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1、南 昌 工 程 学 院毕 业 设 计 (论 文)机械与电气工程学院 系（院）机械设计制造及其自动化 专业毕业设计（论文）题目 数控回转工作台设计 完成日期 2013 年 5 月 2 日数控回转工作台设计NC rotary table design 总计 毕业设计（论文） 34 页 表 格 5 个 插 图 16 幅 摘要数控机床在机械行业中扮演的角色越来越重要。特别是数控机床朝着大功率、高速度、高精度、高稳定性的方向发展，其可靠性已成为衡量其性能的重要指标。而数控回转工作台作为数控机床中不可或缺的部件，其精度已直接影响到机床的整体性能。为了提高效率，扩大机床制造范围，数控机床除了做三轴直线进给运
2、动之外，通常还需要用数控回转工作台来做加工的圆周运动。由此来满足自动改变工件相对主轴的位置，让机床更好的对工件各个面的加工。配合数控系统的控制，数控回转工作台可以有效提高生产率，消除人为误差，提高加工精度。数控回转工作台主要是应用于数控铣床与数控镗床或加工中心，它主要是用于对板类、箱体等类似工件的不间断回转加工和多面加工。本次主要设计方向是数控铣床中的数控回转工作台，我们对主要的零件进行了结构功能设计。装配图、零件图用CAD软件绘制。 关键词：数控铣床 数控回转工作台 蜗杆传动 Abstract The NC machine is playing an increasingly importa
3、nt role in mechanism manufacture. The reliability is the main signal to measure its performance with the tendency of high power, high speed, high fidelity and high stability. However, the NC rotating table, as an inevitable part of NC machine, has affected its overall performance directly because of
4、 its high fidelity. In order to improve the optional efficiency and expand the technology scope of NC machine, the feed movement must follow X, Y, and Z coordinate axes as well as being accomplished by NC rotating table to finish its circular feed movement, to reach a purpose that enable the indexin
5、g automatically to change the position of machining work pieces with related spindle, and finally make the surface machining conveniently. Besides, improving productivity and machining fidelity, eliminating artificial errors, can also be realized when the NC rotating table is in conjunction with the
6、 control of NC system. It is, available to rotating and multi-faced machining, floor parts and boxes parts, mainly applied in NC milling machines and boring machines. The topic in my essay is primarily designed for NC rotating table of milling machines with key parts designing and checking, using th
7、e auto CAD software to render assembly drawing and parts drawing.Key Words: NC milling machines; NC rotating table; Worm transmission目录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1概述11.2数控回转工作台的发展及展望11.3数控回转工作台的原理21.4 设计要求及主要参数3设计准则3本次设计中的一些主要参数4第二章 数控回转工作台的结构设计52.1设计工作台的基本要求52.2数控回转工作台传动方案的选择52.3电机的选择6选择步进电机的注意事项6电机的参数计
8、算72.4齿轮的设计9齿轮材料确定9齿轮强度计算10尺寸计算13齿轮结构设计142.5蜗轮蜗杆设计152.6联轴器的选择182.7 输入轴的设计192.7.1 轴上参数计算192.7.2 输入轴结构设计232.8 蜗杆轴的设计232.8.1 轴参数设计232.8.1 轴强度的校核26涡轮轴结构设计262.9轴承的选择272.10箱体结构设计27箱体结构27箱体参数设计29总结31参考文献32附录33致谢34第一章 绪论1.1概述数控铣床作为效率比较高的机械制造设备，现在应用的已经非常普遍了。在加工工件时，将工件装在回转台上，为了满足工件的加工需求，能给工件加工到更多的表面，除了一般机床都能进行
9、的三轴直线运动之外，还必须用回转工作台来给工件做回转运动。数控系统控制着工作台，去做各种需求的圆周运动。必要时它可以和其他的坐标轴一起联动，这样来加工复杂一点的零件。同时在精度的保证下，理论上可以实现任意角度、任意分度的转动。数控回转工作台的结构最常见的是用电机作为动力源，再者是齿轮传动来减速，最后是蜗轮蜗杆连接工作台，起到带动转动的作用。设计中回转精度是主要的参考对象。现在技术越来越先进，社会对回转工作台的要求也是很大。回转工作台分类可能会有很多，但是一般是可以分为两种，它们是数控回转工作台，还有就是分度台。数控回转工作台可以自动的运动加工，它的结构和市面上的一般机床的进给机构可能有点相似。
10、它们最主要的不同的地方在于一般机床是做直线运动的，但是数控回转工作台还可以做回转的运动。两种回转台从外表上看上去是差不多的，关键不同在于它们的内部。数控回转工作台又可以细分为两种，一种开环,另一种是闭环。开环与闭环结构上是看不出什么区别的，它们的区别在于闭环它多了一个角度测量的功能。这个测量功能会反馈和系统给的指令相互对比，选择闭环的话，工作加工的精度会高一些。1.2数控回转工作台的发展及展望目前国内数控机床可以说得到了快速的发展，近年来取得的进步也是非常明显不过了。尤其是国内的数控系统，从没有到现在的这么成熟。可以说我国的数控技术大有可为，不断在接近西方国家的先进技术。作为机床的主要组成部分
11、，回转工作台相对机床的各方面的性能来说是非常重要的。在未来数控回转工作台主要是向着两个极端发展，一个是开发小型转台，一个是大型转台。于此同时呢它在性能方面主要还是朝着以更强的以钢为材料的蜗轮，这样可以很大程度的增加工作台转动的速度，增加转台承担负载的能力。未来在设计形式上也是向着多轴一起联动的趋势前进。在不久的将来，我国机床的附件将会朝着高档的水平发展。不管是产品质量或是产品性能，都会慢慢跟上西方发达国家的水平。并不断地创新，走出自己的特色。加强对产、学、研的结合力度，从而走专业化生产道路，面向市场，满足数控机床发展的需求。1.3数控回转工作台的原理数控回转工作台应用最多的还是在这三个机床中，
12、它们分别是数控铣床、加工中心还有就是数控镗床了。与一般的工作台比较起来，在外形上我们很难发现它们会有怎样的不同，它们使用着不同的驱动。数控回转工作台是可以跟其他的伺服结合一起运动。图1-1 闭环内部结构1- 步进电机；2-主动齿轮；3-偏心环；4-从动齿轮；5-柱销；6-压块；7-螺母；8-锁紧螺钉、11-轴承盖、套筒；9-蜗杆；10-蜗轮；12、13-加紧瓦；14-压紧液压缸；15-活塞；16-弹簧；17-钢球；18-光栅；如下图1-1所示该结构图就是演示的闭环数控回转工作台的内部结构，这种工作台是由1电机作为动力元件的，然后2、4齿轮传动作为减速器的效果给电机减速。在用齿轮传动带动9蜗杆，
13、9与蜗轮10配合转动这就可以带动工作台转动了。通常消除反向间隙、传动间隙的方法有很多的，这里是用了偏心环3就能达到消除齿轮2、4之间的啮合侧隙的目的了。设计中为了实现蜗杆9、齿轮4连接在一起，其中间采用的是楔形拉紧圆柱销5。用这种连接方式的优点的是还可以减少各轴和轴套之间的配合间隙。回转台转角的位置是采用光栅18来进行测量的，它的测量结果会与指令信号相互比较。如果其中存在偏差，那么将偏差放大，然后由控制电机使其朝着降低偏差的方位回转，从而使工作台达到精确定位的目的，设计中对于台面的锁紧通过均匀分布的小油缸14达到目的。在其要加紧时，通过油缸上面的上腔注入压力油，从而使活塞15向下移动，然后钢球
14、17，来推开装置中的夹紧块12、13，从而使蜗轮处于夹紧状态。当回转台工作时，只需由数控系统来发指令，从而夹紧液压缸14，使其上腔的油回流到油箱，而钢球17此时在弹簧16弹力的作用下向上运动，然后夹紧块12、13会从蜗轮中松开，就在这时蜗轮就可以同回转工作台一起按系统的指令做回转运动。这个工作台的导轨面采用滚柱轴承来支承，并同时采用圆锥滚子轴承来确保正确的回转中心的位置。工作台是由镶钢滚柱导轨来支撑的，这样可以使回转台平稳的运动。1.4 设计要求及主要参数设计准则 将严格按照以下设计准则来完成本次设计： 1）创造性的利用所需要的物理性能 2）分析原理和性能 3）判别功能载荷及其意义 4）预测意外载荷 5）创造有利的载荷条件 6）提高合理的应力分布和刚度 7）重量要适宜 8）应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸 9）根据性能组合选择材料 10） 零件与整体零件之间精度的进行选择 11） 功能设计应适应制造工艺和降低成本的要求本次设计中的一些主要参数1、 回转精度：2、 第二章 数控回转工作台的结构设计2.1设计工作台的基本要求数控回转工作台一般是由三部分组成的，其中一部分是传动装置，另一部分是原动机，还有工作台。其中的传动装置主要是在其中传递运动，让工作台运转。合理的传动方案主要满足以下要求：（1）机械的
