【文章內容簡介】 ，它進入定位孔時一般靠彈簧力或液壓力、氣動力，圓錐銷磨損后仍可以消除間隙，以獲得較高的定位精度。端齒盤定位由兩個齒形相同的端面齒盤相嚙合而成，由于 嚙 齒合時各個齒的誤差相互抵償，起著誤差均化的作用，定位精度高。 端齒盤定位的特點： （ 1）定位精度高 。 由于端齒盤定位齒數(shù)多，且沿圓周均布，向心多齒結構，經(jīng)過研齒的齒盤其分度精度一般可達 39。3? 左右，最高可過 39。 以上，一對齒盤嚙合時具有自動定心作用。所以中心軸的回轉精度、間隙及磨損對定心精度幾乎沒有影響，對中心軸的精度要求低，裝置容易。 （ 2）重復定位精度好 。 由于多齒嚙合相當于上下齒盤的反復磨合對研，越磨合精度越高，重復定位精度也越好。 （ 3）定位剛性好，承載能力大，兩齒盤多齒嚙合。由于齒盤齒部強度高，并且一般齒數(shù)嚙合率不少于 90%，齒面嚙合長度不少于西北工業(yè)大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)論文 13 60%，故定位剛性好，承載能力大。 考慮到端面齒盤具有以上的各種優(yōu)點，因而本次設計的刀架采用端面齒盤定位。 數(shù)控 車 床刀架 的工作原理 自動換刀裝置 圖 所示 （見附圖 1） 為經(jīng)濟型數(shù)控車床 六 刀架結構，該刀架可以安裝四把不同的刀具，轉位信號由加工程序指定。其工作過程為：刀架抬起→刀架轉位→刀架定位→ 夾 緊刀架。 （ 1）刀架抬起 當數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令后，電動機 1 啟動正轉，通過套筒聯(lián)軸器 2 使蝸桿軸 3 轉動，從而帶動渦輪絲桿 4 轉動。刀架體 7 的內控加工有螺紋，與渦輪絲桿旋合，渦輪與絲桿為整體結構。渦輪絲桿內孔與刀架中心軸是間隙配合，在轉位換刀時，中心軸固定不動，渦輪絲桿繞中心軸旋轉。當渦輪開始轉動時，由于刀架底座 5 和刀架體 7 上的端面齒處在齒合狀態(tài)，且 渦輪絲桿軸向固定，因此刀架體 7 抬起。 （ 2）刀架轉位 當?shù)都荏w抬至一定距離后，刀架底座 5 和刀架底座 7 上的端面齒脫開，轉位套 9 用銷釘與渦輪絲桿 4 聯(lián)接，隨渦輪絲桿一同轉動，當端面齒完全脫開時，轉位套正好轉過 160176。（如圖 所示），球頭銷 8 在彈簧力的作用下進入轉位套 9 的槽中，帶動刀架體轉位。 （ 3）刀架定位 刀架體 7 轉動時帶動 電刷座 10 轉動，當轉到程序指定的刀號時，西北工業(yè)大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)論文 14 粗定位銷 15 在彈簧立的作用下進入粗定位盤 6 的槽中進行粗定位，同時電刷 13 接觸導體使電動機 1 反轉。由于粗定位槽的限制，刀架體 7 不能轉動，使其在該位 置垂直落下，刀架體 7 和刀架底座 5 上的端面齒嚙 合實現(xiàn)精確定位。 （ 4） 夾 緊刀架 電動機繼續(xù)反轉，此時渦輪停止轉動，蝸桿軸 3 自身轉動，當兩端面齒增加到一定 夾 緊力時，電動機 1 停止轉動。 譯碼裝置由發(fā)信體 1電刷 1 14 組成，電刷 13 負責發(fā)信號，點數(shù) 14 負責位置判斷。當?shù)都芏ㄎ怀霈F(xiàn)過位或不到位時，可松開螺母 12，調好發(fā)信體 11 與電刷 14 的相對位置。 刀架的設計計算 驅動刀架的伺服電機的選擇計算 刀架驅動電動機的選擇應同時滿足刀架運轉的負載扭矩 FT 和起動時的加速扭矩 JT 的要求。 刀架負載扭矩 FT 的計算 回轉刀架負載扭矩 FT 估算方法如下：由于這種刀架的負載扭矩主要用來克服刀具質量的不平衡，估算按如下的情況進行：用平均重力的刀具插滿刀盤的半個圓，根據(jù)工藝要求所需的各種刀具，確定每個刀具的（ 包括刀柄）平均重力 cpW ，而其重心則設定為離刀架回轉中心 2/3 半徑處。由以上的方法可知，由于該數(shù)控車床采用的是電和液換位的 6 工 位六方 自動 回轉 刀架 ，因而插滿刀盤的半個圓需要 3 把刀具。設工藝要求所需的每個刀具的平均重力 cpW =；刀盤的回轉中西北工業(yè)大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)論文 15 心直徑 270D mm? 。 則有 124 23FPT W D?? ? ? 123 4 . 9 0 . 2 7 1 . 7 6 423 N m m? ? ? ? ? ? 刀架加速扭矩 Tj 的估算 ? ?260 mj m LjnT J Jt???Nm? 式中 mn 刀架換刀時的電動機轉速 (r/min)； jt 加速時間 ,通常取 200ms； mJ 電動機轉子慣量 ( 2kgm? ),可查樣本 ； LJ 負載慣量折算到電動機軸上的慣量 ( 2kgm? )。 負載慣量折算到電動機軸上的慣量 LJ 的估算 22hiL h iKiJ J m????? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?????2kgm? 式中 hJ 各旋轉件的轉動慣量 ( 2kgm? )； h? 各旋轉件的角速度 ( /rads )； im 各直線運動件的質量 (kg )； i? 各直線運動件的速度 ( /ms)； ? 伺服電機的角速度 ( /rads )。 各旋轉件的轉動慣量 hJ 的估算 由刀架的結構簡圖可知 ,刀架在完成換刀動作時 ,伺服電機帶動其旋轉的部件共 3 個 ,它們分別是蝸輪蝸桿副 ,刀架主軸和刀盤。因而只需估算這三者的傳動慣量即可。 (1)刀盤轉動慣量的計算 刀盤采用煙臺環(huán)球公司生產(chǎn)的 AK31 系列數(shù)控轉塔刀架的配套產(chǎn)品，其主要尺寸如下：刀盤外徑 1 320D mm? ；盤也刀架主軸相連的孔西北工業(yè)大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)論文 16 徑 1 40d mm? ；刀盤寬 56P mm? 。 則刀盤的轉動慣量 22111 12 2 2h DdJm ??? ? ? ?????? ? ? ?? ? ? ??? 2 2 2 21 1 1112 2 2 2 2D d D dP?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 2 2 2 231 0 .3 2 0 .0 4 0 .3 2 0 .0 47 .8 5 1 0 3 .1 4 0 .0 5 62 2 2 2 2? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? = 2kgm? (2)刀架主軸轉動慣量的計算 刀架主軸的轉動慣量 2hJ 按如下的方法估算： 刀架主軸的最大直徑 max 40d mm? ；最小直徑 min 25d mm? ；刀架主軸長度取 390l mm? 。則刀架主軸的轉動慣量 2m a x m in2 122h ddJm ???? ???? 22m a x m i n m a x m i n12 2 2d d d dl?? ??? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? 2231 0 . 0 4 0 . 0 2 5 0 . 0 4 0 . 0 2 57 . 8 5 1 0 3 . 1 4 0 . 3 92 2 2??? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? = 2kgm? (3)蝸輪蝸桿轉動慣量的計算 蝸輪蝸桿的轉動慣量 3hJ 的估算方法如下： 設蝸輪的分度圓直徑 3 124hD mm? ；其與刀架主軸相連的孔徑3 mm? ；蝸輪齒寬 3 10hb mm? 。 則蝸輪的轉動慣量 西北工業(yè)大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)論文 17 23331 12 2 2hhh DdJM ??? ? ? ?????? ? ? ?? ? ? ??? 2 2 2 23 3 3 312 2 2 2 2h h h hD d D db?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 2 2 2 231 4 25 24 10 2 2 2 2 2? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?