数控回转工作台的结构设计

--PAGE5-摘 要高档采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，预计近年来对数控刀架需求量将大大增加。但是数控回转工作台更有AUTOCAD做图,最后是对数控回转工作台提出的一点建议。关键词：数控回转工作台齿轮传动蜗杆传动间隙消除蜗轮加紧AbstractNumericalcontrolthereisinthefuturelathetoinwilldevelop,themiddle-gradetoadoptpopularnumericalcontrolkniferestformacompleteset,adoptthemotiveforcetypekniferesttop-grandly,havesuchvarietiesaskniferestofhydraulicpressure,servokniferest,verticalkniferest,etc.concurrently,itisestimatedthatwillincreasetonumericalcontrolkniferestdemandgreatlyinrecentyears.ThedevelopmenttrendoftheNumericalcontrolrotarytableis:Withthedevelopmentofnumericalcontrollathe,numericalcontrolkniferestbegintochangeonehundredsheets,electricliquidisiturgeandurgedirectiondevelopwhilebeingservotomakeupfast.Someoriginallydesignandisitcontinueelectricitytousetofourworkerlocationverticalelectronicmachineryofkniferestmainly-exposedtocontrolsystemcontrolsomedesigns.AnduseAUTOCADtopursuetotheabovepart,haveamoreocularknowledgeofelectronickniferest.ThelastpropositionhasputthesuggestionandmeasuretoNumericalcontrolrotarytable.Keyword：Numericalcontrolrotarytable； GeardriveWormdrive；Gapelimination； Thewormgearstepsup.目 录目 录绪论 3第一章：数控回转工作台的原理与应用 4数控回转工作的原理 4设计准则 5主要技术参数 5本章小结 5第二章：数控回转工作台的结构设计 6传动方案的确定 6齿轮传动的设计 7电液脉冲马达的选择及运动参数的计算 9蜗轮及蜗杆的选用与校核 10蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 12轴的校核与计算 13弯矩组合图 14根据最大危险截面处的扭矩确定最小轴径 14齿轮上键的选择及校核 15轴承的选用 15本章小结 16第三章 数控技术发展趋势 16性能发展方向 16功能发展方向 17体系结构的发展 18智能化新一PCNC数控系统 19第四章 总结 19致谢 20参考文献 20说明：绪 论毕业设计主要是培养学生综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。而高职类学生更应侧重于从生产的第一线获得生产实际知识和技能，获得工程技术经用性岗位的基本训练，通过毕业设计，可树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。使学生进一步巩固和加深对所学的知识，使之系统化、综合化。培养学生独立工作、独立思考和综合运用所学知识的技能，提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，从而扩大、深化所学的专业知识和技能。培养学生的设计计算、工程绘图、实验研究、数据处理、查阅文献、外文资料的阅读与翻译、计算机应用、文字表达等基本工作实践能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。使学生学会初步掌握解决工程技术问题的正确指导思想、方法手段，树立做事严谨、严肃认真、一丝不苟、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识和团结协作的工作作风。本次毕业设计主要是解决数控回转工作台的工作原理和机械机构的设计与计算部分，设计思路是先原理后结构，先整体后局部。目前数控回转工作台已广泛应用于数控机床和加工中心上，它的总的发展趋势是：1转台的承载能力；在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。数控转台的市场分析：随着我国制造业的发展，加工中心将会越来越多地被要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范围。估计近几年要求配备数控转台的加工中心将会达到每年600台左右。515％－20％左右的稳定增长。第一章引言数控机床简介数控机床是数字控制机床（Computernumericalcontrolmachinetools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯机并加工零件。数控机床一般由下列几个部分组成：●主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。数控机床（显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。●驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。 当几个进给联-6---PAGE8-时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。●辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。●编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都有飞速发展。主机，是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。（CRT并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。辅助装置指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。编程及其他附属设备：可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。数控机床的特点数控机床具有高速、高效、高精度、高可靠性等优点，并且机床结构趋于模块化、数控功能专门化。开放式数控系统的出现，使数控技术的应用更加迅速地发展。由于螺旋锥齿轮加工原理上的复杂性，使其机床结构设计和加工参数调整特别困难，实现螺旋锥齿轮加工数控化，是螺旋锥齿轮制造技术的发展重点。数控技术的应用将极大简化机床结构和加工调整，目前仍只有少数国家拥有该方面技术，国内在这方面研究仍处于探索阶段，因此开展螺旋锥齿轮数控加工研究具有重要理论意义和实际意义。本课题的工作是对一台普通立式铣床进行数控改造，使之成为能够进行螺旋锥齿轮数控加工方法研究的原型机。进行了机床测绘、三维建模以及结构改造设计，设计了一台新型数控回转工作台，并建立以多轴控制卡为中心的一套开放式数控系统和软件控制平台。第二章数控回转工作台的原理与应用数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称为数控机床的第四轴：回转工作台可以与XYZ数控回转工作台数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床，其外形和通用工作进给轴联动。图8-24为自动换刀数控镗床的回转工作台。它的进给、分度转位和定位锁紧都是由给定的指令进行控制的。工作台的运动是由伺服电动机，经齿轮减速后由-9---PAGE18-1一蜗杆 2一蜗轮 34一夹紧瓦 5一小液压缸 6一塞 7一弹簧8一钢球 9一支座 10一光栅 1112一轴承所以仍然可以保持正常的啮合。843，并在底座968，撑开夹2。在工作台需要回转时，先使小液压缸的上腔接78回转工作台的导轨面由大型滚动轴承支承，并由圆锥滚柱轴承121110发出工作台精确到位信号，反馈给数控装置进行控制。可以作连续回转进给运动。设计准则我们的设计过程中，本着以下几条设计准则1）分析原理和性能判别功能载荷及其意义预测意外载荷创造有利的载荷条件提高合理的应力分布和刚度重量要适宜应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸根据性能组合选择材料零件与整体零件之间精度的进行选择功能设计应适应制造工艺和降低成本的要求主要技术参数回转半径：500mm重复定位精度：0.005mm0.75kw3000rpm（5）总传动比：72.5（6）最大承载重量100㎏本章小结主要简单介绍毕业设计题目（数控回转工作台）和其发展概况，设计背景、工作原理、设计参数也作了进一步的说明。第三章：数控回转工作台的结构设计传动方案的确定数控回转工作台的作用是给多功能数控铣床提供需要的转动自由度。常规的数控回转工作台仅提供一个绕工件轴线转动，但螺旋锥齿轮的加工过程中，需要调整多个参数，若采用这样的转台，则每次调整参数都必须重新布置转台的位置，且这种布置精度受外界因素影响较大，不利于实现自动化数控加工。另外这种转台功能单一，不适合复杂曲面的加工。因此为了很好的体现多功能数控铣床的功用，我们设计了一种新型结构的数控回转工作台，它具有三个转动自由度，不仅能提供工件主轴的回转运动，而且能使工件回转轴在上半球内任意定位，便于调整工件的加工位置。由于所设计的数控回转工作台是安放在改造后的数控铣床的横向移动滑台上，其结构尺寸受到机床结构的限制，高度在500mm左右，直径不能超过400mm。整个数控转台由转台、连接体、齿轮、轴承座等组成。步进电机的原理步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的频率。步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。Mjmax选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要传动方案传动时应满足的要求数控回转工作台一般由原动机、传动装置和工作台组成，传动装置在原动机和工作台之间传递运动和动力，并可实现分度运T台，传动装置由齿轮传动和蜗杆传动组成。合理的传动方案主要满足以下要求：动形式的要求。工作条件的要求：例如工作环境、场地、工作制度等。工作性能要求：保证工作可靠、传动效率高等。结构工艺性要求；如结构简单、尺寸紧凑、使用维护便利、工艺性和经济合理等。传动方案及其分析数控回转工作台传动方案为：电液脉冲马达——齿轮传动——蜗杆传动——工作该传动方案分析如下：齿轮传动承受载能力较高，传递运动准确、平稳，传递功率和圆周速度范围很大，传动效率高，结构紧凑。蜗杆传动有以下特点：1000的，因此，传动平稳，噪声低。可以自锁当蜗杆的导程角小于齿轮间的当量摩擦角时，0.7-0.80.4动放在传动系统的低速级，传动方案较合理。同时，对于数控回转工作台，结构简单，它有两种型式：开环回转工作台、闭环回转工作台。两种型式各有特点：开环回转工作台 开环回转工作台和开环直线进给机构一样，都可以用点液脉冲马达、功率步进电机来驱动。闭环回转工作台闭环回转工作台和开环回转工作台大致相同，其区别在于：闭环回转工作台有转动角度的测量元件（圆光栅作，使转台分度定位精度更高。齿轮传动的设计由于前述所选电机可知T=2.39N.M传动比设定为i=3，效率η=0.97工作日安排每年300工作日计，寿命为10年。选择齿轮传动的类型根据GB/T10085—1988的推荐，采用直齿轮传动的形式。选择材料考虑到齿轮传动效率不大，速度只是中等，故蜗杆用45号钢；为达到更高的效率和更好的耐磨性，要求齿轮面，硬度为45-55HRC。按齿面接触疲劳强度设计传递转矩T1=9.55106P1/N1=（9.55X1060.75/3000）=2.39N.M载荷系数K：因载荷平稳，由表6-6取K=1.2齿宽系数ψd:由表6-7取ψd=1许用接触压力H=i:i=3将以上参数代入公式D1≥32.88mm确定齿轮的主要参数与主要尺寸1）齿数取Z1=22，则Z2=i×Z1=3×22=66,取Z2=66。2）模数m=d1/Z1=32.88/22=1.49mm,取标准值m=1.5。α=m/2(Z1+Z2)=60.5mm其他主要尺寸分度圆直径：d1=mZ1=1.5x22=33mm,d2=mZ2=1.5x66=99mm齿顶圆直径：da1=d1+2m=33+2x1.5=36mm,da2=d2+2m=99+2x1.5=102mm齿宽：b=ψdd1=0.6x33=19.8mm,取b2=b1+(5-10)=25-30mm,取b1=30mm。校核齿根弯曲疲劳强度复合齿形系数Ys：由x=0（标准齿轮）及Z1Z2查图6-29YFS1=4.12，YFS2=3.96则δ＜［δF1］δf2=δf1YFS2/YFS1=(74.6x3.96/4.12)Mpa=71.70MPa＜［δF2］弯曲强度足够。确定齿轮传动精度齿 轮 圆 周 速 度 v=d1n π/(60x1000)=3.14x72.5x970/(600x1000)=3.68m/s由表6-4确定第Ⅱ公差组为8级。第Ⅰ、Ⅱ公差组也定为8级，齿厚偏差选HK齿轮结构设计小齿轮 da1=33mm采用实心式齿轮大齿轮 da2=99mm 采用腹板式齿轮电液脉冲马达的选择及运动参数的计算许多机械加工需要微量进给。要实现微量进给，步进电机、直点：●直接采用数字量进行控制;●转动惯量小，启动、停止方便；●成本低；●无误差积累；●定位准确；●低频率特性比较好；●调速范围较宽；采用电液脉冲马达为驱动单元，其机构也比较简单，主要是变加一个脉冲转过一个脉冲当量；但由于其脉冲当量一般较大，如细分驱动技术。电液脉冲马达电机