧式镗铣床外形及其他性能参数等均与数控立式镗铣床相似，所以本机床的自动刀装置的设计将仿效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数控卧式镗铣床的外观图如图所示。

图数控卧式镗铣床的外观图机械手机械手机械手的组成机械手主要由执行机构驱动机构和控制系统三大部分组成。

其组成及相互关系如下图执行机构手部手部安装在手臂的前端。

手臂的内孔装有转动轴，可把动作传给手腕，以转动伸屈手腕，开闭手指。

本课所指的机械手仅需开闭手指。

机械手手部的机构系模仿人的手指，分为无关节，固定关节和自由关节三种。

手指的数量又可以分为二指三指和四指等，其中以二指用的最多。

可以根据夹持对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，以适应操作需要。

本课所做的机械手采用二指形状。

手臂手臂有无关节和有关节手臂之分。

本课所做的机械手的手臂采用无关节臂。

手臂的作用是引导手指准确的抓住工件，并运送到所需要的位置上。

为了使机械手能够正确的工作，手臂的三个自由度都需要精确的定位。

本课题所做的机械手在手臂的上升下降前伸后退左转右转三个方向的定位均采用行程开关控制，以保证定位的精度。

总括机械手的运动离不开直线移动和转动二种，因此，它采用的执行机构主要是直线油缸摆动油缸电液脉冲马达伺服油马达直流伺服马达和步进马达等。

躯干是安装手臂动力源和执行机构的支架。

驱动机构驱动机构主要有四种，液压驱动气压驱动电气驱动和机械驱动。

其中以液压气，动用的最多，占以上，电动机械驱动用的较少。

液压驱动主要是通过油缸阀油泵和油箱等实现传动。

它利用油缸毕业设计论文马达加上齿轮齿条实现直线运动，利用摆动油缸马达与减速器油缸与齿条齿轮或链条链轮等实现回转运动。

液压驱动的优点是压力高体积小出力大运动平缓，可无级变速，自锁方便，并能在中间位置停止。

缺点是需要配备压力源，系统复杂成本较高。

气压驱动所采用的元件为气压缸气压马达气阀等。

般采用，个大气压，个别的达到个大气压。

它的优点是气源方便，维护简单，成本低。

缺点是出力小，体积大。

由于空气的可压缩性大，很难实现中间位置的停止，只能用于点位控制，而且润滑性较差，气压系统容易生锈。

为了减少停机时产生的冲击，气压系统装有速度控制机构或缓冲机构。

电气驱动采用的不多。

现在都用三相感应电动机作为动力，用大减速比减速器来驱动执行机构，直线运动则用电动机带动丝杠螺母机构，有的采用直线电动机。

通用机械手则考虑用步进电机直流或交流的伺服电机变速箱等。

电气驱动的优点是动力源简单，维护，使用方便。

驱动机构和控制系统可以采用统形式的动力，出力比较大，缺点是控制响应速度比较慢。

机械驱动只用于固定的场合。

般用凸轮连杆机构实现规定的动作。

它的优点是动作抓住刀具时，两手爪上的长销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在弹簧的作用下右移顶住刀具。

机械手拔刀时，长销与挡块脱离接触，锁紧销被弹簧弹起，使活动销顶住刀具不能后退，这样机械手在回转时，刀具不会被甩出。

当机械手上升插刀时，两长销又分别被两挡块压下，锁紧销从活动销孔中退出，松开刀具，机械手便可反转复位。

机械手传动结构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，刀套向下转后，压下行程开关，发出机械手抓刀信号。

此时，机械手正处在图中所示的上面位置，液压缸右腔通压力油，活塞杆推动齿条向左移动，带动齿轮转动连接盘与齿轮用螺栓连接，它们空套在机械手臂轴上，传动盘与机械手臂轴用花键连接，使机械手回转抓刀。

抓刀动作结束进，齿条上的挡环压下行程开关，发出拔刀信号，于是升降液压缸的上腔通压力油，活塞杆推机械手臂轴下降拔刀。

在轴下降进，传动盘随之下降，其下端的销子插入连接盘的销孔中，连接盘和下面的齿轮也是用螺栓连接的，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，带动齿轮和行程开关挡环齿轮连接盘销子传动盘升降液压缸机械手臂油齿条转位液压缸机械手。

图机械手传动结构示意图连接盘转动，通过销子，由传动盘带动机械手转，交换主轴上和毕业设计论文刀库上的刀具位置。

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。

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。

图自动换到示意图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毕业设计论文位置。

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。

自动换刀装置的控制原理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。

图机械手液压控制自动换刀装置的控制原理结论毕业设计是大学四年所学知识的个考察，它兼顾了四年中所学的基础和专