爪机械手、单臂单爪回转式机械手、双机械手等等。 1．4．3自动换刀装置应当满足的基本要求
1）刀具换刀时间短。 2）刀具重复定位精度高。 3）足够的刀具储存量。 4）刀库占地面积小。 5）换刀安全可靠。
2.总体方案的确定
依据设计任务书，我们的任务是给XKA5032A/C数控立式升降台铣床设计安装合适的自动换刀装置。主要技术参数为：
1）刀库容量：4-6 2）选刀方式：顺序选刀 3）重复精度：?5\
XKA5032A/C数控立式升降台铣床主要由床身、升降台、工作台、立铣头、主传动、主变速、拉刀机构、液压系统、自动润滑系统、冷却系统、吊挂、电柜等部分组成。机床本身并不带自动换刀装置。自动换刀装置作为一套独立的、完整的机床部件，设计依据是该机床的型式、工艺范围及刀具的种类和数量等。 2.1XKA5032A/C数控立式升降台铣床及其主要参数
XKA5032A型数控立式升降台铣床是一种使用范围广泛的机床，根据用户要求，配置国内外（OSP-U10M、SIEMENS802D、华中Ⅰ号）先进数控系统，可手动或自动操作。它可以实现X、Y、Z三轴同时定位/直线插补，同时二轴圆弧插补。OPS全域绝对位置检测。每次开机无须回零，简化机床操作。尤其在发生停机、断电、更换程序等情况后再启动时不用整机回零，可以直接开机，方便操作。尤其方便不熟练操作工、繁忙操作工、电力不良等情况下的使用。可采用主程序、子程序进行编程，最小单位可选0.001mm。具有标准机床坐标系、工件坐标系，绝对值、增量可并用。各有50组刀具长度、半径长度补偿。彩色LCD中文显示，具良好人机对话窗口，系统具有160m存储容量，可进行程序编辑、管理，可用RS-232C接口、1.44软盘进行数据输入、输出, 便于加工程序的管理。可以对程序进行模拟加工，刀具轨迹跟踪及动画仿真、图形动画显示，记录运行时间及作业信息。
XKA5032A/C数控立式升降台铣床是北京第一机床厂生产的带有立铣头的立式铣床，为机电一体化结构，三坐标联动，是一种使用很广的机床，它可以使用各种圆柱铣刀、角度铣刀及端面铣刀完成直线铣削，组成各种往复循环和框式循环或按坐标位置加工孔，也可以铣削具有轮廓的零件，如凸轮、样板、模具、叶片、弧形槽
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等；该机床适用于机械制造的各种类部门，也适用于2.1.1其主要结构特点
军工部门。
1)主传动系统为7.5Kw的交流电动机通过弹性连轴器驱动主传动箱，主传动箱内有三组滑移齿轮,液压预选变速机构推动各滑移齿轮,组成18种转速,再传到铣头上的主轴，主传动箱内有电磁制动器,主轴制动迅速平稳。
2)进给系统 X、Y、Z三个座标的进给，都是由交流伺服电机驱动的。电机通过同步齿形带驱动滚珠丝杠，从而使部件沿导轨移动。伺服电机及其相应的速度控制单元和用于位置检测的脉冲编码器等均受控于数控系统；以完成各种进给运动。
同步齿形带可张紧以减少传动间隙，噪声亦可降低。
垂向电机是带制动器的，当断电时，垂向刹紧，以防止升降台因自重而下滑。
3)铣头上的立式主轴，有符合国际标准的(ISO)No.50锥孔，可安装标准的铣刀或铣夹头。主轴的轴向位置可调整，连同套筒一起作轴向伸出。主轴也可以连同铣头主体一起，在左右各45°范围内调整成倾斜位置。
4)刀柄采用标准XT50形式，可与万能铣床刀柄通用。 5)润滑系统
自动润滑站配以递进式分油器，对机床导轨副、滚珠丝杠副及齿轮副等进行自动的定时定量润滑，每次加油量和两次间的时间间隔都是可调的，力求保证每个润滑点的合理油量。
6)机床采用侧挂式电柜和吊挂式操纵站，机电一体，整体装运，安装方便，集中操纵但能又多位置操作。 7)半自动的装卸刀机构,安装在铣头的上方，通过两个按钮分别控制装刀和卸刀，方便而安全，即使主轴向外伸出，也不会影响刀具的装卸。 2.1.2其主要规格及技术参数
表一 机床主要规格及技术参数
参数名称 工作台面尺寸（长X宽） 工作台纵向（X）行程 工作台纵向（Y）行程 工作台纵向（Z）行程 主轴孔径 主轴端面至工作台面的距离
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单位 mm mm mm mm mm mm 数量 320 X 1320 780 300 380 29 70～450
主轴中心线至床身导轨面距离 定位精度及重复定位精度 主轴端部锥度 立铣头最大回转角度 主轴转速级数 主轴转速范围 工作台进给级数 纵、横向进给范围 垂向进给范围 纵、横向快进速度 垂向快进速度 主传动电动机功率 主传动电动机转速 工作台最大承载重量 主轴最大扭矩 机床外形尺寸（长X宽X高） 机床重量 该机床推荐使用的最大切削范围如下：
mm mm ISO r/min mm/min mm/min mm/min mm/min kw r/min kg N2m mm kg 350 ±0.015、±0.005 No.50 ?45° 18 30～1500 无级 6～3200 3～1600 6000 3000 7.5 1440 320 1000 1929 X 2055 X 2216 2800(3000) 铣切钢：钢的含碳量0.45%，抗拉强度600N/mm。铣刀直径?100mm，齿数4；
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铣切宽度50mm，铣切深度3 mm；主轴转速750 r/min，进给量750mm/min。 铣切灰铸铁：材料HT200，硬度HB150～225。铣刀直径?250mm，齿数14； 铣切宽度150mm，铣切深度3.7 mm；主轴转速47.5 r/min，进给量300mm/min
2.2初定其自动换刀装置的设计参数
在铣削轮廓时，为了保证一次连续地加工出全部表面，应选用半径小于工件最小轮廓半径的刀具，而在实际的生产加工中，常尽量选用直径较大的铣刀，因为大直径铣刀刚性好，耐用度高。由XKA5032A/C数控立式升降台铣床推荐使用的最大切削范围可知，当铣切钢时，铣刀直径为?100 mm。当铣灰铸铁时，铣刀直径达?250mm。
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因此，为了满足该机床的实际加工能力与生产情况，
在设计其自动换刀装置时，应该根据最大的刀具直
径来设计，即设计的换刀装置能交换?250mm的刀具。
初估最大直径刀具的重量为8kgf。 2.3确定其自动换刀装置的形式
数控机床的自动换刀装置的结构形式多种多样，选择何种形式，主要取决于机床的种类、工艺范围以及刀具的种类和数量等。
由于XKA5032A/C数控立式升降台铣床是一种使用范围较广的机床，且其可加工零件的精度要求也较高，比较上章介绍的几种换刀形式，决定选用带刀库的自动换刀形式。
带刀库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。存放刀具的刀库可
具有较大的容量，它既可以安装在主轴箱的侧面或上方，也可以作为独立部件安装在机床以外。
XKA5032A/C数控立式升降台铣床主轴箱上方没有好的安装位置，安装在机床外又要增加刀具运输时间，降低效率，所以安装在机床侧面最合适，有些部件交错的地方，作适当的调整。因为XKA5032A/C数控立式升降台铣床外形及其他性能参数等均与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，设计成由由盘式刀库和回转式双臂机械手组成。设计增加自动换刀装置后的XKA5032A/C数控立式升降台铣床的外观图如图1-1所示。
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图1-1 XKA5032A/C数控立式升降台铣床的外观图
3刀库的设计
刀库是带刀库自动换刀装置的主要部件之一，其容量形式、布局及具体结构对数控机床的性能有很大影响。
3.1确定刀库容量
决定刀库容量时，首先要考虑加工工艺的需要，同时还要调查分析同类型、相近规格的自动换刀机床的刀库容量及其发展趋势。由于带自动换刀装置的数控机床主要是在多品种、单件小批生产时使用，因而应根据广泛的工艺统计，依大多数工件加工时需要的刀具数来确定刀库容量。例如，对功能较为齐全的加工中心而言，它可承担多个工件的切削任务，因而要
配备刀具的种类和规格较多。通常，配备的刀具越多，机床能加工的比率也越高，但它们并不是成正比例关系。图3-1为刀库容量与能加工工件的比率统计曲线。
刀库储存量过大，导致刀库的结构庞大而复杂,影响机床总体布存量过小，则不能满足复杂零件的加工要求。因此，刀库容量应在合理的条件下，力图将一组类似的零件所需的全部刀具装入刀库，短每次装刀所需的装调时间。对自动换刀数控机床的刀库容量，有
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工件机床
局；储经济以缩关资