机电装备设计(13).ppt

1、1，6.1.4整体结构设计，机床几何移动机构结构图由工艺要求确定，仅确定刀具和工件之间的相对运动。可以在刀具上进行往复运动，例如刨平，也可以在工件上进行往复运动，例如刨平。牙齿两种茄子效果相同。哪个运动由刀具的一侧完成，哪个运动由工件的一侧完成还没有决定，底座支撑设置在哪里还是个未知数。因此，首先要分配运动功能。2，1几何运动功能分配设计、坯件形式(例如加工卷轴的小型自动车床)、工件不能旋转，因此主要运动必须由刀具执行。刀具安装在刀具盘上，刀具绕工件高速旋转，通常称为“套头衫”。加工的尺寸比率，如垂直钻头和摇臂钻床，在钻头上同时进行旋转主运动和轴向进给运动。但是，在深孔钻头上钻孔时，为了减少孔

2、的歪斜和碎屑，经常在工件上旋转主运动，钻孔只能用作轴向进给运动。工件的重量通常是减轻重量的零件运动。影响几何运动功能分布的因素为3，4，5。几何运动功能分配设计以“”符号表示基本支撑，即运动功能中“接地”的位置。符号左侧的运动由工件执行，右侧的运动由刀具执行。在机床运动功能中添加“”接地符号可以说是运动分散。通过运动功能分配设计，获得几个茄子运动分配式的运动功能方案。当前使用的方法，6，2结构布局设计，结构布局格式：垂直、水平、倾斜等基础支撑形式：支架、柱式、龙门式等基础支撑结构：整体式和分离式等结构布局格式：运动分配设计阶段评估后保留的运动分配方案的整体结构布局方案多种多样，应重新评估并消除

3、不合理的方案。评价标准：主要定性分析机床刚度、占用面积和物流系统开放性设计结果：机床整体结构布局模式。7，5轴镗铣机床结构布局模式，8，3整体结构草图设计，设计主要标准：机床整体结构布局模式，驱动和驱动设计结果，机床动力参数，加工空间尺寸参数，机床整个机器的刚度和精度分布。执行运动或支撑组合的近似造型和尺寸设计。设计过程如下：1)首先确定结束执行的大致形状和尺寸2)与设计结束执行相邻的下一功能部件的结合部的形式，大致尺寸3)确定下一功能部件(即滑动侧)的大致形状和尺寸4)基础支撑(支架、柱、床等)设计5)机床结构模块设计；6)初步建模和色彩设计；7)机床整体结构方案的综合评价。9，10，6.2

4、主要技术参数设计，机床主要参数代表机床规格大小，机床最大工作能力的参数。一些机床还提供第二主参数，普通机床主参数已经有标准了。特殊机床主参数，通常用加工零件或加工面的尺寸参数表示。如何创建金属切削机床模型GB/T 15375 1 1994 metal-cutting machine tools method of type designation(包括机床尺寸参数、运动参数和电源参数)。6.2.1主参数和尺寸参数、11、机床类别和分类代码、12、机床常规特性代码、13、6.2.2动作参数、动作参数：指示主轴、工作台、刀柄等机床执行速度。一周运动参数主运动的主运动是旋转运动的机床，其主运动参数是

5、主轴旋转速度，它与切削速度的关系是主运动直线运动的机床(如插入或牛头刨)，主运动参数是插入或刨的每分钟往返数(以茶/分钟为单位)。14，主轴要变速，确定变速范围和最低和最高速度，决定使用无级变速还是带薪变速。确定Nmax和nmin的方法主要是分析设计的可机床过程。此处，选取需要最高和最低速度的一般工艺，并根据一般工艺刀具、工件材料、切削速度和刀具(或工件)的直径计算nmax、nmin和可变速度范围rn、15，直线往复运动的机床(例如刨床、插入床)以每个往复位移表示。由于使用了铣床和磨床、多刀片刀具，进给通常以每分钟位移量(mmmin单位)表示。机床上广泛采用等级或无等级变速方式，实现转移转换。

6、例如，T68镗床的进给系列如下：0.05、0.07、0.10、0.13、0.19、0.27、0.37、0.52、0.74、1.03、1.43、2.05、2.9、4和5.7台，包括16，3功率参数、功率参数、电动机功率、液压缸的牵引力、液压马达或步进电动机的额定转矩等。根据动力参数设计计算机床每个传动部的结构参数。如果动力参数牙齿太大，机床牙齿太笨重，浪费材料和传记。定得太小会影响机床的性能。计算方法非常复杂，切削用量发生了很大变化，因此只能在牙齿阶段用于参考。在一些加工过程中，切削力和吸力的规律还没有掌握好。机床传动系统的摩擦损失，尤其是高速上的损失，也没有得到充分的研究。17，1)主传动电动

7、机功率的确定，空载功率：由于机床主运动怠速时传动部摩擦，弯曲油，空气阻力及其他动态载荷等原因，电动机消耗部分功率，使用怠速功率损失Pq，其值应随着传动部转速的增加而增加，并提前与传动部拧紧。18，2)通过确定进给系统的驱动力来确定机床进给运动驱动力，有时(1)进给运动共享主运动和电动机(例如水平车床、钻头等)。统计结果：水平搁板进给功率Pf=(0.030.04) PL，钻孔Pf=(0.030.04) PL，铣床Pf(0.030.04) PL。(2)在进给运动中，工作进给和高速进给共享一个电动机，高速进给所需的功率大大大于工作进给的功率，两者同时工作，因此，不需要单独考虑升程表铣床等工作所需的功

8、率。(3)如果进给运动由单独的电动机驱动，则必须确定进给运动所需的功率(或扭矩)。对于普通交流电动机，进给电动机功率计算如下，19，6.3刀架和自动交换机设计，6.3.1功能和基本要求，1功能，刀架是定位刀具的重要部件，直接承受大切削力，是工艺系统的薄弱环节。随着自动化技术的发展，使用自动更换工具实现了大容量存储工具和自动更换工具的功能，工具数从几十个减少到数百个，自动工具更换时间从几十秒减少到几秒，甚至0点几秒。加工中心(MC)、20、(1)满足工艺要求要在工件的单个安装中完成多进程加工，刀柄和刀具库必须能够轻松旋转。(2)保证足够的重复定位精度。(3)具有足够的刚度。(4)提高可靠性。(5

9、)缩短刀具更换时间；(6)操作方便安全。2基本要求，21，安装刀具数，6.3.2类型，单个支架，多个刀柄，按结构，方形刀柄，刀架刀柄，带蟑螂的刀柄，驱动刀柄旋转的动力分钟，手动旋转刀柄，自动这种形式的鞘容量小，一般不超过32个工具。(2)链式磁带仓容量大，采用多环链式磁带仓时，磁带仓外形相对小，占用空间小，适用于大容量磁带仓。(3)复选框杂志容量大，结构小，空间利用率高，但布局不灵活，一般将刀放在工作台上。(4)直线形磁带仓结构简单，磁带仓容量小，适用于数字车床、数字钻头或个别加工中心。加工中心磁带仓的类型和特性、25、6.3.3刀具更换设备、刀具更换设备是数控机床自动刀具更换设备，是刀具库和

10、机床主轴之间传递和卸货的设备。定义：刀具更换方法分类：使用刀具交换和机床主轴的相对运动进行刀具更换，机器人更换工具，26，1刀具库和机床主轴的相对运动进行刀具更换，(1)刀具更换时间较长的(2)工作台的有效使用面积较小，特征：27叉子，28，双刀库机器人工具、和自动换刀所用的刀具刀柄形状为圆柱形和圆锥形。29，6.3.4换刀机器人、自动换刀数控机床、机械手的形式多样、一般形式。一臂单爪旋转机器人手臂，徐璐旋转其他角度。都可以换成单爪装卸刀。30，2单臂双爪旋转机器人手臂，一只爪从主轴上移除“旧剑”，另一只爪从鞘中取出“新剑”，送到主轴上，剑更换时间比单爪旋转机器人少。三臂旋转机器人手臂，两爪同

11、时抓住鞘和主轴的工具，旋转180度后，工具可以放回鞘，安装在主轴上。刀具更换运动顺序如图所示，是31，32，4对机器人，牙齿机器人相当于两个单臂单爪机器人，徐璐配合进行自动刀具交换。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视电视剧)，一个机器人从主轴上移除旧刀，将其送回工具库，另一个机器人从库中取出新刀，放入机床主轴。5臂往复交叉机器人手臂，一只手臂从主轴上取出旧刀，另一只手臂从刀片库中取出新刀，安装在主轴上，整个机器人可以沿着轨道直线移动或绕轴旋转。6臂端面夹紧机器臂，牙齿机器臂夹紧刀柄的两个端面换向器，以前都是通过夹紧刀柄的外部圆形表面来抓住工具。33，6.3.5爪，

12、爪抓工具后，必须具备锁刀功能，在换刀过程中不要掉刀或扔工具。机器手臂松动时，鞘的爪起刀柄的作用和爪的作用。34，6.3.6结构原理，1手动和半自动旋转刀柄，1)手动旋转刀柄，35，2)半自动旋转刀柄，床身三角形导轨和轨道纵向进给运动。36、CNC车床使用的刀架是最简单的自动刀具更换装置之一。2自动转换刀具，对于CNC车床，在加工过程中刀尖位置不能手动调整，具有可靠的定位方案和合理的定位结构，具有尽可能高的重复定位精度(通常为0.001-0.005mm)。1)四字旋转刀架，一般经济型数字车床中使用的螺旋升降机四字自动刀架，适用于轴零件加工，如下图所示。37，刀具提升，刀柄旋转，刀柄压缩，4向旋转

13、刀柄转换过程，38，2) CNC车床12个刀具位的液压旋转刀柄结构图表，具有39，3刀具库的自动刀具更换系统，1)目的：配置，以满足复杂部件的加工工艺古道集中要求2)。3)格式：磁盘库链磁带仓复选框磁带仓，4)三个茄子通用刀具更换设备，(1)在刀具库和主轴(或刀柄)之间直接换刀的自动刀具更换设备，(2)使用机器人在刀具库和主轴之间换刀的自动刀具更换设备，(3)使用机器人和刀架符合刀具库的机床自动换刀过程基本上，这些自动换刀装置是转换塔转换装置和刀具库转换装置的组合。如上几个茄子自动工具交换机所示，鞘的驱动方式一般采用液压和传记两种茄子方式。小型刀库可以直接用蜗轮驱动，大型刀库需要链条传动。42

14、，6.3.7旋转机构和位置机构设计，1旋转机构设计，常用旋转机构包括：1)液压(或气动)驱动活塞齿条齿轮旋转机构2)圆柱凸轮步进旋转机构3)伺服电动刀架旋转，43，调速范围大，运动平稳，结构尺寸小，制造容易，应用比较广泛。旋转角度的大小调整可由活塞杆的限制块调整。液压驱动功能：结构简单，速度可调，但运动不稳定，冲击。结构尺寸，推力小。气动驱动特性：应用场所：一般用于非金属切削的自动化机器和自动线的旋转机构。1)液压(或气动)驱动活塞机架齿轮旋转机构，44，2)圆柱凸轮步进旋转机构，旋转速度和精度低的运动特性可以自由设计。制造比较困难，费用高，结构尺寸规模大。特征：牙齿旋转机构可以控制系统的逻辑

15、电路或PC程序，自动选择旋转方向，从而减少旋转辅助时间。应用：由45，3伺服电动机驱动的刀架旋转，在现代技术中，可以用DC(或AC)伺服电动机驱动蜗杆、蜗轮(消除间隙)。46，2位置机构设计、圆柱销和斜销定位时容易发生间隙，因此，当前刀柄的定位机构中经常使用锥形销定位和端齿板块定位。1)端齿轮定位，端齿轮定位由两个齿形相同的端齿轮啮合。啮合时，每个齿的误差徐璐抵消，起到误差均匀化的作用，位置精度高。齿形角一般具有90和60，47，48，2)端板定位的特点，(1)定位精度高的齿板一般为3，最大为0。4以上，一对锯齿板啮合时，起自动定心作用。(2)重复位置精度对应于多齿啮合中上下齿重复执行对的研究，执行精度越高，重复位置精度越高。(3)位置刚度和载荷力大的两个齿啮合在一起。因为齿的强度高，普通齿数不小于90，齿面啮合长度不小于60，位置刚度好，载荷力大小。49，6.3.8链条杂志的构成，1型，正方形链条杂志的典型结构图，链条杂志目前最常用，由一个活动链轮驱动带刀片的链条。常用链格式包括：(1)带导向轮的SK04型链、(2)HP型链、50、(1)带导向轮的SK04型链，以及(51、(2)HP型链。牙齿链是套筒链。选择时，必须确定刀柄编号和钉子类型、刀柄间距、位置安装位置和刀柄看板位置。52