數(shù)控車(chē)床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架(編輯修改稿)
2025-07-16 23:16 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 參數(shù)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的立式數(shù)控車(chē)床回轉(zhuǎn)刀架的中心高一般有 51～245mm 共計(jì)八個(gè)規(guī)格（具體參見(jiàn)參考文獻(xiàn)[1]表 ） 。因此，參照煙臺(tái)機(jī)床附件廠生產(chǎn)的 AK211104M 型回轉(zhuǎn)刀架，初選刀尖高為 110mm。其型號(hào)及具體規(guī)格如表 21：表 21 刀架參數(shù)型 號(hào) 中心高mm工位數(shù)單工位時(shí) 間s刀 架轉(zhuǎn)速r/min最大切力 矩Nm電動(dòng)機(jī)功 率W電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速r/min最大載重Kg重復(fù)定位精度mm外形尺寸mmAK211104M 110 4 450 120 1400 28 177。2″ 36720180。第四節(jié) 動(dòng)力源的選擇及方案選擇結(jié)果驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的動(dòng)力可分為電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩大類(lèi)。一般情況下只在臥式數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)刀架中使用液壓傳動(dòng)，而其余均為電動(dòng)刀架，故對(duì) CK6140 在選用時(shí)應(yīng)取電動(dòng)機(jī)作為回轉(zhuǎn)刀架的動(dòng)力源。通過(guò)對(duì)數(shù)控車(chē)床回轉(zhuǎn)刀架的基本要求，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，動(dòng)力源及基本參數(shù)的分析，可以得出 CK6140 回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計(jì)方案如下：7 / 33⑴ 立式簡(jiǎn)易型；⑵ 伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)；⑶ 刀尖高為 110mm，工位數(shù)為 4；⑷ 外形尺寸為 200200252（長(zhǎng)寬高） ；⑸ 采用霍爾開(kāi)關(guān)作為信號(hào)傳輸控制元件；⑹ 轉(zhuǎn)位時(shí)刀架需要抬起，高度為 5mm。8 / 33第三章 回轉(zhuǎn)刀架的工作原理及過(guò)程第一節(jié) 回轉(zhuǎn)刀架的構(gòu)成立式數(shù)控車(chē)床回轉(zhuǎn)刀架由固定部分（刀架基座或下刀體） ，轉(zhuǎn)動(dòng)部分（刀架座或上刀體）和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)三部分組成，并采用了臥軸外露式電動(dòng)機(jī)布局。第二節(jié) 回轉(zhuǎn)刀架的工作過(guò)程本設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)刀架的工作原理為機(jī)械螺母升降轉(zhuǎn)位式。工作過(guò)程可分為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位并壓緊等幾個(gè)步驟，如圖31所示，其工作過(guò)程如下：⑴ 刀架抬起當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后, 通過(guò)接口電路使電機(jī)正轉(zhuǎn), 經(jīng)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)蝸輪帶動(dòng)絲桿螺母機(jī)構(gòu)8逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) ,此時(shí)由于齒盤(pán)4處于嚙合狀態(tài)，在絲桿螺母機(jī)構(gòu)8轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使上刀架體產(chǎn)生向上的軸向力將齒盤(pán)松開(kāi)并抬起,直至兩定位齒盤(pán)4 脫離嚙合狀態(tài),從而帶動(dòng)上刀架和齒盤(pán)產(chǎn)生“上臺(tái)”動(dòng)作。⑵ 刀架轉(zhuǎn)位當(dāng)圓套8逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)150176。時(shí)，齒盤(pán)4完全脫開(kāi)，此時(shí)銷(xiāo)釘準(zhǔn)確進(jìn)入圓套8中的凹槽中，帶動(dòng)刀架體轉(zhuǎn)位。⑶ 刀架定位 當(dāng)上刀架轉(zhuǎn)到需要到位后（旋轉(zhuǎn)90176。、180176。或270176。） ，數(shù)控裝置發(fā)出的換刀指令使霍爾開(kāi)關(guān)9 中的某一個(gè)選通,當(dāng)磁性板10 與被選通的霍爾開(kāi)關(guān)對(duì)齊后,霍爾開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)使電機(jī)反轉(zhuǎn),插銷(xiāo)7在彈簧力作用下進(jìn)入反靠盤(pán) 5地槽中進(jìn)行粗定位，上刀架體停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)繼續(xù)反轉(zhuǎn)，使其在該位置落下，通過(guò)螺母絲桿機(jī)構(gòu)7使上刀架移到齒盤(pán)4 重新嚙合, 實(shí)現(xiàn)精確定位。⑷ 刀架壓緊9 / 33刀架精確定位后，電機(jī)及許反轉(zhuǎn)，夾緊刀架，當(dāng)兩齒盤(pán)增加到一定夾緊力時(shí)， 電機(jī)由數(shù)控裝置停止反轉(zhuǎn)，防止電機(jī)不停反轉(zhuǎn)而過(guò)載毀壞，從而完成一次換刀過(guò)程。圖31 回轉(zhuǎn)刀架10 / 33第四章 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)件的選取第一節(jié) 初擬傳動(dòng)方案參考煙臺(tái)機(jī)床附件廠生產(chǎn)的AK211104M電動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的刀架轉(zhuǎn)速n=,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1400r/min，初步確定傳動(dòng)比 。187。=輪蝸桿傳動(dòng)。第二節(jié) 選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一、電動(dòng)機(jī)所需要的功率查參考文獻(xiàn)[1]表 的 AK211104M 電動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的電動(dòng)機(jī)功率 P=120W,轉(zhuǎn)速 n=1400r/min。二、確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由 P=120W 可查參考文獻(xiàn)[1]表 ，可得以下幾種型號(hào)電動(dòng)機(jī)的主要指標(biāo)，如下表 41 所示。表 41 電動(dòng)機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)數(shù)據(jù) 外型尺寸 （ mm）型號(hào)齒距角最大靜轉(zhuǎn) 矩kgcm最高空載啟動(dòng)頻 率（步/秒）運(yùn)行頻率（步/秒）相數(shù)電壓v電流A外徑長(zhǎng)度軸徑重量11 / 3345BF003Ⅱ 3/6 2 3100 1200 3 60 2 45 82 4870BF001 90BF003 考慮到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與聯(lián)軸器的配合及合理的安裝尺寸，在其滿(mǎn)足功率的前提下優(yōu)先選擇尺寸較小便于安裝、拆卸、清理、維護(hù)的型號(hào)，比較三個(gè)型號(hào)的功率如下：45BF003Ⅱ， P=120W；70BF001， P=210W；90BF003， P=300W,考慮三者的外徑和安裝尺寸 45BF003Ⅱ型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)明顯優(yōu)越于后者，故綜合考慮選擇 45BF003Ⅱ型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)比較合適，查參考文獻(xiàn)[1]表 選取 45BF003Ⅱ型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)配用的驅(qū)動(dòng)電源型號(hào)為 BQG1002。第三節(jié) 蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì)一、選擇蝸桿傳動(dòng)類(lèi)型、精度等級(jí)由于傳動(dòng)的功率不大，速度也不高，故選用阿基米德圓柱蝸桿傳動(dòng)，精度為：8CGB1008988。二、選擇蝸桿蝸輪材料考慮到蝸桿傳動(dòng)功率不大，速度中等，故蝸桿用 45 號(hào)鋼表面淬火，硬度為45～55HRC，蝸輪邊緣采用 ZCuSn10P1,金屬模鑄造。三、初選幾何參數(shù)查參考文獻(xiàn)[2]表 844，初定中心距 ,傳動(dòng)比 時(shí)，50a=51i1Z21i180。12 / 33 r=4176。34′26″=20d四、確定許用接觸應(yīng)力查參考文獻(xiàn)[2]表 849 知,當(dāng)蝸輪材料為鑄青銅時(shí)， []HbSNZs=由表 8410 查得 []20HbMpa滑動(dòng)速度： 180。180。==../cos39。2r?采用浸油潤(rùn)滑，由參考文獻(xiàn)[2]圖 842 查得： 093SZ根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表 844 ,，設(shè)計(jì)工作壽命 t=12022 小時(shí)，求得260Nnt=180。=180。根據(jù) ，由圖 844 查得 ，=180。 .9NZ[] Mpas180。五、計(jì)算蝸輪輸出轉(zhuǎn)矩 T2估算傳動(dòng)效率 12 Nmnh180。=180。 =六、確定模數(shù) m 和蝸桿分度圓直徑 d1由公式可得： 22150[]mkTZHs230。246。231。247。179。232。248。因載荷較平穩(wěn)，取載荷系數(shù) k=,則13 / 33222 []86mdkTmZHs230。246。246。231。247。231。247。179。=180。=232。248。232。248。查參考文獻(xiàn)[2]表 842 得， ，m=2mm， d1=， q=， r=5176。6′8″。七、主要尺寸計(jì)算蝸桿:分度圓直徑：d 1=；齒頂圓直徑： ；*=+180。=齒根圓直徑： ； 1()(0) c+180。蝸輪：分度圓直徑： ；25102dZ=180。齒頂圓直徑： ；106aahmm*+180。=齒根圓直徑 ：；2()(.) c+180。蝸輪外圓直徑： ，取 de2=163。蝸輪齒寬： ,取 b2==180。中心距： 121()(.0)++=八、蝸輪齒面接觸強(qiáng)度校核由參考文獻(xiàn)[2]表 849，可得 214783[]HHkTdss=163。由于幾何參數(shù)已經(jīng)確定，故 k 與 T2 39。8snmsr180。=?由參考文獻(xiàn)[2]表 8415 用插值法查得 ，則蝸輪副嚙合效率為12gr14 / 331tantan5639。810%10%()(2)rgh=180。=180。=162。++?取軸承效率 ，攪油及濺油效率 ，則蝸桿傳
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