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XKA5032A C数控立式升降台铣床自动换刀装置的设计

2013-10-14 16:51   来源:未知 人参与在线咨询

  本数控毕业设计编号为SK_005,由CAD设计
  内容:CAD设计图(刀库装配图、机械手、尺寸联系图、零件图、液压控制图等等),说明书(21114字)
  摘要:本开发介绍的是XKA5032A/C数控立式升降台铣床自动换刀装置(刀库式)的设计。刀库式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,按一定的方式装入刀库。换刀时,先在刀库中进行选刀,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。存放刀具的刀库具有较大的容量,其容量为六把刀具,采用盘形结构,安装在机床的左侧立柱上。因为XKA5032A/C数控立式升降台铣床外形及其他性能参数等均与THK6363型自动换刀数控镗铣床相似,所以本机床的自动换刀装置的设计将仿效THK6363型自动换刀数控镗铣床换刀装置,设计成采用轴向放置的鼓盘式刀库形式和回转式双臂机械手组成。
  刀具按预定工序的先后顺序插入刀库的刀座中,使用时按顺序转到取刀位置。用过的刀具放回原来的刀座内,也可以按加工顺序放入下一个刀座内。该法不需要刀具识别装置,驱动控制也比较简单,工作可靠。但刀库中每一把刀具在不同工序中不能重复使用,为了满足加工需要只有增加刀具的数量和刀库的容量,这就降低了刀具和刀库的利用率。此外,装刀时必须十分谨慎,如果刀具不按顺序装在刀库中,将会产生严重的后果。顺序选刀是在加工之前,将加工零件所需刀具按照工艺要求依次插入刀库的刀套中,顺序不能有差错。加工时按顺序调刀。适合加工批量较大、工件品种数量较少的中、小型自动换刀装置。可知数控铣床用4把刀就可完成大多数的铣削加工。所以这个容量为6把刀的刀库,几乎不存在加工过程中需要重复利用刀具的情况,所以刀具的选择方式确定为顺序选择刀具。
  两手互相垂直的回转式单臂双手机械手的优点是换刀动作可靠,换好时间短,缺点是刀柄精度要求高,结构复杂,联机调整的相关精度要求高,机械手离加工区较近。一般来说,这种机械手用于刀库刀座轴线与机床主轴轴线垂直,刀库为径向存取刀具形式的自动换刀装置,因此,在XKA5032A/C数控立式升降铣床的自动换刀装置中可采用这种机械手形式。
  关键词:数控铣床;自动换刀装置;刀库;换刀机械手
  目 录
  第1章 绪论
  1.1 数控机床的知识
  1.2 数控铣床的分类
  1.2.1 数控立式铣床
  1.2.2 数控卧式铣床
  1.3 数控铣床的结构特征
  1.3.1 数控铣床的主轴特征
  1.3.2 控制机床的坐标特征
  1.4 数控铣床的主要功能及加工对象
  1.4.1 数控铣床的功能
  1.4.2 自动换刀装置及其形式
  1.4.3 自动装置应当满足的基本要求
  第2章 总方案的确定
  2.1 XKA5032A/C数控立式升降台及其主要参数
  2.1.1 主要结构特点
  2.1.2 主要规格及技术参数
  2.2 初定其自动换刀装置的设计参数
  2.3 确定其自动换刀装置的形式
  第3章 刀库的设计
  3.1 确定刀库容量
  3.2 确定刀库形式
  3.3 刀库结构设计
  3.4 初估刀库驱动转距及选定电机
  3.4.1 初选电动机与降速传动装置
  3.4.2 初估刀库驱动转距
  3.5 刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计
  3.6 刀库驱动转矩的校核
  3.7 花键联接的强度计算
  3.8 夹紧机构插销剪切强度的校核
  3.9 确定刀具的选择方式
  3.10 刀库的定位与刀具的松夹
  第4章 刀具交换装置的设计
  4.1 确定换刀机械手形式
  4.2 换刀机械手的工作原理
  4.3 机械手的自动换刀过程的动作顺序
  4.4 机械手回转轴4上的齿轮齿条设计
  4.5 自动换刀装置的相关技术要求
  4.5.1 主轴准停装置
  4.5.2 换刀机械手的安装与调试
  4.6 自动换刀程序的编制
  第5章 自动换刀装置的控制原理
  5.1 自动换刀装置的液压系统原理图
  5.2 自动换刀装置换刀动作的顺序控制过程
  致谢词
  参考文献
  第二章总体方案的确定
  依据设计任务书,我们的任务是给XKA5032A/C数控立式升降台铣床设计安装合适的自动换刀装置。主要技术参数为:
  1)刀库容量:4-6        2)选刀方式:顺序选刀        3)重复精度:5"
  XKA5032A/C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、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。自动换刀装置作为一套独立的、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。
  2.1 XKA5032A/C数控立式升降台铣床及其主要参数
  XKA5032A型数控立式升降台铣床是一种使用范围广泛的机床,根据用户要求,配置国内外(OSP-U10M、SIEMENS802D、华中Ⅰ号)先进数控系统,可手动或自动操作。它可以实现X、Y、Z三轴同时定位/直线插补,同时二轴圆弧插补。OPS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。尤其方便不熟练操作工、繁忙操作工、电力不良等情况下的使用。可采用主程序、子程序进行编程,最小单位可选0.001mm。具有标准机床坐标系、工件坐标系,绝对值、增量可并用。各有50组刀具长度、半径长度补偿。彩色LCD中文显示,具良好人机对话窗口,系统具有160m存储容量,可进行程序编辑、管理,可用RS-232C接口、1.44软盘进行数据输入、输出, 便于加工程序的管理。可以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。
  2.1.1 其主要结构特点
  1)主传动系统为7.5Kw的交流电动机通过弹性连轴器驱动主传动箱,主传动箱内有三组滑移齿轮,液压预选变速机构推动各滑移齿轮,组成18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。
  2)进给系统 X、Y、Z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。
  3)铣头上的立式主轴,有符合国际标准的(ISO)No.50锥孔,可安装标准的铣刀或铣夹头。主轴的轴向位置可调整,连同套筒一起作轴向伸出。主轴也可以连同铣头主体一起,在左右各45°范围内调整成倾斜位置。
  4)刀柄采用标准XT50形式,可与万能铣床刀柄通用。
  5)润滑系统
  自动润滑站配以递进式分油器,对机床导轨副、滚珠丝杠副及齿轮副等进行自动的定时定量润滑,每次加油量和两次间的时间间隔都是可调的,力求保证每个润滑点的合理油量。
  6)机床采用侧挂式电柜和吊挂式操纵站,机电一体,整体装运,安装方便,集中操纵但能又多位置操作。
  7)半自动的装卸刀机构,安装在铣头的上方,通过两个按钮分别控制装刀和卸刀,方便而安全,即使主轴向外伸出,也不会影响刀具的装卸。
  参考文献
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