毕业设计(论文)-数控回转工作台设计 (3).doc
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1、摘 要数控车床今后将向中高挡发展,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、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,并对以上部分运用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Abstr
2、actNumerical control there is in the future lathe to in will develop, the middle- grade to adopt popular numerical control knife rest form a complete set, adopt the motive force type knife rest top-grandly, have such varieties as knife rest of hydraulic pressure, servo knife rest, vertical knife res
3、t, etc. concurrently, it is estimated that it will increase to numerical control knife rest demand greatly in recent years. The development trend of the Numerical control rotary table is: With the development of numerical control lathe, numerical control knife rest begin to change one hundred sheets
4、 , electric liquid is it urge and urge direction develop while being servo to make up fast. Some originally design and is it continue electricity to use to four worker location vertical electronic machinery of knife rest mainly- exposed to control system control some designs. And use AUTOCAD to purs
5、ue to the above part, have a more ocular knowledge of electronic knife rest. The last proposition has put forward the suggestion and measure to Numerical control rotary table.Keywords:Numerical control rotary table;Gear drive;Worm drive;Gap eliminati- on;The worm gear steps up.目 录摘 要IAbstractII绪 论1第
6、1章 数控技术发展趋势41.1 性能发展方向41.2 功能发展方向51.3 体系结构的发展61.4 智能化新一代PCNC数控系统71.5 本章小结7第2章 数控回转工作台的原理与及其组成82.1 数控回转工作台工作的原理82.2 数控回转工作台主要的组成部分92.3 本章小结11第3章 数控回转工作台总体结构设计123.1 主要技术参数及其基本要求123.1.1 技术参数123.1.2 基本要求123.2 传动方案的确定123.2.1 传动方案传动时应满足的要求123.2.2 传动方案及其分析133.3 步进电机的原理143.4 电液脉冲马达的选择及运动参数的计算153.4.1 确定电机转速1
7、6第4章 主要零部件的设计174.1 齿轮传动的设计174.1.1 选择齿轮传动的类型174.1.2 选择材料174.1.3 按齿面接触疲劳强度设计174.1.4 确定齿轮的主要参数与主要尺寸184.1.5 校核齿根弯曲疲劳强度194.1.6 确定齿轮传动精度204.1.7 齿轮结构设计204.2 蜗轮及蜗杆的选用与校核204.2.1 选择蜗杆传动类型214.2.2 选择材料214.2.3 按齿面接触疲劳强度设计214.3 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸234.3.1 蜗杆234.3.2 蜗轮234.3.3 校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度244.4 轴的校核与计算254.4.1 画出受力简图254.
8、4.2 画出扭矩图254.4.3 弯矩图264.5 弯矩组合图264.6 根据最大危险截面处的扭矩确定最小轴径264.7 齿轮上键的选取与校核264.8 轴承的选用274.8.1 轴承的类型274.8.2 轴承的游隙及轴上零件的调配274.8.3 滚动轴承的配合274.8.4 滚动轴承的润滑274.8.5 滚动轴承的密封装置284.8.6 滚动轴承的寿命计算284.9 本章小结29结 论30致 谢31参考文献32III绪 论数控回转工作台是各类数控铣床和加工中心的理想配套附件。以水平方式安装于主机工作台面上,工作时,利用主机的控制系统或专门配套的控制系统,完成与主机相协调的各种加工的分度回转运
9、动。 将其安装在机床工作台上配置第四轴伺服电机,通过与X,Y,Z三轴的联动来完成被加工零件上的孔,槽及特殊曲线的加工。随着现代加工要求的不断曾多,现在很多的国内外的商家也都研发和生产了一些带有回转功能的数控机床,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。德国生产的大部分是双轴可倾斜式转台,5轴联动使用直驱的较多,高转速,高精度。大部分的国内外生产的数控机床都具有很精确的角度定位,正反转的控制。在规格上将向两头延伸,即开发小型和大型转台;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;在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。在现有的三坐标联动数控机床的工
10、作台上再增加一个具有两个旋转自由度的数控回转工作台,将其安装在原有的工作台上,与原有的工作台成为一个整体,成为一个多自由度的回转工作台,即双回转数控工作台。再通过对数控系统的升级,使该机床成为五坐标联动的数控机床。这样的双回转数控工作台不仅可以沿X、Y、Z方向作平行移动,在A、B两轴能同时运动,且能随时停止,在A轴上能够在一定角度内连续旋转,在B轴上可以做360度的连续旋转。不仅可以加工简单的直线、斜线、圆弧,还可适应更复杂的曲面和球形零件的加工,由文献12,13可知。数控车床正向着中高挡发展,中档采用普通型数控刀架配套,高档采用动力型刀架,兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种,大部分的数控
11、机床都是在刀架上进行了很多的改进,而在数控的工作台上做回转的则是很少的。而随着社会的不断发展人们对加工表面的复杂性的不断提高,对机床的要求也越来越高,所数控回转工作台式非常必要的。通过本次的设计可提高加工效率,完成更多的工艺,满足更多的加工要求。为加工中遇到的问题提供了更多的解决问题的可能性,提高生产精度。社会在不断的进步,人们对时间的节省看的也是越来越重要,要在一定的时间创造更多的价值,对数控回转工作台和机床的组合的应用,可以很大程度上减少编程人员的计算时间,且机床的计算时间也会减少。回转工作台可以使多个相同的部件同时加工,以减少重复装卡重复定位,大大的减少了加工的时间。数控回转工作台是落地
12、铣镗床,端面铣床等工作母机不可缺少的主要辅机。可用作支承工件并使其作直线或回转等调整和进给运动,以扩大工作母机的使用性能,缩短辅助时间,广泛适用于能源,冶金,矿山,机械,发电设备,国防等行业的机械加工。数控回转工作台属机床选购附件,可任意角度定位,与主机配合使用,能对安装在其上的弓箭进行角度铣削、调头镗孔和多面加工等等。实现一次装夹,多工序加工。数控回转工作台通用性很强、应用范围很广的回转工作台而言, 它既是机床加工中一种重要的分度附件, 又是计量工作中不可缺少的角度仪器。用作加工时, 转台可以与普通钻、铣床, 或者精密铣床、镬床、磨床、座标镬床等配用, 对钻模、分度板、齿轮、凸轮、样板、多面
13、体、端齿盘, 以及航空发动机的机匣、涡轮盘、复合钻具等等有精密角度要求的零件进行加工; 用于计量时, 精密转台可以作为精密的角度测量仪器, 对各种有精密角度要求的零件进行检测。转台在机械、航空、仪表、电子等工业系统都有广泛的用途。转台的发展水平, 很大程度上标志着一个国家的工艺水平。随着工业生产的发展和技术水平的不断提高, 对转台的需要和要求也不断提高, 技术涉猎面由最初的单纯机械扩大到目前的机械、液压、气动、光学、电子、电磁等领域。转台的使用也由普通机床附件、一般的角度仪器, 扩大到与自动机床、加工中心或者三座标测量机联用, 从而实现对复杂角度零件进行高效和精密的加工或测量。本次毕业设计主要
14、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,由文献12,13可知。达到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,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。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。使所学的知识进一步巩固和加深,使之系统化、综合化。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。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。使学生进一步巩固和加深对所学的知识,使之系统化、综
15、合化。培养自己独立工作、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。培养自己的设计计算、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。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。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,
16、特别是那些国家产业政策鼓励振兴和发展的装备子行业。作为装备制造业的母机,普通加工机床将获得年均1520左右的稳定增长。第1章 数控技术发展趋势1.1 性能发展方向1. 高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标,由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测 元件的交流数字伺服系统,同时采取了改善机床动态、静态特性等效措施,机床的高速高精高效化已大大提高。2. 柔性化包含两方面:数控系统本身的柔性,数控系统采用模块化设计,功能覆盖面大,可裁剪性强,便于满足不同用户的需求;群控系统的柔性,同一群控系统能依据不同生产流程的要求,使物料流和信息流自动
17、进行动态调整,从而最大限度地发挥群控系统的效能。 3. 工艺复合性和多轴以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工,正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后,通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施,完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴,西门子880系统控制轴数可达24轴。 4. 实时智能早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境,其作用是如何调度任务,以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天,实时系统和人工智能相互结合,人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展,而实时系统也朝着具有智能
18、行为的、更加复杂的应用发展,由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域,实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展:自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统,在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能,在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制,使数控系统的控制性能大大提高,从而达到最佳控制的目的。1.2 功能发展方向1. 用户界面图形用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同,因而开发用户界面的工作量
19、极大,用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前INTERNET、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用,人们可以通过窗口和菜单进行操作,便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。 2. 科学计算可视化科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据,使信息交流不再局限于用文字和语言表达,而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合,进一步拓宽了应用领域,如无图纸设计、虚拟样机技术等,这对缩短产品设计周期、提高产品质
20、量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域,可视化技术可用于CAD/CAM,如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。 3. 插补和补偿方式多样多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补(非均匀有理B样条插补)、样条插补(A、B、C样条)、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。4. 内装高性能PLC数控系统内装高性能PL
21、C控制模块,可直接用梯形图或高级语言编程,具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC用户程序实例,用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改,从而方便地建立自己的应用程序。 5. 多媒体技术应用多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体,使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域,应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化,在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。1.3 体系结构的发展1 集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路A
22、SIC芯片,可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术,可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点,可实现超大尺寸显示,成为和CRT抗衡的新兴显示技术,是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术,将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格,改进性能,减小组件尺寸,提高系统的可靠性。2. 模块化硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求,将基本模块,如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块,作成标准的系列化产品,通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的
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