1、 第 1 页 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 中 文 摘 要 本文介绍的是数控铣床自动换刀装置系统的设计.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
2、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
3、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 XKA503
4、2A/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：立式铣床 换刀系统 自动 第 2 页 目录 1 绪论1 2. 数控机床的基本知识2 2.1.1 数控机床的定义2 2.1.2 数控技术的发展历程 .2 2.1.3 我国数控系统的发展概况. 2 2.1.4 数控系统的发展趋势3 2.2 数控铣床的基本知识.3 2.2.1 数控立式铣床3 2.2.2 数控卧式铣床3 2.2.3 立式卧式两用数控铣床3 2.3 数控铣床的结构特征.4 2.3.1 数控铣床的主轴基本结构特征4 2.3.2 控制机床运动的坐标基本特征4 2.4 数控铣床主要实现功能及加工对象.4 2.4.1
5、数控铣床的功能4 2.4.2 ATC 及其形式.5 2.4.3 自动换刀装置系统的基本要求.6 3. 数控铣床自动换刀装置的总体思路.7 3.1 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床及其主要参数.7 3.1.2 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床主要结构特点8 3.1.3 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床主要规格及技术参数8 3.2 换刀装置的设计参数.10 3.3 换刀装置系统的形式.10 4. 刀库的设计12 4.1 刀库的容量设计.12 4.2 刀库的形式设计.13 4.3 刀库的结构设计.13 4.4 初估刀库驱动转矩及选定电机.14 4.4.1 刀库驱动转矩及选定电
6、机思路14 4.4.2 初选电动机与降速传动装置14 4.4.3 初步估刀算库驱动转矩15 4.5 刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计.15 4.6 刀库驱动转矩的校核.19 4.7 花键联接的强度.19 4.8 夹紧机构插销剪切强度的校核.20 5. 刀具交换装置的设计21 5.1 刀具的选择.21 第 3 页 5.1.1 顺序选择刀具.21 5.1.2 任意选择刀具.21 5.2 刀库的定位与刀具的松夹22 5.3 设计换刀机械手形式23 5.4 机械手传动结构24 5.5 机械手的自动换刀过程的动作顺序26 5.6 机械手回转轴齿轮齿条设计27 5.7 换刀装置的相关技术要求27 5.7.1 主轴准停装置.27 5.7.2 换刀机械手的安装与调试.28 5.8 自动换刀程序的编制28 6. 换刀装置的控制原理.30 6.1 换刀装置的液压系统原理图30 6.2 换刀机械手的工作原理30 7. 典型零件的设计.32 7.1 联轴器32 7.1.1 联轴器的参数.32 7.1.2 联轴器的选择.32 7.2
