（终稿）XK5025型数控立铣床自动换刀装置设计（全套完整有CAD）

从而实现手臂正向和反向的旋转运动。

抓刀松刀动作机械手对刀具的夹紧和松开是通过液压缸。

碟形弹簧及拉杆杠杆活动爪来实现。

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，当夹紧刀具时，插入刀柄凸缘的孔内，确保安全可靠。

.机械手的自动换刀过程的动作顺序图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分组成。

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，换刀即是机械手把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主轴箱回到最高处坐标零点，同时实现“主轴准停”。

即主轴停止回转并准确停止在个固定不变的角度方位上，保证主轴端面的键也在个固定的方位，使刀柄上的键槽能恰好对正端面键。

机械手抓住主轴和刀库上的刀具。

如图所示。

把卡紧在主轴和发库上的刀具松开活塞杆推动机械手下行，从主轴和刀库上取出刀具机械手回转，交换刀具位置，将更换后的刀具装入主轴和刀库分别夹紧主轴和刀库上的刀具机械手松开主轴和刀库上的刀具当机械手松开具后，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，只有前个动作完成后，才能进行下个动作，从而保证了运动的可靠性。

.机械手回转轴上的齿轮齿条设计回转轴上齿轮采用渐开线标准直齿圆柱齿轮形式取模数。

.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。

顺序选择刀具任意选择刀具.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止转动，然后由双向液压带动定位销，插入刀座上的定位孔，实现精确定位。

在刀座的每个刀位上都装有如图所示的弹簧导柱键块和销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。

当液压缸通油后，将导柱拉出，使销退出，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有两个，个和定位销在起，自动换刀时用，另个在靠近立柱方向，用于刀库手动装卸刀。

刀库定位示意图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种是采用机械手交换刀具，另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。

刀具的交换方式及它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。

由数控立式升降台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实现刀具交换，故采用机械手交换刀具的方式。

.许用弯曲应力计算弯曲应力.由于，故满足蜗轮轮齿强度条件。

计算蜗杆蜗轮的主要参数分度圆直径.，中心距蜗杆导程角计算其他尺寸蜗杆齿顶圆直径.，其中为蜗杆齿顶高，且.蜗轮喉圆直径，其中为蜗轮齿顶高，且蜗轮外圆直径蜗杆齿宽由于，故按结构设计，取蜗轮齿宽，取蜗轮齿顶圆弧半径蜗轮齿根圆弧半径蜗杆轴向齿厚，其中为蜗杆轴向齿距蜗杆法向齿厚蜗轮分度圆齿厚。

热平衡计算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的条件进行热功平衡计算，以保证油温稳定牌规定的范围内。

由于摩擦损耗的功率，则产生的热流量单位为为式中为蜗杆传递的功率单位。

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式中热导率，般取，环境空气流通较差时，取较小值，否则取较大值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润滑油的工作温度，般限制在，最高不能超过周围环境温度，般取室温。

按热平衡条件，可求得在既定工作条件下的没温为在绘制传动装置结构图的基础上进行热平衡计算.因此，对数控立式升降台铣床，从使用和经济效率角度来看，容量为的刀库就可满足要求了。

.确定刀库容量由以上考虑数控立式升降台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作空间。

.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，刀盘带动刀座上的个刀套转动，完成选刀动作。

刀库装配图.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。

初选电动机与降速传动装置刀库的驱动系统中，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，重量轻伺服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。

采用型号为的系列电磁式直流伺服电动机，其基本参数为功率.，转速袖珍机械师设计手册降速传动装置型号为的扁平式谐波传动减速器，其基本参数为输入功率.，输出转矩•袖珍机械师设计手册。

初估刀库驱动转矩由于刀库容量，下面就以型自动换刀数控镗铣床的刀库为设计参考查参考资料，采用经验法初估回转所需转矩。

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，其容量为把刀具，最大刀具重达，刀库回转由最大扭矩为•的液压马达经谐波减速器驱动。

现在由于设计的刀库容量为把刀具，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•。

.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，如图所示，直流伺服电动机通过弹性柱销联轴器与谐波传动减速器联是种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。

机械手由执行机构驱动传动机构控制系统智能系统远程诊断监控系统五部分组成。

驱动传动机构与执行机构是相辅相成的，在驱动系统中可以分机械式电气式液压式和复合式，其中液压操作力最大。

本课题是立式机床上专用于工件和零件的夹持和自动运转的装置，其运动自由度多，且有严格的动作顺序要求用液压驱动可实现动作自动循环，利于自动化和高效率等要求。

．课题内容本课题的基本内容是功能原理方案分析液压系统原理图设计液压系统的计算油箱与执行元件工作图设计编写计算说明书．课题的意义本课题所研究的立式机床的装夹装置属于工业机器人这范畴，对它的研究实际上就是对工业机器人的研究。

现在工业机器人集机械电子控制计算机传感器人工智能等多学科先进技术于体的现代制造业重要的自动化装备。

自从年美国研制出世界上第台工业机器人以来，机器人技术极其产品发展很快，已成为柔性制造系统自动化工厂计算机集成制造系统的自动化工具。

广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料以及降低生产成本，有着十分重要的意义。

和计算机网络技术样，工业机器人的广泛应用正在日益改善着人类的生产和生活方式。

随着加工行业在我国的迅速发展，各行各业的自动化装备水平越来越高，现代化加工车间，常常配有机械手，以提高生产效率，代替工人完成恶劣环境下危险繁重的劳动。

．课题的创新点采用手动换向阀变换夹持方式，既可以双夹持也可以单夹持。

机械制造技术毕业设计的基本任务与要求.设计任务设计个中等复杂的零件的加工工艺规程设计个专用夹具编写设计说明书。

.毕业设计基本要求内容完整，步骤，数控，铣床，自动，装置，设计，毕业设计，全套，图纸概述．课题背景现在工业机器人集机械电子控制计算机传感器人工智能等多学科先进技术于体的现代制造业重要的自动化装备。

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