【文章內(nèi)容簡介】 處，于是本設(shè)計采用非標(biāo)準(zhǔn)鏈條設(shè)計。 節(jié)距 P=40 滾子直徑 d=14 內(nèi)鏈節(jié)寬 b1=14 軸銷直徑 dz=7 內(nèi)鏈板高度 h=20 外鏈節(jié)外寬 b2=28 （請見零件圖） 初選鏈輪齒數(shù) Z=16，則分度圓直徑 : D=P/（ sin180176。 /z） =40/（ sin180176。 /16） = ㎜ 每一齒占圓心角為 360176。 /z=360176。 /16=176。 一個刀套連在兩個鏈節(jié)上，此二節(jié)鏈用二個銷軸連在一個鏈板上，P1=2P=80mm 理論上跨二個鏈齒，占圓心角為 45176。 ，實際上占的角度 2*sin1(P1/D)=2*sin1(80/)=176。 與 45176。相差不是很大，基本能保證鏈條傳動刀準(zhǔn)確地到達(dá)換刀位置，可初選。 滾子鏈傳動的設(shè)計 （一）主要失效形式 由于設(shè)計、制造、使用等多方面的差異，鏈傳動的失效形式是多種多樣的，但主要有以下幾種： a、鏈條疲勞破壞。在閉式鏈傳動中，鏈條元件受變應(yīng)力作用，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)，鏈板發(fā)生疲勞斷裂，滾子套筒發(fā)生沖擊疲勞破裂。在潤滑得當(dāng)?shù)臈l件下，疲勞破壞是決定鏈傳動能力的主要因素。 b、鏈條鉸鏈磨損。它是常 見的失效形式之一。磨損使鏈條總長伸長， 18 從而使鏈邊垂度變大，增大動載荷，發(fā)生振動，引起跳齒，加大噪聲以及其它破壞，如打壞鏈箱、鏈邊互相碰撞、銷軸因磨損削弱而斷裂等。開式傳動，工作條件惡劣，潤滑不良，鏈條鉸鏈比壓過大等均會加劇鏈條鉸鏈的磨損，降低其使用壽命。 c、鏈條膠鏈膠合。當(dāng)潤滑不當(dāng)或轉(zhuǎn)速過高時，組成鉸鏈副的銷軸和套筒的磨擦表面易發(fā)生膠合破壞。 d、鏈條靜強(qiáng)度破壞。當(dāng)?shù)退僦剌d的鏈條過載時，易發(fā)生靜強(qiáng)度不足而破斷。 (二 )滾子鏈傳動的設(shè)計計算 確定鏈長 本設(shè)計刀庫容量為 40，鏈板取節(jié)距 t=40，每２節(jié)鏈安 一把刀，每一個刀套與一節(jié)鏈聯(lián)接固定，則鏈節(jié)數(shù) n=2179。 4０ =8０（節(jié)），另外，本設(shè)計決定選取雙排鏈，一方面雙排鏈易加工，另一方面因刀具較重，可利于平穩(wěn)運行。則鏈條總長 L=40*４０ =1600 ㎜ 。 確定鏈輪齒數(shù) 由于鏈條不是很長，刀庫可以設(shè)計成長圓形，下端相對于兩排鏈條各設(shè)一個鏈輪，兩個鏈輪齒數(shù)相同，初選齒數(shù) Z=16，由鏈條滾子直徑 ,則 鏈輪齒溝圓弧半徑 :r1=*d+= 齒溝圓弧直徑 :d1=2r1= 分度圓節(jié)距 : t0=t*(1+(d1d)/D)=40*(1+()/)= 分度圓直徑： D0= t0/（ sin180176。 /z） =（ sin180176。 /16） = 初定傳動比 因為刀庫的驅(qū)動系統(tǒng)采用伺負(fù)電動機(jī) ,所以 ,轉(zhuǎn)動角度由伺服電機(jī)控制。傳到鏈條上，移動一個刀位，鏈輪轉(zhuǎn)動角度即輸出角度為 45176。傳動系統(tǒng) 帶動鏈條無間歇傳動，從而實現(xiàn)刀位的連續(xù)傳動，進(jìn)行選刀。 (三 )滾子鏈的靜強(qiáng)度計算 在低速重載鏈傳動中，鏈條的靜強(qiáng)度占有主要地位。通常 v＜ 視為低速傳動。如果低速鏈也按疲勞考慮，用額定功率曲線 上各點其相應(yīng)的條件性安全系數(shù) n 大于 8~20，比靜強(qiáng)度安全系數(shù)大。另外，當(dāng)進(jìn)行有限壽命計算時，若所要求的使用壽命過短，使用功率過高，則鏈條的靜強(qiáng)度驗算也是必不可少的。 鏈條的靜強(qiáng)度計算式為： n=Q/(kAF+ FC+ Ff)≧ [n] n— 靜強(qiáng)度安全系數(shù) 19 Q— 鏈條極限拉伸功載荷，查表 — 1 得單排 Qmin＝ 169000N KA— 工況系數(shù)，查表 — 3 得 KA＝ F— 有效拉力（即有效圓周力）據(jù)前計算 F= FC— 離心力引起的拉力，計算式為： F＝ qV2， q 為鏈條每米質(zhì)量， v為鏈速， 當(dāng) v＜ 4m/s 時， FC可忽略不計。 Ff — 懸垂拉力。 a＝ 1600mm， а ＝ 0176。，取 Kf＝ 30。 單排取 q′ ＝ 5kg/m＝ 50kgf/m。 所以 Ff′＝ Kfqa179。 10－ 2 Ff″ ＝ (Kf＋ sinа )qa179。 10－ 2 ∴ Ff′＝ Ff″ ∴ Ff＝ Kfqa＝ 30179。 2179。 50179。 1600179。 10－ 2 ＝ 48000N 所以 n＝ 2*Qmin/(kAF+ FC+ Ff)=2*169000/(*48890+48000)＝ [n]— 許用安全系數(shù)。一般為 4~8；如果按最大尖峰載荷 Fmax 來代替KA178。 F 進(jìn)行計算 ,則可為 3~6。對于速度較低，從動系統(tǒng)慣性較小，不太重要的傳動或作用力的確定比較準(zhǔn)確時， [n]可取較小值。 可見 n＞ [n] 因此鏈的靜強(qiáng)度安全合理。 (四 )滾子鏈的使用壽命計算 當(dāng)鏈傳動的傳遞功率要求超過額定功率，鏈條的使用壽命要求小于15000h 或者磨損伸長率要求明顯小 3%時，有必要進(jìn)行鏈條的使用壽命計算。 Po′ =(p/)3— Po″ =上兩式中： Z1=16， n1=， p=40mm，代 入公式得 Po′ =4KW Po″ =8637KW（不?。? P= Po′ （ KA= 表 ） （ Km= 表 ） 可見要求傳遞的功率遠(yuǎn)小于其額定功率，使用壽命也遠(yuǎn)超出 15000h，因此無需進(jìn)行使用壽命計算。 同理也需進(jìn)行滾子鏈的耐磨損工作能力的計算。 滾子鏈鏈輪的設(shè)計計算 名稱 符號 計算公式 結(jié)果說明 20 基 本 參 數(shù) 鏈輪齒數(shù) Z Z1~2=16 配用 鏈條的 節(jié)距 t T=p/(1+(d1d)/D) t= 滾子外徑 dr dr=14mm 排距 Pt Pt=60mm(雙排 ) 主要尺寸 分度圓直徑 d D=t/sin(180176。 /Z) d= 齒頂圓直徑 da Damax=d+ dr Damin= d+()t dr damax= damin= 取 da= 齒根圓直徑 df df=ddr df= 材料 熱處理 齒面硬度 表 20 滲碳淬水回火 HRC50~60 鏈輪結(jié)構(gòu) 分體式雙排輪齒 名稱 符號 結(jié)構(gòu)尺寸 圖形表示 輪轂厚度 輪轂長度 輪轂孔徑 輪轂直徑 輪轂半徑 h l dk dg R h=64 l=20 dk=32 dg=160 R= 三 刀庫的設(shè)計計算 1． 刀庫驅(qū)動電動機(jī)的選定 刀庫中驅(qū)動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)的選擇與設(shè)計 電機(jī)的選擇： 驅(qū)動刀庫目前常見的方式有伺服電動機(jī)驅(qū)動和液動機(jī)驅(qū)動兩種。 根據(jù)安裝合理性， 我采用的是 日本松下交流伺服電動機(jī) 驅(qū)動。 參數(shù)如下： 功率(KW) 轉(zhuǎn)速(r/min) 額定轉(zhuǎn)矩(N178。 M) 最大轉(zhuǎn)矩 (N178。 M) 轉(zhuǎn) 動慣量(㎏178。 M2) 2020 78 *10－ 3 21 ⑴ 按負(fù)栽轉(zhuǎn)矩選 加在伺服電動機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Tl 應(yīng)比電動機(jī)額定連續(xù)轉(zhuǎn)矩 Ts 小。 鏈?zhǔn)降稁斓呢?fù)載轉(zhuǎn)矩計算方法 : 鏈?zhǔn)降稁斓呢?fù)載轉(zhuǎn)矩 T1 是由刀具不平衡重量 Wmax 和導(dǎo)向面（或支撐面）的摩擦力 F 所組成。 不平衡重量 Wmax 可按在一個垂直方向刀套上裝有 1/10 刀庫容量數(shù)的最大刀具重量來計算。 F1 和 F3 是支撐面的摩擦力； F2 和 F4 則是導(dǎo)向面上因刀具下垂而引起的摩擦力。計算摩擦力時刀具重量均是按刀具平均重量計算。 把如上計算的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)換為電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩 Tl 的公式為 Tl=T1/in 式中 i傳動比； n傳動效率； 考慮到實際情況比計算時所設(shè)定條件復(fù)雜，電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 Ts 應(yīng)為負(fù)載轉(zhuǎn)矩的 1。 21。 5 倍，即 Ts》（ 1。 21。 5） Tl ⑵ 按加速時的最大轉(zhuǎn)矩選 加速時的最大轉(zhuǎn)矩 T 包括加速轉(zhuǎn)矩 Ta 和負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Tl， 即 T》 Ta+Tl 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Tl 的計算方法 Tl=T1/in 加速轉(zhuǎn)矩 Ta 按下式計算 Ta=2**Nm（ Jm+Jl） /60tTa 式中 Nm 刀庫選刀時的電動機(jī)轉(zhuǎn)速 (r/min) Ta 加速時間侗常取 150200 (ms) Jm 電動機(jī)轉(zhuǎn)子慣量，可從樣本中查到 (N178。 m178。 s178。) Jl 負(fù)載慣量折算到電動機(jī)軸上的慣量 加速時的最大轉(zhuǎn)矩 T 應(yīng)小于電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 Tmax，即 T《 Tmax 22 ⑶ 校驗 檢驗計算結(jié)果是否滿足下列關(guān)系式 Jl〈 Jm 選用能滿足上述三項條件的伺服電機(jī)。 2． 刀庫傳動方式及其計算 ⑴ 刀套線速度 刀套線速 度影響選刀效率，但是過快的線速度又影響刀庫工作可靠性。一般推薦下列速度： 刀套線速度 V=2230m/min ⑵ 刀庫傳動方式 為使伺服電機(jī)在最佳狀態(tài)下工作，一般不采用伺服電機(jī)的低速段。這就要采用蝸輪減速裝置。此外有時為了結(jié)構(gòu)上的原因，還加一對齒輪傳動。 對鏈?zhǔn)降稁靵碚f，因大都采用刀套準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)，故采用一般蝸輪副即可。 ⑶ 刀庫 回零撞塊 裝置 尺寸計算 由伺服電機(jī)驅(qū)動的刀庫必須設(shè)置回零撞塊，以保證第 1 號刀套準(zhǔn)確地停在初始位置上。 刀庫回零時，刀套沿順時針轉(zhuǎn)動，傳感器檢測到第 2 號刀套接近回零 位置時，反饋給位置編碼器和速度控制器，刀套開始減速，超過回零位置后實現(xiàn)準(zhǔn)確停車，此時第 1 號刀套停在換刀位置上。調(diào)整傳感器的左右位置，即可調(diào)整刀庫回零位置。刀庫可正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，找刀時按最近路程轉(zhuǎn)動。 為了準(zhǔn)確地回到坐標(biāo)零點，在零點前面設(shè)置減速行程開關(guān)，其回零減速撞塊尺寸的計算方法如下： ① 減速撞塊長度 Ldw（ mm） Ldw》 [Vr（ Tr/2+30+Ts） +40VlTs]/60000 式中 Vr 快速移動速度（ mm/min）； Tr 快速移動時間常數(shù)（ ms），通常 取 150200； Ts 伺服時間常數(shù)（ ms）， Ts=33； Vl 減速后速度（ mm/min），可在 61500 范圍內(nèi)設(shè)定，一般 23 設(shè)在 30 左右為好。 待 Ldw 計算后，往大里取整數(shù)就是減速撞塊的有效工作長度。 ② 由減速行程開關(guān)釋放點到零點的距離 Lda Lda=電動機(jī)轉(zhuǎn)半圈移動量 （四） 刀庫的選刀方式 選刀方式是將所需刀具從刀露中準(zhǔn)確調(diào)出的方法，現(xiàn)代加工中心刀庫已不再用刀套編碼或刀具編碼方式，而是由控制系統(tǒng)根椐最初輸入的刀套號與刀具號跟蹤記憶刀套與 刀具的對應(yīng)號，并按稱序指令準(zhǔn)確地調(diào)用所需刀具。 目前使用的刀庫的選刀方式有如下二種： ⑴ 刀套號與刀具號隨機(jī)變換方式 這是目前用的最普遍的方式。在第一次給刀庫裝刀時，告訴控制系統(tǒng)刀套號和在該刀套上的刀具號（ T179。179。 ）的對應(yīng)關(guān)系，控制系統(tǒng)就記住了這個對應(yīng)關(guān)系，而以后該刀具在使用中，不一定送還到原來的刀套上，但是控制系統(tǒng)仍能記住該刀具號所在的新刀套號。刀庫上裝有位置檢測裝置（一般與電機(jī)裝在一起），可檢測出每個刀套位置，這樣刀具就可以被任意取出并送回，這有利于縮短換刀選刀時間。由于這種方式經(jīng)常改變刀具號與刀套號的 對應(yīng)關(guān)系，所以在重新起動機(jī)床時，必須使刀庫回零，校驗一下 CRT上顯示的內(nèi)容與實際刀具插存情況。 ⑵ 刀具號與刀套號固定對應(yīng)方式 在這種選刀方式中，插在刀套上的刀具，使用后仍送還到原來的刀套上，即刀具號與刀套號的對應(yīng)關(guān)系始終不變。這種方式的好處在于，易于掌握刀具情況，一看刀套號就能知道是什么樣的刀具。另一好處是可以安放大直徑刀具，只要有意選擇相鄰刀套上無刀即可。正是這一方便性，根據(jù)有些用戶的要求，至今仍有采用這種選刀方式的。但是，這種方式因為用完的刀具必須送還給原來的刀套上后，才能移動下一個要用的刀具到換刀位置，因此勢必會增加換刀時間。 刀庫選刀方式的又一特點是采用“近路”移動原則。就是說，無論上述哪種選刀方式，根據(jù)程序指令，把下序要用的刀具移動到換刀位置時，都向小于刀庫半圈的方向移動，以節(jié)省選刀時間。 24 該機(jī)床的選刀方式為計算機(jī)記憶式選刀（即任意選刀），前面已詳細(xì)介紹過其特點，在此不再介紹了。 刀套上貼有刀套標(biāo)牌，將刀具進(jìn)行編號必須是兩位數(shù)，可以是任意兩位數(shù)，但不能重復(fù)，這個編號就是將來編程時使用的刀號。 編好刀號后，將刀具一一插入刀套，插入的刀套是任意的。然后通過機(jī)床操作面板，將刀具號一一設(shè)入所插入的 刀套號地址。 （五） 刀套準(zhǔn)停措施 如果刀套不能準(zhǔn)確地停在換刀位置上，將會使換刀機(jī)械手抓刀不準(zhǔn)，以致在換刀時容易發(fā)生掉刀現(xiàn)象。因此，刀套的準(zhǔn)停問題將是影響換刀動作可靠性的重要因素之一。為了確保刀套準(zhǔn)確地停在換刀位置上，需要采取如下措施： ⑴ 定位盤準(zhǔn)停方式