换刀的时候，主轴运动到刀库上的换刀位置，由主轴直接取走或放回刀具，在此过程的设计多用于采用号以下刀柄的中小型数控铣床。由于数控立式升降台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，比较上节介绍的几种换刀形式之后，决定选用带刀库的自动换刀形式。数控立式升降台铣床主轴箱上方没有好的安装位置，而安装在机床外会增加刀具运输时间，降低效率，所以安装在机床侧面最合适。在部件交错的地方，要作适当的调整。因为数控立式升降台铣床外形及其他性能参数等均与型自动换刀数控镗铣床相似，所以本机床的自动换刀机构的设计将仿效型自动换刀数控镗铣床换刀装置，设计成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立式升降台铣床的外观图如图.所示。自动换刀控制原理.自动换刀机构液压系统的设计液压的特点液压传动可以输出大的推力或大转矩，可实现低速大吨位运动，这是其它传动方式所不能比的突出优点。液压传动能很方便地实现无级调速，调速范围大，且可在系统运行过程中调速。在相同功率条件下，液压传动装置体积小重量轻结构紧凑。液压元件之间可采用管道连接或者采用集成式连接，其布局安装有很大的灵活性，可以构成用其它传动方式难以组成的复杂系统。液压传动能使执行元件的运动十分均匀稳定，也可使运动部件换向时无换向冲击。而且由于其反应速度快，故可实现频繁换向。操作简单，调整控制方便，易于实现自动化。特别是和机电联合使用时，能方便地实现复杂的自动工作循环。液压系统便于实现过载保护，使用安全可靠。由于各液压元件中的运动件均在油液中工作，都能自行润滑，故元件的使用寿命长。液压元件易于实现系列化标准化和通用化，便于设计制造维修和推广使用。自动换刀机构液压系统原理图由以上分析可以初步拟定系统的液压原理图如图.所示。图.自动换刀机构的液压控制系统原理图图.液压原理图.自动换刀装置换刀动作的顺序控制过程在自动换刀装置的整个换刀过程中，换刀动作的控制由刀库控制部分换刀机械手控制部分以及主轴箱控制部分三部分组成，它们组成是个互相联系的系统。其动作过程下面简要说明。这种装置主要可以分为以下几种形式回转刀架换刀形式更换主轴头换刀形式带刀库的自动换刀形式对自动换刀装置的要求数控铣床上的自动换刀装置由刀库和刀具交换装置组成，用于交换主轴与刀库中的刀具或工具。其对自动换刀装置有如下具体要求刀库容量适当换刀时间短换刀空间小占地面积小动作可靠使用稳定刀具重复定位精度高刀具识别准确自动换刀装置总体设计.自动换刀装置设计数据由设计任务书，我的任务是给数控立式升降台铣床设计套合适的自动换刀机构，以满足于工厂机械加工的生产需求。主要设计数据如下刀库容量选刀方式顺序选刀重复精度数控立式升降台铣床主要由床身升降台工作台立铣头主传动主变速吊挂拉刀机构冷却系统液压系统自动润滑系统电柜等部分组成。机床本身并不带自动换刀装置。自动换刀装置作为套独立的完整的机床部件，设计依据是根据该机床的型式工艺范围及刀具的种类和数量等。.数控铣床主要技术参数型数控立式升降台铣床使用范围较广泛，根据用户要求，配置国内外华中Ⅰ号先进数控系统，可手动或自动操作，可以实现三轴同时定位直线插补，同时二轴圆弧插补，全域绝对位置检测。每次开机无须回零，简化机床操作。尤其在发生停机断电更换程序等情况后再启动时不用整机回零，可以直接开机，方便操作，也适用于不熟练的操作工繁忙的操作工电力不良等情况。数控立式升降台铣床可对于主程序子程序进行编程，最小单位可选.，具有标准机床坐标系工件坐标系，绝对值增量并用的优点。设计的该铣床各自有组刀具长度半径长度补偿，彩色中文显示，并且具良好人机对话窗口，系统具有存储容量，可进行程序编辑管理，可用接口.软盘进行数据输入输出，这样便于加工程序的管理。此外，它还具有对程序进行模拟加工，刀具轨迹跟踪及动画仿真图形动画显示，记录运行时间及作业信息等优点。实物图如下图。结构参数主传动系统为.交流电动机，通过弹性连轴器驱动主传动箱，主传动箱内设有三组滑移齿轮,液压预选变速机构推动各滑移齿轮,组成了种转速,再传到铣头上的主轴，主传动箱内有电磁制动器,主轴制动迅速平稳。进给系统三个座标的进给，都是由交流伺服电机驱动的。电机通过同步齿形带驱动滚珠丝杠，从而使部件沿导轨移动。伺服电机及其相应的速度控制单元和用于位置检测的脉冲编码器等均受控于数控系统，以完成各种进给运动。同步齿形带可张紧以减少传动间隙，噪声亦可降低。垂向电机是带制动器的，当断电时，垂向刹紧，以防止升降台因自重而下滑。铣头上的立式主轴，有符合国际标准的.锥孔逐步提高，换刀的速度已成为衡量台机床加工效率的项重要指标。由于自动换刀要求准确可靠，而且它的结构相对比较复杂，因此加大了提高换刀速度技术难度。目前国外机床为了适应高速加工，都采用了新技术新方法，为其配备快速自动换刀装置。换刀速度指标衡量换刀速度的方法主要有以下三种刀到刀换刀时间，切削到切削换刀时间，切屑到切屑换刀时间。由于切屑到切屑换刀时间基本上就是数控铣床两次切削之间的时间，反映了数控铣床换刀所占用的辅助时间，因此切屑到切屑换刀时间应该是衡量数控铣床效率高低的最直接指标。而刀到刀换刀时间则主要反映自动换刀装置本身性能的好坏，更适合作为机床自动换刀装置的性能指标。这两种方法通常用来评价换刀速度。至于换刀时间多少才是高速机床的快速自动换刀装置并没有确定的指标，在技术条件允许的情况下，构的机床，实现了切屑到切屑换刀时间仅为.。是目前世界上切屑到切屑换刀时间最短的机床。这种结构的机床和通常的加工中心结构已大不相同。不仅可以用于需要快速换刀的加工，同时可以多轴同时加工，适合在高效率生产线上使用。刀库布置在主轴周围的转塔方式这种方式，刀库本身就相当于机械手，即通过刀库拔插刀并采用顺序换刀，使机床切屑到切屑换应尽可能的提高换刀速度。提高换刀速度的基本原则数控铣床自动刀具交换的基本出发点是在多种刀具参与的加工过程中，通过自动换刀，减少辅助加工时间。在高速数控铣床上，由于切削速度的大幅度提高，自动换刀装置和刀库的配置也要考虑尽可能缩短换刀时间，从而和高速切削的机床相配合。数控铣床的换刀装置通常由刀库和刀具交换机构组成，常用的有机械手式和无机械手式等方式。刀库的形式和摆放位置也不样。为了适合高速运动的需要，高速数控铣床在结构上已和传统的加工中心不同，以刀具运动进给为主，减小运动件的质量已成为高速数控铣床设计的主流。因此，设计换刀装置时，要充分考虑到高速机床的新结构特征。在设置高速数控铣床上换刀装置时，时间并不是唯的考虑因素。首先，应该在换刀动作准确可靠的基础上提高换刀速度。特别是是数控铣床功能部件中故障率相对比较高的部分，这点尤其重要。其次，要根据应用对象和性能价格比选配，在换刀时间对生产过程影响大的些应用场合，要尽可能提高换刀速度。例如，在汽车等生产线上，换刀时间和换刀次数要计入零件生产节拍。而在另外些面的几何形状决定选择两坐标联动和三坐标联动的系统。也可根据零件加工的要求，在普通的数控铣床的基础上，增加数控分度头或者数控回转工作台，这时机床的系统为四坐标的数控系统，也可以加工螺旋槽叶片零件等。根据加工零件的精度要求选用我国已经制定了数控铣床的精度标准，其中数控立式铣床升降台铣床已有专业标准。标准规定其直线运动坐标的定位精度为.，重复定位精度为.，铣圆精度为.。实际上，机床出厂精度均有相当的储备量，比国家标准的允差值大约压缩了左右。因此，从精度选择来看，般的数控铣床即可以满足大多数零件的加工需要。对于精度要求比较高的零件，则应考虑选用精密型的数控铣床。根据零件的批量或其他要求选择对于大批量的，用户可采用专用铣床。如果是中小批量而又是经常周期性重复投产的话，那么采用数控铣床就是非常合适的，因为第批量中准备好多工夹具程序等可以存储起来重复使用。所以从长远考虑，自动化程度高的铣床代替普通铣床，减轻劳动者的劳动量提高生产率的趋势是不可避免的。.数控铣床的主要功能及加工范围数控铣床的主要功能点位控制功能数控铣床的点位控制主要用于工件的孔加工，如中心钻定位扩孔钻孔锪孔镗孔和铰孔等各种孔加工的操作。连续控制功能通过数控铣床的直线插补圆弧插补或复杂的曲线插补运动，铣削加工工件的平面和曲面。刀具长度补偿功能改变刀具长度的补偿量，可以补偿刀具换刀后的长度偏差值，另外还可以改变切削加工的平面位置，控制刀具的轴向定位精度。刀具半径补偿功能如果直接按工件轮廓线编程，在加工工件内轮廓时，实际轮廓线将增大了个刀具半径值在加工工件外轮廓时，实际轮廓线又小了个刀具半径值。使用刀具半径补偿的方法，数控系统自动计算刀具中心轨迹，使刀具中心偏离工件轮廓个刀具半径值，从而加工出符合图纸要求的轮廓。利用刀具半径补偿功能，改变刀具半径补偿量，还可以补偿刀具磨损量和加工误差，从而实现对工件的粗加工和精加工。固定循环加工功能应用固定循环加工指令，可以简化加工程序，减少编程的工作量。子程序功能如果有加工工件形状相同或相似部分，把其编写成子程序，由主程序调用，这样就简化了程序结构。引用子程序的功能使加工程序模块化，按加工过程的工序分成若干个模块，分别编写成子程序，并由主程序调用，完成对工件的加工。这种模块式的程序便于加工的调试，优化加工的工艺。特殊功能通过在数控铣床上配置仿形软件和仿形装置，用传感器对实物扫描及采集数据，经过数据处理后自动生成程序，进而实现对工件的仿形加工和反向加工工程。至于加工性能比般自动机床高，可以精确加工复杂型面，从而适合于加工中小批量改型频繁精度要求较高形状又较复杂的工件，并且能获得良好的经济效果。随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种也日益变多，有车床镗床铣床钻床磨床齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀次装卡进行多工序加工的加工中心车削中心等。随着微电子技术软件技术和计算机技术的迅速发展，数控机床控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能，并且可靠性也大大得到提高，数控系统本身也将普遍实现自动编程。未来数控机床的类型也将更加多样化，多工序集中加工数控机床的品种也越来越多再加上激光加工等技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺范围。数控机床的自动化程度更加提高，并具有很多种监控功能，从而形成个柔性制造单元，更加便于加入高度自动化的柔性制造系统中。数字控制机床搬是用数字代码形式信息程序指令，控制刀具按给定的工作程序运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床主要由数控装置伺服机构和机床主体等组成。输入数控装置的程序指令记录在信息载体上，由程序读入装置接收，或由数控装置的键盘直接来手动输入。.数控铣床的分类及组成数控立式铣床数控铣床中种类最多的种是数控立式铣床，应用范围也最广泛。小型数控铣床般都采用工作台移动升降及主轴不动等方式，这与普通立式升降台铣床相似。中型数控立式铣床般都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和缩小占地面积及刚性等技术问题，所以往往采用龙门架移动式，它的主轴可以在龙门架的横向与垂直溜板上面运动，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看，目前大多数是坐标数控立式铣床。般来说可进行坐标联动的加工，但是也有部分机床只能进行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坐标轴中其中个或两个轴作数控摆角运动的坐标和坐标的数控立式铣床。般来说，机床控制的坐标轴越多，尤其是要求联动的坐标轴越多，机床的功能加工范围以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。图.是立式数控