【正文】 惲達(dá)明，金屬切削機(jī)床 [M].機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 李蕾主編，精密機(jī)械設(shè)計(jì) [M].化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 吳宗澤主編，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè) [M].化學(xué)工業(yè)出版社， 1999 李朝青主編，單片機(jī)原理及接口技術(shù) [E].北京航空航天大學(xué)出版社， 許立梓等編，微型 計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 [E].機(jī)械工業(yè)出版社 。收、發(fā)信電路 傳感器采用霍爾元件，因?yàn)?霍爾開關(guān)具有無(wú)觸電、低功 耗、長(zhǎng)使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)，內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體化，所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠的工作 。 23 結(jié)論 本設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的課題設(shè)計(jì)要求，綜合運(yùn)用所學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)，完成 了 主要部件的裝配并繪制了必要的零部件圖，完成了 整個(gè)自動(dòng)刀架系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 。方式 0 下 8255 的 PA、 PB 及 PC 口上半部分（ PC7～PC4）和下半部分（ PC3～ PC0）中任何一個(gè)端口都可以設(shè)定為輸入或輸出， PC口還可以進(jìn)行位操作。 實(shí)現(xiàn)方式：CS為低電平 時(shí)選通 8255； A A0為地址選通； RD、 WR為讀、寫信號(hào)： RD為低、 WR 為高時(shí)為讀方式， RD為高、 WR為低時(shí)為寫方式。 8255 與單片機(jī)系統(tǒng)連接方式簡(jiǎn)單，工作方式由程序設(shè)定， 8255 內(nèi)部有 4 個(gè)寄存器：分別為寄存器A、 B、 C 和控制寄存器。 在本設(shè)計(jì)中，采用了光電隔離保護(hù)措施。 由此可見，霍爾 開關(guān) 的靈敏度高低與外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比的關(guān)系?；魻栯娢徊?UH 的基本關(guān)系為 UH=RHIB/d （ ） RH=1/nq（金屬） （ ） 霍爾開關(guān)的工作原理 工作原理 原理 ： 當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體 薄片垂直地放在磁場(chǎng)中時(shí)，薄片的兩端就會(huì)產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。金屬的霍爾效應(yīng)是 1879 年被美國(guó)物理學(xué)家霍爾發(fā) 現(xiàn)的。因刀架電動(dòng)機(jī)的功率只有 110W，所以圖 d 中刀架電動(dòng)機(jī)與 380V市電的接通可以選用大功率直流繼電器，而不必采用繼電器 接觸器控制電路，以節(jié)省成本，降低故障率。 6只霍爾開關(guān)輸出的 6個(gè)刀位信號(hào) T1～ T6 分別送到圖 b的 6只光耦合器進(jìn) 19 行處理，經(jīng)過(guò)光電隔離的信號(hào)再送給 I/O接口芯片 8255 的 PC2～ PC7。為了滿足系統(tǒng)對(duì)控制的精確性和柔性化要求，本設(shè)計(jì)選用的是 AT89C51型號(hào)的單片機(jī)作為自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架控制系統(tǒng)的控制核心。針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，世界各大集成電路制造商都推出了品種繁多的各具特色的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)自己的實(shí)際需要，從中選擇一款最適合設(shè)計(jì)需要 的單片機(jī)。單片機(jī)是典型的嵌入式系統(tǒng)，從體系結(jié)構(gòu)到指令系統(tǒng)都是按照嵌入式應(yīng)用特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)的，能最好地滿足面對(duì)控制對(duì)象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場(chǎng)的可靠運(yùn)行以及非凡的控制品質(zhì)要求。 由式 ()得 360z?? ，在圖 6的直角三角形中， sin22yd? ?，則sin22dy ?? ， 15 在圖 7的直角三角形中 ， tan2Da yH?，則 si n 2ta n 2 ta n22DDdyH aa???， 在圖 三角形中， 2tan2HHdd? ??， 將 H 代入此式得 圖 前面嚙合副面不意圖 s in 1 1 8 02ta n c o t s in222 ta n 2DDaa z?? ?? （ ） 式 ()即為齒根角 ? 的計(jì)算公式 代入 60Da ? ，則 3 180tan sin2 120? ? ， ?? 最大齒距 (周節(jié) )t和最大齒厚 B 齒厚沿著徑向向中心逐漸縮小，在沿圓周展開方向上 (如圖 )，根據(jù)圓周計(jì)算公式，最大齒距 (周節(jié) )t和最大齒厚 B分別為 圖 沿周向展開的齒面三角形 1 6 5 / 1 2 0 4 .3 2t d z m m??? ? ? ? () 2 4 .3 2 / 2 2 .1 6B t m m? ? ? () 16 齒頂高 h 及嚙合高度 齒頂高就是嚙合平面到齒頂?shù)淖畲缶嚯x，在如圖 形成的直角三角形中， tan(a/2)=t/2H，而齒頂高 h通常取三角形高度的 1/，即 H=，得齒頂高 h的計(jì)算公式為： 5 ta n5 ta n 22Dth m ma? ? ?? 上下端齒的嚙合高度為 2h=。 圖 單齒俯視示意圖 圖 在選取時(shí)齒形角 Da 時(shí)，應(yīng)綜合考慮作用在端齒盤上的負(fù)荷 (力矩 )及鎖緊力的大小，同時(shí)受齒形加工刀具的限制，現(xiàn)已標(biāo)準(zhǔn)化，通常取 40o 、 60o 、90o 。根據(jù)本機(jī)構(gòu)實(shí)際出發(fā)，端齒盤外徑設(shè)計(jì)為 d=165mm。 端齒盤主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 本設(shè)計(jì)采用齒形為三角形的直齒端齒盤的基本結(jié)構(gòu)，其參數(shù)計(jì)算如下。由于工作時(shí)相當(dāng)于上下齒盤在不斷地對(duì)研，因此使用越久，分度精度的重復(fù)性和持久性也就越好，而且精度有可能提高。 它具有以下優(yōu)點(diǎn)： ①分度精度高 可高達(dá) ?? ，實(shí)際分度誤差等于所有齒單個(gè)分度誤差的平均值。 12 6 鎖緊定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 端齒盤設(shè)計(jì) 端齒盤又稱多齒盤、細(xì)齒盤、鼠牙盤，是具有自動(dòng)定心功能的精密分度定位元件，廣泛應(yīng)用于加工中心、柔性單元、數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床、測(cè)量?jī)x器、各種高精度間歇式圓周分度裝置、多工位定位機(jī)構(gòu)以及其它需要精密分度的各種設(shè)備上。 螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 螺距的確定 刀架轉(zhuǎn)位時(shí)，要求螺桿在轉(zhuǎn)動(dòng)約 ?170 的情況下，上刀體的端面齒與下刀體的端面齒完全脫離；在鎖緊的時(shí)候，要求上下端面齒的嚙合深度達(dá) 2mm。 齒頂圓直徑 *11 2 20 2 1 1. 6 23 .2aad d h m m m? ? ? ? ? ? ?， 齒根圓直徑 ? ?**11 2 ( ) 2 0 2 1 . 6 ( 1 0 . 6 ) 1 6 . 1 6fad d m h c? ? ? ? ? ? ? ? ?mm。 ⑤確定許用接觸應(yīng)力 ? ?H? 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 10 1ZCuSn P 、金屬模鑄造、蝸桿螺旋齒面硬度大于 45HRC，則應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 726 0 6 0 1 2 5 1 0 0 0 0 1 . 5 1 0hN jn L? ? ? ? ? ? ? 壽命系數(shù)： 78 10 0 .8 9 6HNK N?? 許用接觸應(yīng)力 : ? ? ? ? 0 .8 9 6 2 6 8 2 4 0 .1 3H H N HK M P a M P a?? ?? ? ? ? ⑥計(jì)算中心距 將以還是各參數(shù)帶入式 (),求得中心距 : 23 1 6 0 2 . 91 . 3 9 3 3 6 1 6 ( ) 3 8 . 6 32 4 0 . 1 3a m m m m?? ? ? ? 經(jīng) 查表 ,取中心距 a=50mm,已知蝸桿頭數(shù) 1 1z? ,設(shè)模數(shù) m=,得蝸桿分度圓直徑 1 20d mm? .這時(shí) 1 / ? ,由圖 得接觸系數(shù) ? ? 。 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 刀架中的蝸桿副 要 先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。刀架從轉(zhuǎn)位到鎖緊時(shí)，需要蝸桿反向，工作載荷不均勻，啟動(dòng)時(shí)沖擊較大，今要求蝸桿副的使用壽命 hh 10000L ? 。完成轉(zhuǎn)位后，由微動(dòng)開關(guān)發(fā)出信號(hào)使電機(jī)反轉(zhuǎn)，通過(guò)彈簧安全離合器帶動(dòng)蝸桿反轉(zhuǎn)，再經(jīng) 過(guò)蝸輪帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，螺桿旋轉(zhuǎn)的同時(shí)也帶動(dòng)上蓋圓盤一起旋轉(zhuǎn)，上蓋圓盤通過(guò)上刀體上部的圓柱銷帶動(dòng)上刀體開始反轉(zhuǎn)，上刀體下部的反靠銷馬上就會(huì)落入反靠圓盤的十字槽內(nèi)，反靠銷反靠，上刀體停轉(zhuǎn)，至此，實(shí)現(xiàn)粗定位。當(dāng)端面齒脫離嚙合時(shí)，上刀體就與螺桿一同轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)?shù)都芴幱诂嵕o狀態(tài)時(shí)，上下端面齒相互嚙合，這時(shí)上刀體不能繞刀架的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)；換刀時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，抬起機(jī)構(gòu)使上刀體抬起，等上下端面齒脫開后，上刀體才可以繞刀架中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，完成轉(zhuǎn)位動(dòng)作。 5 3 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 普通的三相異步電動(dòng)機(jī)因轉(zhuǎn)速太快，不能直接驅(qū)動(dòng)刀架進(jìn)行換刀，必須經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu)進(jìn)行減速。 3)定位 ： 為保證加工精度，在加工時(shí) 回轉(zhuǎn) 刀架應(yīng)精確定位。 自動(dòng)刀架的基本形式和應(yīng)滿足的要求 自動(dòng)刀架的形式 圖 )所示為螺母升降轉(zhuǎn)位刀架，電動(dòng)機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器、蝸輪副帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，螺母舉起刀架使上齒盤與下齒盤分離，隨即帶動(dòng)刀架旋轉(zhuǎn)到位，然后給系統(tǒng)發(fā)信號(hào)螺母反轉(zhuǎn)鎖緊。 數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢(shì)是：隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。國(guó)產(chǎn)配套件在產(chǎn)品質(zhì)量、性能、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、品牌信譽(yù)、外觀造 型、精度穩(wěn)定性等方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比都存在一定的差距 。他們生產(chǎn)的 ak31 系列全功能型數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架，主要規(guī)格有，中心高為 6 80、 100、 12 160 及 200mm； ak21 系列經(jīng)濟(jì)型數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架主要規(guī)格有：刀臺(tái)方尺寸為 80、 100、 13 150、 160、 190、 200、 2300、 340mm。 2 隨著我國(guó)生產(chǎn)力水平的日益提高，國(guó)內(nèi)企業(yè)要發(fā)展就必須更新大量的設(shè)備，很多企業(yè)都加大了數(shù)控設(shè)備的投入，但由于財(cái)力等客觀因素，大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備仍以普通機(jī)床為主，不少企業(yè)為了提高效率，在普通機(jī)床上加裝了數(shù)顯裝置，提高了機(jī)床的精度，改善了設(shè)備狀況，但制造商們忽略了一個(gè)很重要的部件就是刀架，要想真正提高工作效率，刀架是必須要考慮的附件之一。隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，以前的刀架，能裝的刀具太少，定位精度不高，效率低，精度差， 已不能滿足要求，于是便出現(xiàn)了許多精度更高、刀架更大、自動(dòng)化程度更高的刀架。所以應(yīng)加快自動(dòng)刀架系統(tǒng)的研究以促進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展?jié)M足適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。數(shù)控機(jī)床是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件。其中包括自動(dòng)換刀裝置的總體設(shè)計(jì)、原理方案的實(shí)現(xiàn)、主要部件的分析、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算， 單片機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路的實(shí)現(xiàn)和軟件程序的編制 。 本論文是 關(guān)于 數(shù)控 機(jī) 床 6工位 自動(dòng) 回轉(zhuǎn)刀架系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) .完成 了 主要部件的裝配并繪制必要