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自動換刀系統(tǒng)的幾點說明

 共同成長888 2015-09-30

1.   設(shè)計目標(biāo)

1)       刀具換刀時間短。

2)       刀具重復(fù)定位精度高。

3)       足夠的刀具儲存量。

4)       刀庫占地面積小。

5)      換刀安全可靠。

2.   螺栓數(shù)控銑床及其主要參數(shù)

XKA5032A型數(shù)控立式升降臺銑床是一種使用范圍廣泛的機床,根據(jù)用戶要求,配置國內(nèi)外(OSP-U10M、SIEMENS802D、華中Ⅰ號)先進數(shù)控系統(tǒng),可手動或自動操作。它可以實現(xiàn)X、Y、Z三軸同時定位/直線插補,同時二軸圓弧插補。OPS全域絕對位置檢測。每次開機無須回零,簡化機床操作。尤其在發(fā)生停機、斷電、更換程序等情況后再啟動時不用整機回零,可以直接開機,方便操作。尤其方便不熟練操作工、繁忙操作工、電力不良等情況下的使用??刹捎弥鞒绦颉⒆映绦蜻M行編程,最小單位可選0.001mm。具有標(biāo)準(zhǔn)機床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系,絕對值、增量可并用。各有50組刀具長度、半徑長度補償。彩色LCD中文顯示,具良好人機對話窗口,系統(tǒng)具有160m存儲容量,可進行程序編輯、管理,可用RS-232C接口、1.44軟盤進行數(shù)據(jù)輸入、輸出, 便于加工程序的管理??梢詫Τ绦蜻M行模擬加工,刀具軌跡跟蹤及動畫仿真、圖形動畫顯示,記錄運行時間及作業(yè)信息。

3.   其主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)

參數(shù)名稱

單位

數(shù)量

工作臺面尺寸(長X寬)

mm

320 X 1320

工作臺縱向(X)行程

mm

780

工作臺縱向(Y)行程

mm

300

工作臺縱向(Z)行程

mm

380

主軸孔徑

mm

29

主軸端面至工作臺面的距離

mm

70~450

主軸中心線至床身導(dǎo)軌面距離

mm

350

定位精度及重復(fù)定位精度

mm

±0.015、±0.005

主軸端部錐度

ISO

No.50

立銑頭最大回轉(zhuǎn)角度

45°

主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)

18

主軸轉(zhuǎn)速范圍

r/min

30~1500

工作臺進給級數(shù)

無級

縱、橫向進給范圍

mm/min

6~3200

垂向進給范圍

mm/min

3~1600

縱、橫向快進速度

mm/min

6000

垂向快進速度

mm/min

3000

主傳動電動機功率

kw

7.5

主傳動電動機轉(zhuǎn)速

r/min

1440

工作臺最大承載重量

kg

320

主軸最大扭矩

N·m

1000

機床外形尺寸(長X寬X高)

mm

1929 X 2055 X 2216

機床重量

kg

2800(3000)

該機床推薦使用的最大切削范圍如下:

銑切鋼:鋼的含碳量0.45%,抗拉強度600N/mm2。銑刀直徑 100mm,齒數(shù)4;

銑切寬度50mm,銑切深度3 mm;主軸轉(zhuǎn)速750 r/min,進給量750mm/min。

銑切灰鑄鐵:材料HT200,硬度HB150~225。銑刀直徑 250mm,齒數(shù)14;

銑切寬度150mm,銑切深度3.7 mm;主軸轉(zhuǎn)速47.5 r/min,進給量300mm/min

4.   初定其自動換刀裝置的設(shè)計參數(shù)

在銑削輪廓時,為了保證一次連續(xù)地加工出全部表面,應(yīng)選用半徑小于工件最小輪廓半徑的刀具,而在實際的生產(chǎn)加工中,常盡量選用直徑較大的銑刀,因為大直徑銑刀剛性好,耐用度高。由螺栓數(shù)控銑床推薦使用的最大切削范圍可知,當(dāng)銑切鋼時,銑刀直徑為 100 mm。當(dāng)銑灰鑄鐵時,銑刀直徑達 250mm。因此,為了滿足該機床的實際加工能力與生產(chǎn)情況,在設(shè)計其自動換刀裝置時,應(yīng)該根據(jù)最大的刀具直徑來設(shè)計,即設(shè)計的換刀裝置能交換 250mm的刀具。

初估最大直徑刀具的重量為8kgf。

5.   確定其自動換刀裝置的形式

由于螺栓數(shù)控銑床是一種使用范圍較廣的機床,且其可加工零件的精度要求也較高,比較上章介紹的幾種換刀形式,決定選用帶刀庫的自動換刀形式。

螺栓數(shù)控銑床主軸箱上方?jīng)]有好的安裝位置,安裝在機床外又要增加刀具運輸時間,降低效率,所以安裝在機床側(cè)面最合適,有些部件交錯的地方,作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。因為螺栓數(shù)控銑床外形及其他性能參數(shù)等均與THK6363型自動換刀數(shù)控鏜銑床相似,所以本機床的自動換刀裝置的設(shè)計將仿效THK6363型自動換刀數(shù)控鏜銑床換刀裝置,設(shè)計成由由盤式刀庫和回轉(zhuǎn)式雙臂機械手組成。設(shè)計增加自動換刀裝置后的螺栓數(shù)控銑床的外觀圖如圖1-1所示。

圖1-1 螺栓數(shù)控銑床的外觀圖

6.   刀庫的設(shè)計

刀庫是帶刀庫自動換刀裝置的主要部件之一,其容量形式、布局及具體結(jié)構(gòu)對數(shù)控機床的性能有很大影響。

1)   確定刀庫容量

決定刀庫容量時,首先要考慮加工工藝的需要,同時還要調(diào)查分析同類型、相近規(guī)格的自動換刀機床的刀庫容量及其發(fā)展趨勢。由于帶自動換刀裝置的數(shù)控機床主要是在多品種、單件小批生產(chǎn)時使用,因而應(yīng)根據(jù)廣泛的工藝統(tǒng)計,依大多數(shù)工件加工時需要的刀具數(shù)來確定刀庫容量。例如,對功能較為齊全的加工中心而言,它可承擔(dān)多個工件的切削任務(wù),因而要配備刀具的種類和規(guī)格較多。通常,配備的刀具越多,機床能加工工件的比率也越高,但它們并不是成正比例關(guān)系。圖3-1為刀庫容量與機床能加工工件的比率統(tǒng)計曲線。

刀庫儲存量過大,導(dǎo)致刀庫的結(jié)構(gòu)龐大而復(fù)雜,影響機床總體布局;儲存量過小,則不能滿足復(fù)雜零件的加工要求。因此,刀庫容量應(yīng)在經(jīng)濟合理的條件下,力圖將一組類似的零件所需的全部刀具裝入刀庫,以縮短每次裝刀所需的裝調(diào)時間。對自動換刀數(shù)控機床的刀庫容量,有關(guān)資料曾對15000個零件進行分組統(tǒng)計,指出不同工序加工時必須的刀具數(shù)不同,如圖3-1所示。由圖可知,4把銑刀可完成加工工件的95%左右的銑削工藝,10把孔加工刀具可完成70%的鉆削工藝, 14把刀的容量就可完成70%以上工件的鉆銑工藝,配有14—40把刀具的刀庫就能夠滿足70%-95%工件的加工需要。因此,對螺栓數(shù)控銑床,從使用和經(jīng)濟效率角度來看,容量為6的刀庫就可滿足要求了。

2)      確定刀庫容量

由以上考慮螺栓數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)布局等原因,決定采用軸向放置的鼓盤式刀庫形式。這種刀庫結(jié)構(gòu)簡單,刀具排列較為緊湊,在刀庫容理定為6的情況下體種不大,且取刀也較為方便,但需要考慮機械手的換刀動作空間。

3)      刀庫結(jié)構(gòu)設(shè)計

如刀庫裝配圖所示,當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后,直流伺服電動機接通,其運動經(jīng)過十字聯(lián)軸器、波傳動減速器、套筒式聯(lián)軸器、蝸桿、蝸輪后,再經(jīng)花鍵聯(lián)接傳到刀盤上,刀盤帶動刀座上的6個刀套轉(zhuǎn)動,完成選刀動作。

刀庫裝配圖

4)      初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩及選定電機

刀庫回轉(zhuǎn)運動多數(shù)采用氣壓馬達、直流電動機驅(qū)動,并沒有降速傳動裝置。

初選電動機與降速傳動裝置

刀庫的驅(qū)動系統(tǒng)中,由于本刀庫的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩小,且所需轉(zhuǎn)速小,所以決定采用直流伺服電動機驅(qū)動。直流伺服電動機具有體積小,重量輕、伺服性好、力能指標(biāo)高等優(yōu)點,且該電機可用信號電壓進行無級調(diào)速。采用型號為90SZ03的SZ系列電磁式直流伺服電動機,其基本參數(shù)為:功率0.092KW,轉(zhuǎn)速3000R/MIN(《袖珍機械師設(shè)計手冊》P1275);降速傳動裝置型號為XB3-50-100A的扁平式諧波傳動減速器,其基本參數(shù)為:輸入功率0.092KW,輸出轉(zhuǎn)矩18N·m(《袖珍機械師設(shè)計手冊》P1078-1079)。

5)      初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩

由于刀庫容量6,下面就以THK6363型自動換刀數(shù)控鏜銑床的刀庫為設(shè)計參考(查參考資料14),采用經(jīng)驗法初估回轉(zhuǎn)所需轉(zhuǎn)矩。

THK6363型自動換刀數(shù)控鏜銑床的刀庫也是采用軸向放置的鼓盤式刀庫形式,其容量為36把刀具,最大刀具重達10kgf,刀庫回轉(zhuǎn)由最大扭矩為25N·m的氣壓馬達經(jīng)諧波減速器驅(qū)動?,F(xiàn)在由于設(shè)計的刀庫容量為6把刀具,可初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩(主要是指直接驅(qū)動刀盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩)為T0=8N·m。

6)      刀庫轉(zhuǎn)位機構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動的設(shè)計

刀庫的主運動是圓周回轉(zhuǎn)運動,如圖3-3所示,直流伺服電動機1通過彈性柱銷聯(lián)軸器與諧波傳動減速器2聯(lián)接減速后驅(qū)動蝸桿3,設(shè)計刀庫轉(zhuǎn)位機構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動. 由刀庫轉(zhuǎn)位機構(gòu)實現(xiàn)。

己知直流伺服電動機1的功率為0.092KW,轉(zhuǎn)速為3000R/MIN,諧波傳動減速器2的傳動比為100.傳動效率為80%,1經(jīng)2減速后驅(qū)動蝸桿3,蝸桿為主動,蝸輪為從動,要求傳動此為6,單向旋轉(zhuǎn),單班工作制,預(yù)計壽命為5年.

               圖示3-3 刀庫轉(zhuǎn)位機構(gòu)傳動示意圖

1)選擇蝸桿傳動類型

根據(jù)GB10085—88的推薦,采用漸開線蝸桿(ZI)。

2)選擇材料

蝸桿采用45鋼,齒面淬火,硬度為45~50HRC;蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10Pb1,金屬模鑄造, =220 MPa, =220 MPa。

3)確定主要參數(shù)

蝸桿蝸輪傳動,以蝸桿為主動,蝸輪為從動。為了提高傳動效率,取Z1=6,傳動比取6,單向旋轉(zhuǎn),單工作制,預(yù)計壽命為5年。則Z2= Z1ⅹi= 6ⅹ6=36。

4)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計

m2d1 KT2  (mm3)

a)計算蝸輪軸轉(zhuǎn)矩T2

初估傳動效率η=0.95,則

T2=9549 =9549 η=9549 ⅹ0.95=133.53 N·m

其中n1 =3000/100=30(r/min)

b)載荷系數(shù)K=1.05

c)許用接觸應(yīng)力

= =220ⅹ0.9ⅹ1.48=293.04 MPa

式中, =220 MPa,

估計滑動速度 <5m/s,用浸沒潤滑,則由(參考文獻11) (P972圖18—2)查得滑動速度影響系數(shù) =0.9, =1.48(其中 =60a t=60ⅹ1ⅹ ⅹ5ⅹ300ⅹ8=3.6ⅹ ,按圖18—3查得);

d)計算m2d1值,并選定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑d1

m2d1 ⅹ1.05ⅹ133.53=283.46 mm3;

按表18—3查得模數(shù)m=3.15(mm), d1=35.5 (mm)

(m2d1值應(yīng)大于計算值)

5)驗算滑動速度

a)計算蝸桿速度

= = =0.0558 m/s

b)計算滑動速度

= / =0.0558/ =0.0632 m/s

其中 = = = ,則初估的 值合適。

6)驗算蝸輪齒彎曲強度

驗算公式為

a)使用系數(shù) =1

b)動載荷系數(shù) =1.03

c)載荷分布系數(shù) =1

d1=35.5 mm, =m =3.15 36=113.4 mm,其中模數(shù)m=3.15(mm)。

d)蝸輪齒形系數(shù) =4.00

e)按蝸輪當(dāng)量齒數(shù) = / =36/ =52.34,由圖17—2查得。

f)導(dǎo)程角系數(shù) =1- /120°=1- /120 =0.766

g)許用彎曲應(yīng)力

= =70 0.542=37.94 MPa

h)計算彎曲應(yīng)力

=22.132

由于 < ,故滿足蝸輪輪齒強度條件。

7)計算蝸桿蝸輪的主要參數(shù)

a)分度圓直徑

=35.5, =m =3.15 36=113.4mm

b)中心距a

a=( + +2 m)/2=[35.5+113.4+2 (-0.1349) 3.15]/2=74 mm

c)蝸桿導(dǎo)程角

8)計算其他尺寸

a)蝸桿齒頂圓直徑     = +2 =35.5+2 3.15=41.8 mm,

其中 為蝸桿齒頂高,且 =m=3.15 mm;

b)蝸輪喉圓直徑      = +2 =113.4+2 0.8651 3.15=118.85 mm,

其中 為蝸輪齒頂高,且 = + =1-0.1349=0.8651 mm;

c)蝸輪外圓直徑 = +m=118.85+3.15=122 mm;

d)蝸桿齒寬        由于 =6,故 按結(jié)構(gòu)設(shè)計,取 =64 mm

e)蝸輪齒寬        0.67 =0.67 41.8 =28.006mm,取 =28 mm;

f)蝸輪齒頂圓弧半徑     = -m= -3.15=14.6 mm

g)蝸輪齒根圓弧半徑     = +c= +0.2m= +0.2 3.15=21.53 mm;

h)蝸桿軸向齒厚        = /2= = 3.15/2=4.948 mm,其中 為蝸桿軸向齒距;

i)蝸桿法向齒厚        = =4.948 =4.368 mm;

j)蝸輪分度圓齒厚      =0.5 =0.5 3.15=4.948 mm。

9)熱平衡計算

蝸桿傳動由于效率低,所以工作時發(fā)熱量大。在閉式傳動中,如果產(chǎn)生的熱量不能及時地散逸,將因油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂專瑥亩龃竽ゲ翐p失,甚至發(fā)生膠合。所以必須根據(jù)單位時間內(nèi)的發(fā)熱量 等于同時間內(nèi)的散熱量 的條件進行熱功平衡計算,以保證油溫穩(wěn)定牌規(guī)定的范圍內(nèi)。

由于摩擦損耗的功率 = (1- )kW,則產(chǎn)生的熱流量(單位為1W=1j/s)為

=1000 (1- )W

式中 為蝸桿傳遞的功率(單位:kW)。

以自然冷卻方式,從箱體外壁散發(fā)到周圍空氣中去的熱流量為

=kA( - )W

式中k——熱導(dǎo)率,一般取k=8.7~17.5W( ),環(huán)境空氣流通較差時,取較小值,否則取較大值;

A——傳動裝置散熱的計算面積,即內(nèi)面被沒浸濺的,而外面又被空氣所能冷卻的的箱殼面積( );

——潤滑油的工作溫度,一般限制在60~70 ,最高不能超過80 ;

——周圍環(huán)境溫度,一般取室溫 =20 。

按熱平衡條件 = ,可求得在既定工作條件下的沒溫為

= +  

在繪制傳動裝置結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)上進行熱平衡計算:

=0.092 80 =0.0736 kW

=20 , =0.95, k=10,并估算A=0. 006 ,則

=20+ =81.33 >80

由于 >80 ,超過最高工作溫度,所以必須采取一些散熱措施,以提高散熱能力,如在傳動箱內(nèi)裝循環(huán)冷卻管路。

7)   刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的校核

蝸輪轉(zhuǎn)速 =5r/min,所能傳遞的功率為P=0.092 80 0.95=0.07 Kw,此時刀庫的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩為:T= = =120.3N·m>T0=8N·m,其中 =0.9為外花鍵帶動刀盤回轉(zhuǎn)的傳動效率。由于T>T0,所以,刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩滿足要求。

8)   刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的校核

在刀庫的傳動系統(tǒng)中,刀盤是利用花鍵聯(lián)接帶動刀座上的刀套轉(zhuǎn)動而進行選刀的,花鍵的聯(lián)接屬于動聯(lián)接。已知所用的花鍵類型為漸開線花鍵d=26mm,以下對其進行必要的強度計算。計算公式如下:

p= [p]MPa   式中:

T——轉(zhuǎn)距(N·mm),此處T=120.3N·m=120.3 1000N·mm;

——各齒間載荷不均勻系數(shù),通常取 =0.7 0.8,此處取 =0.75;

z——齒數(shù),此處z=6;

——齒的工作高度(mm),對漸開線花鍵, =m,此處m為模數(shù),且取m=1.5mm;

——齒的工作長度(mm),此處 =48mm;

——平均直徑(mm),對漸開線花鍵,此處 =d=26mm。

于是,把數(shù)據(jù)代入計算公式,得p= = =28.6MPa

由于該花鍵聯(lián)接為不在載荷作用下移動的動聯(lián)接,查表9-13可知,若齒面經(jīng)熱處理且使用和制造情況為良好時,[p]可達40 70 MPa,p [p],故花鍵聯(lián)接的強度滿足要求。

9)   夾緊機構(gòu)插銷剪切強度的校核

刀套在刀座上的夾緊由插銷實現(xiàn)(見刀庫裝配圖)。插銷承受的主要是剪切力,以下對單個插銷進行剪切強度的校核。

插銷材料為45鋼,[ ]=60MPa,直徑d=6mm。

剪切力由重力引起,估算P=100N,插銷受力如圖所示。

由圖可知該情況為雙剪切,且由平衡方程易得Q=P/2,

于是,插銷橫截面上的剪切力為

= Q/A=(100 )/[ ]=1.8MPa [ ]

故插銷滿足強度條件要求。

10)            確定刀具的選擇方式

按數(shù)控裝置的刀具指令,從刀庫中將所需要的刀具轉(zhuǎn)換到取刀位置,稱為自動選刀。在刀庫中選擇刀具通常采用兩種方式。

1)順序選擇刀具       2)任意選擇刀具

11)            刀庫的定位與刀具的松夾

刀庫旋轉(zhuǎn)定位是依靠簡易定位裝置來實現(xiàn)的。其控制過程示意圖如下:




刀庫的定位是由接近開關(guān)使直流伺服電機停止轉(zhuǎn)動,然后由雙向氣壓帶動定位銷6,插入刀座5上的定位孔,實現(xiàn)精確定位。在刀座5的每一個刀位上都裝有如圖所示的彈簧、導(dǎo)柱3、鍵塊1和銷2所組成的刀具固定裝置。由此實現(xiàn)刀具在刀庫上的固定鎖緊。圖中所示為刀具卡在刀座上的狀況。當(dāng)氣壓缸4通油后,將導(dǎo)柱3拉出,使銷2退出,此時刀具在刀座上處于自由狀態(tài),控制刀具固定裝置的氣壓缸4有兩個,一個和定位銷在一起,自動換刀時用,另一個在靠近立柱方向,用于刀庫手動裝卸刀。

                                  刀庫定位示意圖

7.   刀具交換裝置的設(shè)計

數(shù)控機床的自動換刀裝置中,實現(xiàn)刀庫與機床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。刀具的交換方式通常分為兩種: 一種是采用機械手交換刀具, 另一種是由刀庫與機床主軸的相對運動來實現(xiàn)刀具交換即無機械手交換刀具。無機械手交換刀具方式:結(jié)構(gòu)簡單,成本低,換刀的可靠性較高;刀庫因結(jié)構(gòu)所限容量不多。這種換刀系統(tǒng)多為中、小型加工中心采用。刀具的交換方式及它們的具體結(jié)構(gòu)對機床的工作效率和工作可靠性有直接的影響。由螺栓數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)特性決定難以實現(xiàn)由刀庫與機床主軸的相對運動來實現(xiàn)刀具交換,故采用機械手交換刀具的方式。

機械手是當(dāng)主軸上的刀具完成一個工步后,把這一工步的刀具送回刀庫,并把下一道工步的所需要的刀具從刀庫中取出并裝入主軸繼續(xù)進行加工的功能部件。對機械手的具體要求是迅速可靠,準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。

1)      換刀機械手的工作原理

下面是以在螺栓數(shù)控銑床的自動換刀裝置中采用這種上機械手換刀的工作原理。

該機械手安裝在主軸的左側(cè)面,隨同主軸箱一起運動。機械手由機械手臂與45°的斜殼體組成。機械手臂1形狀對稱。固定在回轉(zhuǎn)軸4上,回轉(zhuǎn)軸與主軸成45°角,安裝在殼體3上,5為手臂托,可由氣壓缸帶動(圖中未標(biāo)出),機械手有伸縮、回轉(zhuǎn)、抓刀、松刀等動作。

伸縮動作:氣壓缸(圖中未標(biāo)出)帶動手臂托架5沿主軸軸向移動。

回轉(zhuǎn)動作:氣壓缸2中的齒條輪通過齒輪帶動回轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動。從而實現(xiàn)手臂正向和反向180°的旋轉(zhuǎn)運動。

抓刀、松刀動作:機械手對刀具的夾緊和松開是通過氣壓缸6。碟形彈簧7及拉桿8、杠桿9、活動爪10來實現(xiàn)。碟形彈簧實現(xiàn)夾緊,氣壓缸實現(xiàn)松開。在活動爪中有兩個銷子11,當(dāng)夾緊刀具時,插入刀柄凸緣的孔內(nèi),確保安全、可靠。

2)   機械手的自動換刀過程的動作順序

(a)                (b)             (c)             (d)

圖4-6   換刀機械手的換刀過程

自動換刀裝置的換刀過程由選刀和換刀兩部分組成。

選刀即刀庫按照選刀命令(或信息)自動將要用的刀具移動到換刀位置,完成選刀過程,為下面換刀做好準(zhǔn)備,換刀即是機械手把主軸上用過的刀具取下,將選好的刀具安裝在主軸之上。

換刀動作的大致過程為:

1)主軸箱回到最高處(z坐標(biāo)零點),同時實現(xiàn)“主軸準(zhǔn)?!?。即主軸停止回轉(zhuǎn)并準(zhǔn)確停止在一個固定不變的角度方位上,保證主軸端面的鍵也在一個固定的方位,使刀柄上的鍵槽能恰好對正端面鍵。

2)機械手抓住主軸和刀庫上的刀具。如圖4-6(a)所示。

3)把卡緊在主軸和發(fā)庫上的刀具松開

4)活塞桿推動機械手下行,從主軸和刀庫上取出刀具

5)機械手回轉(zhuǎn)180°,交換刀具位置,

6)將更換后的刀具裝入主軸和刀庫

7)分別夾緊主軸和刀庫上的刀具

8)機械手松開主軸和刀庫上的刀具

9)當(dāng)機械手松開具后,限位開關(guān)發(fā)出“換刀完畢”的信號,主軸自由,可以開始加工或其他程序動作。

在自動換刀的整個過程中,各項運動均由限位開關(guān)控制,只有前一個動作完成后,才能進行下一個動作,從而保證了運動的可靠性。

3)   機械手回轉(zhuǎn)軸4上的齒輪齒條設(shè)計

1)回轉(zhuǎn)軸上齒輪采用漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪形式

2)取模數(shù)M=1。5。初取齒數(shù)z=30

3)下表為齒輪幾何尺寸設(shè)計的基本參數(shù):

名稱

代號

計算公式

模數(shù)

m

壓力角

分度圓直徑

d

D=mz=1.5 30=45

齒頂高

齒根高

齒全高

h

齒頂圓直徑

齒根圓直徑

齒距

p

齒厚

s

頂隙

c

4)齒條的基本尺寸,按外齒輪幾何尺寸的計算公式進行計算

8.     自動換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求 1)      主軸準(zhǔn)停裝置

為了傳遞扭矩,在主軸的前端裝有端鍵,當(dāng)?shù)毒叩侗b入錐孔時,刀柄上的鍵槽位置必須與該鍵對準(zhǔn)才能裝入。當(dāng)機械手從刀庫取刀時,為了確保刀具其后能順利地裝入主軸錐孔中,必須使主軸準(zhǔn)確地停在刀具交換位置上。同時,由于工藝上的需要,也必須使主軸準(zhǔn)停在固定位置上。這種使主軸端在定位鍵停在固定位置的技術(shù)要求稱為主軸準(zhǔn)停。

螺栓數(shù)控銑床的自動換刀裝置,在每次自動裝卸刀具時,都必須要求主軸準(zhǔn)確地停止在固定的周向位置上。因此,可在主軸上安裝電氣控制的主軸準(zhǔn)停裝置以實現(xiàn)主軸準(zhǔn)停功能。

2)      換刀機械手的安裝與調(diào)試

1)換刀機械手安裝在主軸箱的左側(cè)面,加工零件時,換刀機械手隨主軸箱一起上下運動。

2)當(dāng)初裝上換刀機械手后,必須進行調(diào)試:用手動操縱主式調(diào)整換刀機械手相對于主軸的位置,使用調(diào)整心棒,有誤差時可調(diào)整機械手行程、刀庫位置、機械手支座、修正主軸坐標(biāo)原點等。安裝最大重量刀具時,要進行多次刀庫到主軸位置的自動交換,使機械手換刀時做到準(zhǔn)確無誤,無撞擊。

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