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1、三江学院本科生毕业设计(论文)题 目咼职 院(系)机械制造及自动化专业学生姓名学号 G085152013指导教师职称起讫日期目录摘要3绪论4第一章 数控回转工作台1.1 数控回转的介绍11 数控回转工作台的原理612 设计准则.10 第二章 双轴工作台的总体的方案21 样本的选择.1122 双轴的工作台方案拟定12 第三章 双轴工作台的主要零件的设计3. 1 底板143. 2定心轴143. 3 轴承的选用.153. 4 为何回转台要用蜗轮副传动17 注意事项22 结论23参考材料24致谢25摘要数控车床今后将向中高档发展,中档采用普及型数控刀架配套, 高档采用动力型刀架。兼有液压刀架、伺服刀架
2、、立式刀架等品 种,预计近年来对数控刀架需求量奖大大增加。但是数控回转工 作台更有发展前途,它是一种可以实现圆周进给和分度运动的工 作台,它常被使用于卧式的镗床和加工中心上,可提高加工效率, 完成更多的工艺,它主要由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作 台等部分组成,并可进行间隙消除和蜗轮加紧,是一种很实用的 加工工具。本课题主要介绍了它的原理和机械结构的设计,不对 以上部分运用AUTOCAD作图,最后是对数控工作台提出的一 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
3、计思想,掌握 工程设计的一般程序、规范和方法。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、参 阅文献、外文资料的阅读和翻译、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
4、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 专研、勇于探索、具有创新意识和团队协作的工作作风。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 发展趋势是:1. 在规格上将向两头延伸,即开发小型和大型转台;2. 在性能上将研制以钢为材料的蜗轮,大幅度提高工作台转 速和转台的承载能力;3. 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 来越多的被要求配备第四轴或第五轴,以扩
5、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 600 台左右。预计未来 5年,虽然某些行业由于产能过剩、受到宏观调控 的影响而继续保持着较低的行业景气度外,部分装备制造业将有 望保持较高的增长率,特别是那些国家产业政策鼓励振兴和发展 的装备子行业。作为准备制造业的母机,普通加工机床将获得年 均 15%20% 的稳定增长。第一章 数控回转工作台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X、Y、Z三个坐标轴联动,从而加工 出各种球、圆弧曲线等。回转工作台可以实现精确的自动分度, 扩大了数控机床加工范围。1.1 数控回转工作台的原理数控回转工作台主要用
6、于数控镗床和铣床,其外形和通用工 作台几乎一样,但它的驱动是伺服系统的驱动方式。它可以与其 他伺服进给轴联动。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1 一蜗杆 2 一蜗轮 3 、4 一夹紧瓦 5 一小液压缸 6 一活塞 7 一弹簧 8 一钢球 9 一底座 10 一圆光栅 11、12 一轴承蜗杆1 传给蜗轮2。为了消除蜗杆副的传动间隙,采用了双 螺距渐厚蜗杆,通过移动蜗杆的轴向位置宋调整间隙。这种蜗杆 的左右两侧面具有不同的螺距,因此蜗杆齿厚从头到尾逐渐增 厚。但由于同一侧的螺距是相同的
7、,所以仍然可以保持正常的啮 合。当工作台静止时,必须处于锁紧状态。为此,在蜗轮底部的 辐射方向装有 8 对夹紧瓦 4 和 3,并在底座 9 上均布同样数量的 小液压缸5。当小液压缸的上腔接通压力油时,活塞6 便压向钢 球 8 ,撑开夹紧瓦,并夹紧蜗轮 2 。在工作台需要回转时,先使 小液压缸的上腔接通回油路,在弹簧7 的作用下,钢球 8抬起, 夹紧瓦将蜗轮松开。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 12 及双列向心圆柱滚子轴承 11 保持准确的回转中心。数控 回转工作台的定位精度主要取决于蜗杆副的传动精度,因而必须 采用高精度蜗杆副。在半闭环控制系统中,可以在实际测量工作
8、台静态定位误差之后,确定需要补偿角度的位置和补偿的值,记 忆在补偿回路中,由数控装置进行误差补偿。在全闭环控制系统 中,由高精度的圆光栅 10 发出工作台精确到位信号,反馈给数 控装置进行控制。回转工作台设有零点,当它作回零运动时,先用挡铁压下限 位开关,使工作台降速,然后由圆光栅或编码器发出零位信号, 使工作台准确地停在零位。数控回转工作台可以作任意角度的回 转和分度,也可以作连续回转进给运动。分度工作台只能完成分度运动,不能实现圆周进给。分度工 作台的分度只限于某些规定的角度。鼠齿盘式分度工作台是一种 应用很广的分度装置。鼠齿盘分度机构的向心多齿啮合应用了误 差平均原理,因此能获得较高的分
9、度精度和定心精度,其分度精 度可以达 13。Xra7HI 凰謝魁式分麼I fVfJ图 8-25 是某数控铣床的鼠齿盘式分度工作台。鼠齿盘式分度工作台是由工作台面、底座、压紧液压缸、鼠 齿盘、伺服电动机、同步带轮和齿轮转动装置等零件组成。鼠齿 盘是保证分度精度的关键零件,每个齿盘的端面带有数目相同的 三角形齿,当两个齿盘啮合时,能够自动确定周向和径向的相对 位置。鼠齿盘式分度工作台作分度运动时,其工作过程分为三个步 骤:(1) 分度工作台抬起 数控装置发出分度指令,工作台中央的压紧 液压缸下腔通过油孔进压力油,活塞向上移动,通过钢球将分度 工作台抬起,两齿盘脱开。抬起开关发出抬起完成信号。(2)
10、 工作台回转分度 当数控装置接收到工作台抬起完成信号后, 立即发出指令让伺服电动机旋转,通过同步齿形带及齿轮带动工 作台旋转分度,直到工作台完成指令规定的旋转角度后,电动机 停止旋转。(3) 分度工作台下降,并定位夹紧 当工作台旋转到位后,由指令 控制液压电磁阀换向使压紧液压缸上腔通过油孔进入压力油。活 塞带动工作台下降,鼠齿盘在新的位置重新啮合,并定位夹紧。 夹紧开关发出夹紧完成信号。液压缸下腔的回油经过节流阀,以 限制工作台下降的速度,保护齿面不受冲击。鼠齿盘式分度工作台作回零运动时,其工作过程基本与上相 同。只是工作台回转挡铁压下工作台零位开关时,伺服电动机减 速并停止。鼠齿盘式分度工作
11、台与其他分度工作台相比,具有重复定位 精度高、定位刚度好和结构简单等优点。鼠齿盘的磨损小,而且 随着使用时间的延长,定位精度还会有进一步提高的趋势,因此 在数控机床上得到了广泛应用。1.2 设计准则我们的设计过程中,本着以下几条设计准则: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) 创造有利的载荷条件5) 预测意外载荷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) 零件与整体之间精度的选择11) 功能设计应适应制造工艺和降低成本的要求第二章 双轴工作台的总体方案2.1 样本选择样本选的
12、是:数控回转工作台:高精度球面蜗轮副。蜗杠见图一21。一.主要用途和工作原理1 主要用途:数控转台事单轴交流伺服控制的高科技装置。 它主要用于三坐标,立式加工中心,数控铣床。镗床等连 接为第四轴扩大数控机床功能,同时业可用于普通铣床。 镗床。钻床。作为高精度的 自动分度装置,提高加工精度, 减少加工工时。2 工作原理:由系统发出信号给交(直)流伺服电机,通过 同步齿形带传给高精度蜗轮副,带动工作台旋转。实现精 确分度。二主要特点1用伺服电机驱动的 高精度的蜗轮副的传动装置,由半闭环数 控系统控制,可实现任意角度的分度控制。2转动链短。蜗轮副精度高。分度精度高。3制动扭矩大,刚性好 ,制动后可进
13、行任意分度下的 铣削加工,也可在较低切削扭矩下 ,连续铣削加工回转件。4可在一次装夹后,对单个零件多个面。或多个零件多个面进 行加工。5数控回转工作台,可以由数控机床数控系统控制,参与数控 机床的联动,也可用于独立的 数控系统控制,按要求编程控制 其循环2. 2双轴的工作台方案拟定:一立式一卧式两个相同花盘直径为375mm的回转工作台。产品的主要技术参数序号项目1752252753253751花盘直径(mm) 1752252753253752中心高(卧式)(mm) 1551702172403653工作台面高(立式)(mm) 2002373003263284蜗轮副传动比5总传动比6电机最高转速(
14、r/min) 200020002000200020007工作台最高转速 (r/min)11111111118立式承载能力(kg) 1802203204005009卧式承载能力(kg) 8012018025025010重量(kg) 608516023026511主轴前端锥度双轴工作台的结构装配图如图:图 SS-1 双轴工作台的工作原理选用二个花盘直径为 375mm 的回转工作台。在一个为1200mm 的底板上为 01 号图标。把 1 号回转台放在 02 号的盖板上固定在01号底板用8个M12X50螺丝和两个8X20销子固定,通过蜗轮副转动带动 04 号定心轴转动。此时,04 号定位轴和09 号转台支架连接,并有8个T型槽螺钉和1号回转台花盘的T型 槽固定。将2号回转台后面(有定位键那面),用8个M16X70 螺丝固定。在用10号转台底板9个M16X50螺丝和2个12X60 的锥销固定2号工作台的底面。用 08右支架来支撑02号工作台。 用06号端盖上的8个m12X55的螺丝来固定09支