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数控卧式镗铣床刀库机械手升降机构设计与分析

控卧式镗铣床刀库机械手升降机构设计与分析摘要数控卧式机床的发展与应用，大大降低了零件的加工辅助时间，提高了生产效率。随着数控机床的普及应用，机械加工的自动化程度大大提高，数控机床发展成了当今普遍应用的种更新更先进的制造设备。加工中心带有刀库和自动换刀装置，可以实现按照预定程序对工件进行多工序加工。数控卧式镗铣床是种具有自动换刀装置和任意分度数控转台的数字控制机床，工件在次装夹后能自动完成几个侧面的的多种工序的加工。数控卧式镗铣床刀库机械手升降机构由液动机滚珠丝杠副减速齿轮摩擦片式电磁离合器等构成。了解刀库机械手升降机构的性能要求了解刀库机械手升降机构的工作原理，进行结构设计和计算分析液动机带动滚珠丝杠转动，带动手架运动，通过减速和离合器吸合，丝杠制动，使手架准确停在换刀位置，良好的结构设计能够实现刀库中刀具的快速更换，提高机床的加工效率。关键词升降机构数控镗铣床液动机滚珠丝杠手架离合器的选用.转矩特性.动作特性.散热特性与寿命.摩擦片式电磁离合器的测试方法静力矩的测定动力矩的测定空转力矩的测定残留力矩及力矩消灭时间的测定.选用电磁离合器的注意事项滚珠丝杠副的选用.滚珠丝杠副的工作原理.滚珠丝杠副的类型外循环内循环.滚珠丝杠副的传动特点.滚珠丝杠的选用指标.滚珠丝杠副的设计计算.滚珠丝杠的保护控制系统.模拟式.数字式行程开关接近开关总结参考文献致谢绪论在车床镗床铣床插拉床磨床数控加工中心齿轮加工中心切断机床特种加工机床组合机床柔性制造系统等众多机械加工设备中，镗铣床加工特点加工过程中工件不动，让刀具移动，并使刀具转动主运动，在实践中具有“万能机床”的称号。镗铣床主要是刀具在工件上加工已有预制孔的机床。通常，刀具旋转为主运动，刀具或工件的移动为进给运动。它主要是用来加工高精度孔或次定位完成多个孔的精加工，此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工。.数控镗铣床的结构组成如图.所示，数控机床主要由机床本体自动换刀装置数控转台液压油箱数控电柜主轴驱动调速控制柜机床电气柜主轴箱润滑冷却用自动油温调节器和空气干燥器等组成。电动机换刀机械手数控柜刀库主轴箱操作面板电源柜工作台滑座床身图.数控机床示意图.机床本体机床的本体是用来支撑机床的工作已达到加工生产目的。主要由床身和立柱组成。.主轴结构主轴部件既要满足精加工精度较高的要求，又要满足粗加工时高效切削的能力。因此在旋转精度刚度抗振性和热变形等方面，都有很高的要求。在布局结构方面，对于具有自动换刀功能的数控镗铣床，其主轴部件除主轴主轴轴承和传动件等般组成部分外，还有道具自动加紧主轴自动准停和主轴装刀口吹净等装置。.数控转台数控转台可以进行任意角度定位，它的功能有两个是使工作台进行圆周进给运动，二是使工作台进行分度运动。.换刀装置数控镗铣床为了能在工件次装夹中完成多种甚至所有加工工序，以缩减辅助时间和减少多次安装工件所引起的误差，必须具有自动换刀装置。其主要有刀库横梁升降机构滑座伸缩机构手架回转机构装刀手和卸刀手组成。.机床导轨导轨主要用来支撑和引导运动部件沿定的轨道运动。在导轨副中，运动的方叫运动导轨，不运动的方叫支撑导轨。运动导轨相对于支撑导轨的运动，通常是直线运动或回转运动。.国内外数控机床的发展随着数控技术的发展，带有自动换刀系统的加工中心在现代制造业种起着越来越重要的作用，它能缩短产品的制造周期，提高产品的加工精度，适合柔性加工。刀库的功能是储存刀具并把下把即将要用的道具准确地送到换刀位置，供换刀机械手完成新旧刀具的交换。完成此功能的机械包括送刀臂摆刀站和换刀臂，总称为机械手。具体来说，它的功能是完成刀具的装卸和在主轴头与刀库之间的传递。驱动装置则是使刀库和机械手实现其功能的装置，般由步进电机或液压或气液机构或凸轮机构组成。机械手完成刀库里的刀与主轴上的刀的交换工作。由于数控加工中心的刀库容量换刀可靠性及换刀速度直接影响到加工中心的效率，而自动换刀就是进步压缩非切削时间，提高成产效率，改善劳动条件。所以数控机床为了能在工件次装夹中完成多道加工工序，缩短辅助时间，减小多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。国内外数控卧式镗铣床的现状当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电体化高精度自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧美亚在国际市场上相互展开激烈竞争，已形成条无形战线，特别是随着电子计算机技术的进步。国外数控卧式镗床和卧式加工中心均有突飞猛进的发展。其表现在于机床的结构精度和寿命，以及自动化水平生产效率等方面都有很大的提高。在产品开发工作上，采用模块化设计和计算机辅助设计等现代化设计方法，在确保产品设计质量和技术水平的前提下，产品品种大量涌现，变型产品也越来越多，除可满足市场的需求外，并获得了较大的经济效益。些科学技术比较发达的国家，已由生产卧式镗床转向生产更高水平的自动化机床，并已生产和研制出更高级的现代化水平的设备，从而为实现无人化工厂奠定了基础。国外数控卧式镗床及卧式加工中心的形成演变过程，种是以普通卧式镗床为基础，配以控制系统，而成为数控卧式镗床进而在配以刀库及机械手等独立部件后，演变成为卧式加工中心另种是与普通卧式镗床无关，独立设计而成。很多机床公司都是由过去生产普通卧式镗床转而生产当代的数控卧式镗床及卧式加工中心的。很多机床厂家已不生产般的普通卧室机床，已将其扩散到发展中国家去生产，而把主要精力集中到更高级的数控卧式镗床和卧式加工中心，并进行大量的科学研究工作因而取得了较大技术和经济利益。我国卧式镗床生产是在年由仿制开始的。目前已有个省个自治区三个直辖市的二十六个厂，卧式镗床的年产量到年，已经超过千台。卧式镗床的品种，第个五年计划期间，只能生产主轴直径毫米的卧式镗床，现在已经能生产主轴直径等毫米的卧式镗床及主轴直径毫米的加大主轴直径和移动式镗床。从只能根据国外图纸生产单产品，发展到自行设计试制并采用定先进技术的多种产品。在无产阶级大革命中，就有个厂先后设计试制了三十种卧式镗床。其中直径毫米的有五种直径毫米的有种无伸缩主轴简易卧式镗床有两种直径毫米落地镗床有两种，直径毫米的有种，直径毫米的有种。国内生产厂家在相关领域取得了快速增长，相关设备厂家在国家政策的扶持下取得了不少成果，与国际同行的差距越来越小，甚至有所超越。具有高精度高效率及卓越的加工能力。采用绝对坐标，不需要长距离的原点回归操作，有效缩短非加工时间。五轴轴控制，四轴同动控制，任角度定位工作台轴功能。适合工件的数面加工，只需次安装工件及调整，配置回转式工作台，定位精准，确保各加工面之相互精度。配置刀库就升级为加工中心。适用于各类大型箱体缸体的加工。当代卧式镗铣床与落地式铣镗床技术发展非常快，主要体现在设计理念的更新和机床运行速度及制造工艺水平有很大的提高，另方面是机床结构变化大，新技术的应用层出不穷。卧式镗铣床的结构向高速电主轴方向发展，落地式铣镗床向滑枕式无镗轴结构方向发展，功能附件呈高速多轴联动结构型式多样化的发展态势，这将是今后个时期技术发展的新趋势。机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的种新型装置。它是在早期出现的古代机器人基础上发展起来的，机械手研究始于世纪中期，随着计算机和自动化技术的发展，特别是年第台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向高速度大容量低价格的方向发展。同时，大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，又为机器人的开发奠定了基础。另方面，核能技术的研究要求些操作机械代替人处理放射性物质。在这需求背景下，美国于年开发了遥控机械手，年又开发了机械式的主从机械手。机械手首先是从美国开始研制的，年美国联合控制公司研制出第台机械手，它的结构是机体上安装个回转臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的，随着计算机和自动控制技术的迅速发展,农业机械将进入高度自动化和智能化时期，机械手机器人的应用可以提高劳动生产率和产品质量,改善劳动条件,解决劳动力不足等问题构成。机械手主要由手部运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件或工具的部件，根据被抓持物件的形状尺寸重量材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动摆动移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降伸缩旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。般专用机械手有个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。随着网络技巧的发展，机械手的联网操作问题也是以后发展的方向。工业机械手是近几十年发展起来的种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的个重要分支。它的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。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发展起来的门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。升降机的发展阶段升降机的发展阶段升降机的发展阶段升降机的发展阶段对垂直运送的需求与人类的文明样久远，最早的升降机使用人力畜力和水力来提升重量。升降装置直到工业革命前都直依靠这些基本的动力方式。古希腊时，阿基米德开发了经过改进的用绳子和滑轮操作的升降装置，它用绞盘和杠杆把提升绳缠绕在绕线柱上。公元年，角斗士和野生动物乘坐原始的升降机到达罗马大剧场中竞技场的高度。中世纪的纪录包括无数拉升升降装置的人和为孤立地点进行供给的图案。其中最著名的是位于希腊的圣巴拉姆修道院的升降机。这个修道院位于距离地面大约米高的山顶上，提升机使用篮子或者货物网，运送人员与货物上下。年，位于法国海岸边的座修道院的升降机安装于使用个巨大的踏轮，由毛驴提供提升的动力，通过把绳子缠绕在个巨大的柱子上，负重就被提升了起来。世纪，机械力开始被用于升降机的发展。年，法国路易十五授权在凡尔赛的私人宫殿安装使用平衡物的人员升降机。年，种使