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1、内蒙古工业大学本科毕业设计说明书学校代码： 10128学 号：201220102052 本科毕业设计说明书（题 目：数控回转工作台设计学生姓名：张英智学 院：机械学院系 别：机械系专 业：机械电子工程班 级：机电12-1指导教师：张兰挺 副教授二 一 六 年 六 月 摘 要 本次设计的数控回转工作台主要是与立式铣床配套使用，其精度直接影响到机床的性能。本次设计选择由步进电动机作为动力源，一级圆柱直齿轮减速器进行减速及传递转矩和转速，将其传递给蜗轮蜗杆机构来带动工作台进行回转加工工作。数控回转工作台与数控立式铣床结合使用可进行工件的分度和切削旋转，配合机床X、Y、Z三轴的直线运动可以扩大机床的加
2、工范围，来提高机床的工作效率。配合数控系统的控制，数控回转工作台可以有效提高生产效率，消除人为误差，提高加工精度。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CAXA软件绘制。关键词： 立式铣床 数控回转工作台 齿轮 蜗轮蜗杆Abstract The design of the NC rotary table is mainly with vertical milling machine , Its precision directly affects the performance of the machine. The design c
3、hoices the stepping motor as a power source. Level of cylindrical spur gear reduce of reduction and transmission torque and rotational speed, pass it to worm and worm wheel mechanism to drive the workbench rotary processing work. NC rotary table with NC vertical milling machine combined with the use
4、 of artifacts can be dividing and cutting rotation, cooperate with X,Y,Z three axis machine tool can expand the linear motion of the machine tool processing range, to improve the working efficiency of the machine tool. With NC system, the control of NC rotary table can effectively improve the produc
5、tion efficiency, eliminating human error, and improve the machining accuracy. The main design direction is the NC rotary table in CNC milling machine, structure and function of main parts of our design. Assembly drawing and part drawing drawn using CAXA software. Key Words: Vertical milling machine;
6、NC rotary table;Worm and worm gear;目录绪论1第一章 数控回转工作台的发展方向21.1数控回转工作台的发展及展望21.2数控回转工作台的原理21.3 设计要求及主要参数41.3.1设计准则41.3.2此次设计中的一些主要参数4第二章 工作台设计和零部件的选用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确定52.3电机的选择62.3.1脉冲电动机在选择时需要注意的事项62.3.2电机的参数计算72.4齿轮的设计92.4.1齿轮材料确定92.4.2齿轮强度计算92.4.3尺寸计算132.5蜗轮蜗杆设计142.5.1蜗轮蜗杆强度设计142.5.2 蜗
7、杆与蜗轮的参数162.6联轴器的选择172.7 输入轴的设计172.7.1 轴上参数计算172.8 蜗杆轴的设计212.8.1 蜗杆轴参数设计212.8.1 轴强度的校核23总结24参考文献25致 谢26内蒙古工业大学本科毕业设计说明书绪论 近年来社会的快速进步表现于机械行业是一个国家发展的最重要的决策，它不仅可以为新的科学技术和新产物的研发和机械制造带来了十分必要的前提，还是不可替代的经济快速发展行业。在当下数字控制回转工作台作为一种高效率、高精度、应用广泛的机床配备部件，在机械行业当中的使用频率已经完全取代了手动回转工作台。当加工毛坯料或大型机械部件时，将待加工零件装在工作台上，用卡盘卡住
8、固定。因为零件要做到多个外表面加工，由于过去的老式机床只能进行X、Y、Z三个方向进行直线进给运动，考虑到机械零件的精度和多表面的加工需求，我们需要使用数控回转台来进行圆周加工。数字控制作为当前和未来机械行业的发展方向，我们可以应用它来满足我们对于精度和减轻人力的多种需求，数控用于回转加工，同时和三轴一起进行方向进给，来满足我们对于机械零件复杂加工的需求。由于回转台加入了圆光栅，这样可以在保持了精度的原则下，来进行多角度、微量进给的回转加工。常用伺服电机来带动回转台运动，一级减速器来减缓速度，蜗杆和蜗轮机构带动工作台进行回转。 由于社会发展的快速进步与机械制造生产行业的飞速发展，数控回转台的供需
9、量也越来越大。但总体来说在结构上我们可以用两类来概括，数控回转工作台和分度台。回转台既能进行直线进给运动，还能进行圆周加工。在结构上和普通机床的工作台相类似。第一章 数控回转工作台的发展方向1.1数控回转工作台的发展及展望 随着国家的发展社会的进步，机械行业内机床发展前景良好，数字控制类机床的发展迅速，而且取得了巨大的成就。特别是在我们国家，数字控制技术得到了快速的发展，从无到有，越来越成功，技术层面不断的追赶世界发达国家的发展脚步，这让我们不断的前进、创造、创新。而数控回转工作台为机床制造业带来了新领域的高度，不但提高了精度，还减少了人为操作的时间，更能小范围加工零件，这是非常重要的发展过程
10、。 目前看来，未来的机电一体化发展有两个发展方向，其一是大型数控回转工作台，其二是小型的数控回转工作台。而且重要的是蜗轮蜗杆机构要提高强度，所以要选用性能好的钢材，蜗轮带动工作台运转。这样就可以将回转速度大大提高，就可以加工大型零件能承担更大的载荷。未来的回转工作台的发展趋势也一定是向着更多轴联动的结构方面演变。在机械行业当中，机床是其中一种最主要的生产设备。工作台作为数控类机床的配备部件不仅仅在加工精度上有所提高，在稳定性方面也比以前更加优异。 时代在进步，节奏在加快，在经济快速增长的大趋势下，我国机械行业的发展将会飞跃上更高的台阶。我想不论是在机床的稳定性能还是产品的质量和精度方面，都会不
11、断的与世界上其他的发达国家的脚步逐渐接近，并伴随着长时间的摸索与进展我们会逐渐赶超他们。随着时间的推移，创新和改变在一步一步地推动着我国机床行业的发展，我们国家机械行业的发展不仅要有自己的特色，而且要将产品、学术、科研相结合。面向市场，抓住机遇，要不停地进行创新革命，实现我国独有的产品创意。1.2数控回转工作台的原理 在目前的机械行业当中只有数控铣床、加工中心和数控镗床都应用回转工作台，并且这三种机床的使用最普遍。与其他的普通回转台相比起来，在外形上看来他们并没有什么区别，只是他们有不同的驱动，一种是手动回转，而数控回转工作台是与其他的数字控制驱动结合。图1-1 闭环内部结构1-进电机；2-主
12、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； 上图表达的就是数控回转工作台的内部零件结构和装配图，如图所示数控回转工作台由步进电动机1传递转矩和转速，经过2和4两个齿轮构成的一级减速器降低转速增大转矩。再由减速器大齿轮代工蜗杆轴9传递转速和转矩，蜗轮10和工作台通过螺钉连接，蜗杆带动蜗轮转动从而带动工作台进行回转工作。为了消除减速器结构中大小齿轮啮合之间的侧隙，在这里我们选用了偏心环3来消除齿轮齿侧间隙。在此次设计过程中为了连接齿轮和
13、轴，设计蜗轮轴一端定位轴间，另一端端盖定位，圆周方向用平键连接。这样既能准确定位还能减少零件装配复杂程度，同时可以减少轴和零件之间的配合间隙。在这里选用圆光栅18来测量回转工作台的转角精度达到精度加工的目的。圆光栅的测量数据会反馈回数控系统来控制步进电机旋转方向来减小转角偏差，这样会导致回转台进行精确定位。为了使其具有定位锁紧功能，在设计过程中加入了小液压缸14。 在不需要锁紧时，只需要数控系统将液压缸注入压力油推动活塞纵向移动，将压力传导至小钢球17下压弹簧，来推开下边安装的夹紧瓦12，来松开处于夹紧状态下的蜗轮结构，使工作台进行到工作状态。当需要锁紧时，只需要控制数控系统使液压缸中的液压油
14、返回到液压缸的油箱中，压力消失从而使弹簧恢复原位，这样夹紧瓦恢复原位夹紧蜗轮，使得工作台不能进行回转，达到锁紧的目的。 设计回转工作台环着心轴进行回转运动，用螺钉将工作台与心轴进行紧固达到共同回转的目的。并选用圆柱滚子轴承来进行心轴的支撑，在工作中为了保证工作台回转中心线偏差尽量小，这里采用圆锥滚子轴承来减小偏差，使得加工精度得到提高，并且使工作台可以平稳的进行圆周运动。1.3 设计要求及主要参数1.3.1设计准则 此次设计完全按照下列需求所进行： 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
15、刚度 7）重量要适宜 8）查找文献资料里面的公式进行数据计算 9）根据性能组合选择材料 10）选择高精度的零件进行装配 11）设计要降低成本并选用合适的工艺进行加工1.3.2此次设计中的一些主要参数1、 回转精度：2、 回转工作台直径255mm3、 电机脉冲当量0.9度/脉冲4、 配套主机为通用立式铣床，机械结构要保证与主机的组合关系第二章 工作台设计和零部件的选用2.1设计工作台的基本要求 目前市场上的数控回转工作台大多数都是由以下三大结构构成。首先是动力源，由步进电动机和联轴器构成的驱动装置也就是动力源。第二是由一级齿轮减速器和蜗轮蜗杆构成的减速传动装置，来传递转矩和转速使工作台正常进行回转工作。第三是工作台，安装待加工工件并确保定位精度。 以下是对设计传动方案提出的大致要求：（1）机
