【正文】 的可轉(zhuǎn)向加工操作，這是對(duì)普通機(jī)床加工的一大突破。其能夠滿足科學(xué)性的加工操作，在當(dāng)前機(jī)床加工中具有一定的通用性，能夠滿足高標(biāo)準(zhǔn)的加工操作要求，并具有較好的性價(jià)比和實(shí)用性。同時(shí)還可沿水平軸旋轉(zhuǎn)，這樣通過(guò)多方向的配合旋轉(zhuǎn)，可以加工許多難以加工的表面，完成一次性大量加工的任務(wù)。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體 ，均已在文中作了明確說(shuō)明并表示謝意。 五坐標(biāo)機(jī)床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)與普通多軸機(jī)床的顯著不同點(diǎn)在于其能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以使被加工工件 在工作臺(tái)上不必拆卸即可旋轉(zhuǎn) 360176。通過(guò)使用脹緊套聯(lián)接有效地減小 了傳動(dòng)間隙的產(chǎn)生，使加工操作更加平穩(wěn)，從而也就提高了對(duì)其加工工件的精確度。正因如此，可以使生產(chǎn)廠家的資金周轉(zhuǎn)靈活，用于進(jìn)一步提高其產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量。五坐標(biāo)機(jī)床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)除可實(shí)現(xiàn) X 軸、 Y 軸和 Z 軸方向的平行移動(dòng)外，還可完成沿水平面和豎直面的旋轉(zhuǎn)操作。 圖 64 下蝸桿結(jié)構(gòu) 圖 65 下蝸輪結(jié)構(gòu) 17 下回轉(zhuǎn)臺(tái)中主軸與軸承的參數(shù)確定及幾何尺寸計(jì)算 初步確定軸的最小直徑 下主軸的功率 P = ； 下主軸的轉(zhuǎn)速 n = 2r/min； 下主軸的轉(zhuǎn)距 T = 9550000 ??????????= 955000N? mm； 根據(jù)公式 d? A0 3Pn (616) 初步估算軸的最小直徑 。 根據(jù)蝸桿分度圓直徑公式 dg = Vd? (64) 則 dg = ???? = 由于 V 4? 5m/s，則選用蝸桿下置。這時(shí) d1/a = ，從《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第七版）圖 1118 中可查得接觸系數(shù) Z?? = ，因?yàn)?Z?? ? Z? ，因此以上計(jì)算結(jié)果可用。 （ 2） 當(dāng)選用圓錐滾子軸承時(shí) 圓錐滾子軸承可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，一般轉(zhuǎn)速不高，可承受較大軸向載荷，可實(shí)現(xiàn)預(yù)緊作用。 （ 3） 當(dāng)選用膜片聯(lián)軸器時(shí) 其工作時(shí)不需潤(rùn)滑，易平衡，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，工作可靠，無(wú)噪聲，并具有一定的補(bǔ)償性能和緩沖性能。從而是拆卸容易實(shí)現(xiàn)。中間箱體是為了放置和固定軸承而用的。 第四章 兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在五坐標(biāo)機(jī)床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以有兩種設(shè)計(jì)方案。 對(duì)數(shù)控及伺服控制系統(tǒng) 的 要求 也較 高。 此外，在數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)應(yīng)用中還廣泛引進(jìn)了液壓技術(shù)和電子設(shè)備，這樣便可在操作控制方面更容易實(shí)現(xiàn)。為機(jī)床用戶提供高質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性的加工設(shè)備是機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)在當(dāng)前和未來(lái)的發(fā)展目標(biāo)，只有通過(guò)增加生產(chǎn)能力和提高產(chǎn)品質(zhì)量才能達(dá)到這一目的。 因此，五坐標(biāo)加工又可以獲得比四坐標(biāo)加工更廣的工藝范圍和更好的加工效果，特別適宜于三維曲面零件的高效高質(zhì)量加工以及異型復(fù)雜零件的加工。在傳動(dòng)方式上選用蝸桿傳動(dòng)，這樣可以降低工作轉(zhuǎn)速并可承受一定載荷，同時(shí)所選蝸桿傳動(dòng)還有自鎖功能，這樣可以減少一些其它零部件的使用，從而達(dá)到優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸的目的。目前我國(guó)機(jī)床有多種類型，其功能各異，對(duì)于工件的加工起到了便捷的作用。第二章是闡述五坐標(biāo)機(jī)床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)的發(fā)展?fàn)顩r及其發(fā)展趨勢(shì)。目前高檔的加工中心正朝著五軸控制的方向發(fā)展，五軸聯(lián)動(dòng)加工中心有高效率、高精度的特點(diǎn)，工件一次裝夾就可完成五面體的加工。 國(guó)外五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是為適應(yīng)多面體和曲零件加工而出現(xiàn)的。不僅如此，當(dāng)前的液壓技術(shù)及其設(shè)備已能夠完成許多以前不可能完成的任務(wù)，為機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展開辟了新篇章。 對(duì)兩個(gè) 回轉(zhuǎn) 部件，既要求其結(jié)構(gòu)緊湊，又要具有足夠大的力矩和運(yùn)動(dòng)的靈敏性及精度 。實(shí)現(xiàn)加工操作的工作臺(tái)是通過(guò)脹緊套與上主軸相連接的。角放置了 4 個(gè)輔助支撐座。 （ 1） 當(dāng)選用滾動(dòng)絲杠副傳動(dòng)方式時(shí) 滾珠絲杠副傳動(dòng)精度較高，傳動(dòng)穩(wěn)定，可重復(fù)定為，可采用多種預(yù)緊方 式，其傳動(dòng)效率較高，可實(shí)現(xiàn)降速。經(jīng)分析，選用膜片聯(lián)軸器較為合適。 根據(jù)公式 ? = ? 1? ? 2? ? 3 （ 63） ? ：上工作臺(tái)實(shí)際總傳動(dòng)效率； ? 1 ：嚙合摩擦損耗時(shí)的效率， ? 1 = tg? /tg(? +? V) ? V ：當(dāng)量摩擦角 ? V = arctg fV 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第七版）表 1118，取 ? V = 4176。 根據(jù)螺旋角系數(shù)公式 Y? = 1? 140?? （ 612） 則 Y? = 1? 140????????? = 根據(jù)許用彎曲應(yīng)力公式 [ F? ] = []F?? ? KFN (613) 從《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第七版）表 118 中查得由 ZCuSn10P1 制造的基本許用彎曲應(yīng)力 []F?? = 40MPa。蝸輪用鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1，金屬膜鑄造。因此 ? ? [ 1?? ]，故計(jì)算得到數(shù)據(jù)可用。當(dāng)前，已有不少五坐標(biāo)機(jī)床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)被國(guó)內(nèi)廠 家設(shè)計(jì)成功，并銷售于國(guó)內(nèi)外。刀具與被加工工件的相互位置轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了多方位多角度的加工功能。在此全面比較后，五坐標(biāo)機(jī)床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)是完全可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，并可投入市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的。 再有，通過(guò)輔助支撐的使用，可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單。學(xué)?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容。據(jù)我所知， 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。脹緊套的形式及結(jié)構(gòu)有多種，在不同的位置上可以選用不同的脹緊套標(biāo)準(zhǔn)件，由此能夠較好地滿足設(shè)計(jì)要求。其使用的脹緊套聯(lián)接就可以很好地保障傳動(dòng)方面的緊密性。 通過(guò)分析比較，不難看出 五坐標(biāo)機(jī)床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)在滿足其功能需要的同時(shí)，符合市場(chǎng)需求，將會(huì)有較高的產(chǎn)品銷售空間，這樣就可在其批量生產(chǎn)時(shí)，不會(huì)造成產(chǎn)品的積壓。對(duì)于有些工件的加工工藝較為復(fù)雜，有些過(guò)于反復(fù)而細(xì)小的加工步驟就容易 出現(xiàn)紕漏，因而就會(huì)影響合格率的提高，因而使用五坐標(biāo)機(jī)床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)就會(huì)避免許多諸如此類的加工環(huán)節(jié)上的問(wèn)題。 根據(jù)壽命系數(shù)公式 KFN = 6910N （ 614） 則 KFN = 69 10?= 因此 [ F? ] = 40 ? = 又根據(jù)疲勞強(qiáng)度公式 F? = 212 YFa2Y? （ 615） 則 F? =1 .5 380????????????? ????? ? ? = MPa 由于 F? ? [ F? ] ，因此彎曲強(qiáng)度是滿足的。 因此下工作臺(tái)的總傳動(dòng)效率根據(jù)公式 ? z = ? m? ? g? ? q? ? w 則 ? z = ? ? ? ? = 為便于加工，蝸桿和蝸輪旋線方向取為右旋。 根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)公式 N = 60jn2Lh (68) 則 N = 60 ?1 ?4 ?15000 = ???? 9 根據(jù)壽命系數(shù)公式 KHN = 7810N (69) 則 KHN = 78 ???= 再根據(jù)許用接觸應(yīng) 力公式 [ H? ] = KHN? [ H? ]? (610) 則 [ H? ] = ?268 = 305 MPa 計(jì)算中心距 a = 23 1 6 0 2 .91 .2 1 3 3 4 2 5 0 ( )305???= 取中心距 a = 125mm，因 i =30，故從《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第七版）表 112 中取模數(shù) m = ，蝸桿分度圓直徑 d1 = 63mm。 （ 1） 當(dāng)選用角接觸球軸承時(shí) 角接觸球軸承可以同 時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，且能夠在較高轉(zhuǎn)速下正常工作，可實(shí)現(xiàn)預(yù)緊作用。 6 （ 1）當(dāng)選 用齒式聯(lián)軸器時(shí) 其承載能力大，補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移性能好，工作可靠，能夠用于正反轉(zhuǎn)多變起動(dòng)頻繁的傳動(dòng)軸系，具有一定的緩沖吸振性能，但其制造困難，工作時(shí)需良好的潤(rùn)滑。最下面是底蓋，底蓋通過(guò)螺紋連接與下箱體相連，當(dāng)打開底蓋后，便 可輕松取下蝸輪蝸桿。由于上箱體需要以中間箱體為支撐，因此，上箱體的質(zhì)量不能太大，這就必須使上箱體的壁厚不能過(guò)大。由兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可獨(dú)立完成加工任務(wù)，也可與其它機(jī)床配合起來(lái)共同完成加工操作，這樣就使其既可以加工小型工件，又可與較大機(jī)床配合起來(lái)加工較大些的工件，從而可以滿足不同使用者的需求，實(shí)現(xiàn)了多功能化。如為了加工出所需的空間自由曲面，往往需通過(guò)多次坐標(biāo)變換和復(fù)雜的空間幾何運(yùn)算，同時(shí)還要考慮各軸運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性，避免干涉、沖撞，以及插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)要適時(shí)適量等，以保證所要求的加工精度和表面質(zhì)量，編程難度就更大了 。對(duì)于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的操作就是要通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)使精確加工更方便、更準(zhǔn)確。機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)必須在盡可能短的時(shí)間內(nèi)為用戶提供高質(zhì)量的機(jī)床，以經(jīng)濟(jì)性的價(jià)格占領(lǐng)市場(chǎng)。相對(duì)于靜止的工件來(lái)說(shuō)， 2 其運(yùn)動(dòng)合成可使刀具軸線的方向在一定的空間內(nèi)任意控制，從而具有保持最佳切削狀態(tài)及有效避免刀具干涉的能力 。由于在操作過(guò)程中，其轉(zhuǎn)速較低，因此可以在不高的功率下即可承受較大載荷，這樣可使 兩坐標(biāo)回動(dòng)工作臺(tái)能夠滿足承載能力要求。但能夠?qū)崿F(xiàn)多方位可旋轉(zhuǎn)式加工并不多見，這樣就不 易實(shí)現(xiàn)一次性成形加工的操作。第三章則說(shuō)明了兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的用途及技術(shù)性能特點(diǎn)。如配置上五軸聯(lián)動(dòng)的高檔數(shù)控系統(tǒng)，還可以對(duì)復(fù)雜的空間曲面進(jìn)行高精度加工，更能夠適宜像汽車零部件、飛機(jī)結(jié)構(gòu)件等現(xiàn)代模具的加工。隨著機(jī)床復(fù)合化技術(shù)的新發(fā)展，在數(shù)控車床的基礎(chǔ)上，又很快生產(chǎn)出了能進(jìn)行銑削加工的車銑中心。另外，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)了電子電路控制功能，并且對(duì)數(shù)控技術(shù)的使用是相當(dāng)大的支持。 第三章 兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的用途及其功能設(shè)計(jì) 在生產(chǎn)制造過(guò)程中，多以標(biāo)準(zhǔn)件為選材，這樣既可使設(shè)計(jì)生產(chǎn)簡(jiǎn)單易 行，又可在各環(huán)節(jié)上都能滿足國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在工作臺(tái)面上放置被加工的工件，因而工作臺(tái)面要承受一定的載荷，再通過(guò)脹緊套而傳至上主軸。這 4 個(gè)輔助支撐座是為了承受上箱體向下的載荷，從而把上箱體的載荷傳遞到中間箱體。但其經(jīng)濟(jì)性差，不可以自鎖。 圖 51 膜片聯(lián)軸器外觀圖 圖 52 膜片聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)圖 主傳動(dòng)件間聯(lián)接的選擇 由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)加工精度要求較高，因此在選擇傳動(dòng)聯(lián)接方式上要選用緊密聯(lián)接件，一般情況下可以選用花鍵聯(lián)接或脹緊聯(lián)接。 04′，則 ? 1 = ? 2 ：軸承摩擦損耗時(shí)效率 ? 3 ：濺油損耗時(shí)的效率 一般取 ? 2? ? 3 =，則 ?= ? 1? ? 2? ? 3 = ? = 說(shuō)明設(shè)計(jì)計(jì)算條件是符合要求的。 根據(jù)壽命系數(shù)公