基于XKA5032A数控立式升降台铣床自动换刀装置的设计(论

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目 录

摘要……………………………………………………………………………1
前言…………………………………………………………………………....2
第1章 绪论......................................................3
1.1数控机床的知识…………………………………………………………3
1.2 数控铣床的分类…………………………………………………………3
1.2.1 数控立式铣床………………………………………………………3
1.2.2 数控卧式铣床………………………………………………………4
1.3 数控铣床的结构特征……………………………………………………4
1.3.1 数控铣床的主轴特征………………………………………………5
1.3.2 控制机床的坐标特征………………………………………………5
1.4 数控铣床的主要功能及加工对象………………………………………5
1.4.1 数控铣床的功能……………………………………………………5
1.4.2 自动换刀装置及其形式……………………………………………5
1.4.3 自动装置应当满足的基本要求……………………………………6
第2章 总方案的确定……………………………………………………………6

2.1 XKA5032A/C数控立式升降台及其主要参数……………………………6
2.1.1 主要结构特点………………………………………………………7
2.1.2 主要规格及技术参数………………………………………………8
2.2 初定其自动换刀装置的设计参数………………………………………9
2.3 确定其自动换刀装置的形式……………………………………………10
第3章 刀库的设计……………………………………………………………10
3.1 确定刀库容量……………………………………………………………11
3.2 确定刀库形式……………………………………………………………11
3.3 刀库结构设计……………………………………………………………11
3.4 初估刀库驱动转距及选定电机…………………………………………13
3.4.1初选电动机与降速传动装置………………………………………13
3.4.2初估刀库驱动转距…………………………………………………13
3.5刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计………………………………13
3.6刀库驱动转矩的校核………………………………………………………17
3.7花键联接的强度计算………………………………………………………18 [资料来源：THINK58.com]
3.8夹紧机构插销剪切强度的校核……………………………………………18
3.9确定刀具的选择方式………………………………………………………19
3.10刀库的定位与刀具的松夹…………………………………………………20
第4章 刀具交换装置的设计……………………………………………………20
4.1确定换刀机械手形式………………………………………………………20
4.2换刀机械手的工作原理……………………………………………………22
4.3机械手的自动换刀过程的动作顺序………………………………………22
4.4机械手回转轴4上的齿轮齿条设计………………………………………23
4.5自动换刀装置的相关技术要求……………………………………………24
4.5.1主轴准停装置…………………………………………………………24
4.5.2换刀机械手的安装与调试……………………………………………24
4.6自动换刀程序的编制………………………………………………………26
第5章 自动换刀装置的控制原理…………………………………………………26
5.1自动换刀装置的液压系统原理图…………………………………………26
5.2自动换刀装置换刀动作的顺序控制过程…………………………………26
致谢词………………………………………………………………………………27
参考文献……………………………………………………………………………28 [来源：http://think58.com]

摘 要

本论文介绍的是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。

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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。

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关键词：数控铣床；自动换刀装置；刀库；换刀机械手

前 言
数字控制机床是用数字代码形式的信息(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。
数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并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日益增多，有车床、铣床、镗床、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、一次装卡进行多工序加工的加

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