（全套CAD）XK5025型数控立铣床自动换刀装置设计

设计内容与说明书的数据和结论应致，内容表达清楚，图纸准确规范，简图应简洁明了，正确易懂。

正确处理继承与创新的关系。

正确使用标准和规范。

尽量采用先进设计手段。

刀库的设计刀库是带刀库自动换刀装置的主要部件之，其容量形式布局及具体结构对数控机床的性能有很大影响。

.确定刀库容量决定刀库容量时，首先要考虑加工工艺的需要，同时还要调查分析同类型相近规格的自动换刀机床的刀库容量及其发展趋势。

由于带自动换刀装置的数控机床主要是在多品种单件小批生产时使用，因而应根据广泛的工艺统计，依大多数工件加工时需要的刀具数来确定刀库容量。

例如，对功能较为齐全的加工中心而言，它可承担多个工件的切削任务，因而要配备刀具的种类和规格较多。

通常，配备的刀具越多，机床能加工工件的比率也越高，但它们并不是成正比例关系。

图为刀库容量与机床能加工工件的比率统计曲线。

刀库储存量过大，导致刀库的结构庞大而复杂，影响机床总体布局储存量过小，则不能满足复杂零件的加工要求。

因此，刀库容量应在经济合理的条件下，力图将组类似的零件所需的全部刀具装入刀库，以缩短每次装刀所需的装调时间。

对自动换刀数控机床的刀库容量，有关资料曾对个零件进行分组统计，指出不同工序加工时必须的刀具数不同，如图所示。

由图可知，把铣刀可完成加工工件的左右的铣削工艺，把孔加工刀具可完成的钻削工艺，把刀的容量就可完成以上工件的钻铣工艺，配有把刀具的刀库就能够满足工件的加工需要。

，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。

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。

工业机器人是最典型的机电体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。

国外专家预测，机器人产业是继汽车计算机之后出现的种新的大型高技术产业。

据联合国欧洲委员会和国际机器人联合会的统计，世界机器人市场前景看好，从世纪下半叶起，世界机器人产业直保持着稳步增长的良好势头。

进入世纪年代，机器人产品发展速度较快，年增长率平均在左右。

年增长率达到闯记录的。

其中，亚洲机器人增长幅度最为突出，高达。

在自动化生产领域中，工业机械手是近几十年发展起来的。

工业机械手的是从工业机器人中分支出来的。

其特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。

机械手作业具有准确性和各种环境中完成作业的能力。

机械手是转轴转动。

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。

.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。