《【毕业设计】卧式加工中心自动换刀机械手毕业设计说明书》修改意见稿
1、“.....精度,传递足够的功率和转矩,以及高速运转和适应自动换刀的条件。主轴轴承多采用高精度,高刚度,高速滚动轴承。卧式加工中心的主轴组件按进给功能分有镗轴进给,滑枕进给及非进给主轴等类型,大多数采用非进给型主轴。立柱立柱有侧面导轨型与正面导轨型。侧面导轨型立柱便于机床的总体设计,制造成本也较低,并抑易于与非数控卧式镗铣床建立模块化系列关系,但这类立柱在机床工作时受力状况较差,且热变形的对称性差,因而对机床加工精度影响较大。正面导轨型立柱多采用门式结构,有较好的热对称结构和受力条件,多数加工中心采用这种立柱形式。工作台卧式加工中心可采用自动分度工作台,数控回转工作台......”。
2、“.....即自动换刀机能。机械手是自动换刀装置中交换刀具的主要工具,它担负着把刀库上的刀具送到主轴上,再把主轴上已用过的刀具返回刀库上的任务。加工中心的自动换刀形式,可分为有机械手换刀方式和无机械手换刀方式两类。无机械手换刀方式,适用于采用号以下刀柄的小型加工中心或换刀次数少的用量型刀具的重型机床,这种换刀方式没有机械手,因而结构简单。另外,刀库回转是在工步与工步之间,即非切削时进行的。因此,虽然刀库设置在立柱顶面,却免去了刀库回转时的震动对加工精度的影响。无机械手换刀方式中,刀库可以是圆盘型直线排列式,也可以是格子箱式等。无机械手换刀方式中特别需要注意的是刀库转位定位的准确度,为保证转位准确,就要尽力消除刀库驱动传动链的间隙,为此可采用双导程蜗杆蜗轮副,或采用可以相互错位的两片齿轮结构形式,或采用插销定位反靠定位等方法来准确定位。圆盘型刀库可设在立柱顶上立柱主轴箱的侧面......”。
3、“.....或设在主轴箱上,由主轴箱和刀库配合运动完成自动换刀动作。直线排列式刀库可设在工作台上方,也可设在工作台的端或两端,由主轴箱或工作台配合运动完成自动换刀动作。格子箱式刀库可设在双工作台的中间,换刀时,小直径刀具可轴向取刀,大直径刀具可径向取刀。加工中心的自动换刀装置,通常是由刀库和机械手组成,它是加工中心的象征,又是加工中心成败的关键环节。因此各加工中心制造厂家都在下大力研制动作迅速可靠性高的自动换刀装置,以求在激烈的竞争中取得好效益,自动换刀装置是加工中心的核心内容,各厂家都在保密,极少公开有关资料,尤其机械手部分更是如此。无机械手换刀方式中特别需要注意的是刀库转位定位的准确度。为保证转位准确,就要尽力消除刀库驱动传动链的间隙,为此可采用双导程蜗杆蜗轮副,或采用可以相互错位的两片齿轮结构形式或采用插销定位反靠定位等方法来准确定位。采用机械手进行刀具交换的方式应用的最为广泛,这是因为机械手换刀有很大的灵活性......”。
4、“.....图见零号图自动换刀机械手。换刀动作如表所示表机械手的换刀动作机械手的种类加工中心换刀机械手的种类繁多,可以说每个厂家都推出自己的独特的换刀机械手,在加工中心的自动换刀系统中,是机械手具体执行刀具的自动更换,对其要求是迅速可靠准确协调。由于加工中心机床的刀库和主轴,其相对位置距离不同,相应的换刀机械手的运动过程也不尽相同,它们由各种形式的机械手来完成。常见的机械手有单臂单爪回转式机械手机械手摆动的轴线与刀具主轴平行,机械手的手臂可以回转不同的角度来进行自动换刀,换刀具的所花费的时间长,用于刀库换刀位置的刀座的轴线相平行的场合。如图所示图单臂单爪回转式机械手单臂双爪回转式机械手图单臂双爪回转式机械手这种机械手的手臂上有两个卡爪,两个卡爪有所分工,个卡爪只执行从主轴上取下旧刀送回刀库的任务,另个卡爪则执行由刀库取出新刀送到主轴的任务,其换刀时间较上述单爪回转式机械手要短,如图所示......”。
5、“.....可同时抓取刀库及主轴上的刀具,在回转之后有同时将刀具归回刀库及装入主轴,是目前加工中心机床上最为常用的种形式,换刀时间要比前两种都短,如图所示。图双臂回转式机械手这种机械手在有的设计中还采用了可伸缩的臂,如图所示图双臂回转式机械手双机械手这种机械手相当与两个单臂单爪机械手,相互配合起来进行自动换刀。其中个机械手执行拔旧刀归回刀库,另个机械手执行从刀库取新刀插入机床主轴上,如图所示图双机械手双臂往复交叉式机械手图双臂往复交叉式机械手这种机械手两臂可往复运动,并交叉成定角度。两个手臂分别称作装刀手和卸刀手。卸刀手完成往主轴上取下旧刀归回刀库,装刀机械手执行从刀库取出新刀装入主轴。整个机械手可沿导轨或丝杠作直线移动或绕个转轴回转,以实现刀库与主轴之间的运送刀具工作,如图所示。双臂端面夹紧式机械手这种机械手只是在夹紧部位上和前几种不同,上述几种机械手均靠夹紧刀柄的外圆表面来抓住刀具......”。
6、“.....而且能够同时抓取和装卸机床主轴和刀库集中的刀具,换刀时间较短,我们本次设计所要求的换刀时间为秒,故我们选用双臂回转式机械手。如果我们采用不能伸缩的机械手,由于机械手回转时其手部回支撑我们选用角接触球轴承,它可以同时承受径向载荷和轴向载荷,也可单独承受轴向载荷,能在较高转速下正常工作,由于个轴承只能承受单向的轴向力,因此,般成对使用。且承受轴向载荷的能力与接触角有关。接触角大的,承受轴向载荷的能力也高。成对安装的角接触球轴承,是由两套相同系列的单列角接触球轴承选配组成,作为个支承整体。按其外圈不同端面的组合分为背对背方式和面对面方式两种,背对背方式是指个支承上的两个轴承小口相对,构成型,面对面方式是指个支承上的两个轴承大口相对,构成型,我们采用型。在进行寿命计算时,其基本额定动载荷和基本额定静载荷均应取双列轴承的数值......”。
7、“.....则成对安装的轴承的基本额定动载荷为基本额定静载荷其中为支撑整体中单个轴承数,极限转速为单个轴承的。花键轴的,我们选用轴承型号为,参数见下表轴承型号极限转速其中极限转速是采用油润滑的转速,若采用脂润滑,极限转速为。轴承的安装如图所示图已知条件轴上齿轮受切向力,齿轮受径向力,齿轮的分度圆直径为,齿轮转速为,运动中无冲击,轴承预期计算寿命为。成对安装的轴承基本额定动载荷为基本额定静载荷为⒈求两轴承受到的径向载荷和将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面图和水平面图两个平面力系。其中图的是通过另加转矩而平移到的,指向轴线,由分析可知⒉求两轴承的计算轴向力和对于型轴承,按机械设计第七版表,轴承派生轴向力则按式得⒊求轴承当量动载荷和,则,则⒋验算轴承寿命因为,所以按轴承的受力大小验算ε故所选轴承可满足寿命要求。另外,在回转液压缸中转轴的支承我们选用推力球轴承,型号为,其基本尺寸为,基本额定载荷为,极限转速脂润滑时为,油润滑时为......”。
8、“.....其设计及验算过程与角接触球轴承相似,这里就不再重复。弹簧的设计弹簧是种弹性元件,它可以在载荷作用下产生较大的弹性变形。弹簧在机械中的应用十分广泛,主要用于控制机构的运动,如制动器离合器中的控制弹簧,内燃机气缸的阀门弹簧等。减振和缓冲,如汽车,火车车厢下的减振弹簧,以及各种缓冲器用的弹簧等。储存及输出能量,如钟表弹簧等。④测量力的大小,如测力器和弹簧称中的弹簧等。弹簧的分类按照所承受的载荷的不同,弹簧可以分为拉伸弹簧压缩弹簧扭转弹簧和弯曲弹簧等四种而按照弹簧的形状不同,又可分为螺旋弹簧环形弹簧碟形弹簧板簧和平面涡卷弹簧等。螺旋弹簧是用弹簧丝卷绕而成的,由于制造简便,所以应用最广。在般的机械中,最为常用的是圆柱螺旋弹簧。弹簧材料的许用应力及б必须按照负荷性质来确定。弹簧按载荷性质分为三类Ⅰ类受变负荷作用,次数在次以上的弹簧Ⅱ类受变载荷作用,次数在次或冲击负荷的弹簧Ⅲ类受变载荷作用......”。
9、“.....弹簧材料是根据弹簧丝直径选择的,当时,用碳素弹簧钢丝Ⅱ组或Ⅱ组,当时,用最大工作负荷,Ⅱ类弹簧按б计算。节距是近似值,按表计算出的自由高度应圆整至尺寸参数系列中的推荐值。我们在机械手中所选用的弹簧有圆柱螺旋拉伸弹簧和圆柱螺旋压缩弹簧。普通圆柱螺旋弹簧的主要几何尺寸有外径中径内径节距弹簧丝直径,如图所示图我们所选用的弹簧的规格如下编号弹簧丝直径弹簧中径节距其中,弹簧为圆柱螺旋拉伸弹簧,弹簧为圆柱螺旋压缩弹簧。二弹簧的设计计算弹簧的设计计算校核步骤如下原始条件最大工作负荷最小工作负荷工作行程负荷种类Ⅱ类端部形式端部并紧并磨平,支承圈为圈制造精度主要参数的制造精度为级弹簧材料碳素弹簧钢丝Ⅱ根据,查表,得到弹簧的相关数据如表所示表弹簧的相关数据弹簧要求的刚度有效圈数取计算项目弹簧实际刚度与要求高度相近总圈数自由高度圆整取标准值弹簧实际节距工作极限负载下的变形因取Ⅱ,根据表,ⅢⅡ......”。