【正文】 蕩和失步現(xiàn)象，必須對(duì)控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)的措施。 （ 13） 由步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常 簡(jiǎn)單、廉價(jià)， 又非常的可靠 ， 同時(shí)，它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。 步進(jìn)電機(jī)溫度過(guò)高首 先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來(lái)講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏 130 度以上，有的甚至高達(dá)攝氏 200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏 8090度完全正常。 (10)步進(jìn)電機(jī)只能通過(guò)脈沖電源供電才能運(yùn)行，它不能直接使用交流電源和直流電源。 (8)步進(jìn)電機(jī)自身的噪聲和振動(dòng)較大，帶慣性負(fù)載的能力較差。 12 (7)速度可在相當(dāng)寬范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。 (6)步距角選擇范圍大，可在幾十角分至 180 度大范圍內(nèi)選擇。 (3)無(wú)刷，電動(dòng)機(jī)本體部件少，可靠性高。 原動(dòng)機(jī)的選擇 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 圖 22 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有自身的特色．歸納起來(lái)有： (1)可以用數(shù)字信號(hào)直接進(jìn)行開環(huán)控制，整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單廉價(jià)。為了提高減摩擦性和耐磨性，蝸輪通常采用價(jià)格較貴的有色金屬制造。這種蝸桿傳動(dòng)常用于起重裝置中。 2．傳動(dòng)平穩(wěn) 蝸桿齒是連續(xù)的螺旋齒，與蝸輪的嚙合是連續(xù)的，因此， 11 傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。 蝸桿傳動(dòng)有以下特點(diǎn)： 1．傳動(dòng)比大，在分度機(jī)構(gòu)中可達(dá) 1000以上。 所以 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)方案為 方案二 ：步進(jìn)電機(jī) —— 齒輪傳動(dòng) —— 蝸桿傳動(dòng) —— 工作臺(tái) 。 圖 21 傳動(dòng)方案 方案一的最大缺陷是： ； ； ，無(wú)法使工作臺(tái)完成自鎖。 + 4） 制 造和安裝的精度要求較高。 2）能傳遞很大的動(dòng)力。 齒輪傳動(dòng) 特點(diǎn) : 齒輪傳動(dòng)是由分別安裝在主動(dòng)軸及從動(dòng)軸上的兩個(gè)齒輪相互嚙合而成。采用自鎖蝸 桿傳動(dòng)時(shí)，效率約為 50%。 2)蝸輪副傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)緊湊，渦輪箱的外形尺寸較小。 （ 4） 結(jié)構(gòu)工藝性要求；如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、使用維護(hù)便利、工藝性和經(jīng)濟(jì)合理等。 （ 2） 工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場(chǎng)地、工作制度等。在本課題中，原動(dòng)機(jī)采用應(yīng)采用步進(jìn)電機(jī)，工作臺(tái)為 T形槽工作臺(tái)，傳動(dòng)裝置由齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)組成。 （ 3） 回轉(zhuǎn)精度： 0． 03176。而工科類學(xué)生更應(yīng)側(cè)重于從生產(chǎn)的第一線獲得生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)和技能，獲得工程技術(shù)經(jīng)用性崗位的基本訓(xùn)練，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，可樹立正確的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)由學(xué)生向工程技術(shù)人員的過(guò)渡。同時(shí)，對(duì)所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會(huì)的實(shí)際操作應(yīng)用鑄就了一個(gè)良好的開端。 本課題研究的主要內(nèi)容 通過(guò)對(duì)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì)，希望學(xué)生熟悉機(jī)電一體化系統(tǒng)中機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程，以及掌握利用 AutoCAD 或 UG來(lái)繪制二維圖形或創(chuàng)建三維實(shí)體的能力。因此必須另辟蹊徑開發(fā)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和擺頭的新型電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的零傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 的組成 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)具有兩個(gè)正交測(cè)試軸的傾角儀作為測(cè)試工具，將傾角儀設(shè)置于待調(diào)平的轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)面中心 處，使傾角儀的兩個(gè)正交測(cè)試軸平行于轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)面，通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)臺(tái)底座下的調(diào)平機(jī)構(gòu)使傾角儀兩測(cè)試軸輸出的傾斜角度值轉(zhuǎn)臺(tái)即為調(diào)平狀態(tài)。搖臂鉆床是來(lái)調(diào)整軸承的調(diào)整套的厚度，可以使圓導(dǎo)軌上有適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，保證導(dǎo)軌有一定的接觸剛度。徑向?qū)к売蓾L子軸承及圓錐滾子軸承保證回轉(zhuǎn)精度和定心精度。 數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)還設(shè)有零點(diǎn)，當(dāng)它作回零控制時(shí)，先快速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)至擋塊壓合微動(dòng)開關(guān)時(shí)，發(fā)出“快速回轉(zhuǎn)”變?yōu)椤奥倩剞D(zhuǎn)”的信號(hào)，再由擋塊壓合微動(dòng)開關(guān)發(fā)出從“慢速回轉(zhuǎn)”變?yōu)椤包c(diǎn)動(dòng)步進(jìn)”信號(hào)，最后由功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)停在某一固定的通電相位上 (稱為鎖相 )，數(shù)控機(jī)床從 而使轉(zhuǎn)臺(tái)準(zhǔn)確地停在零點(diǎn)位置上。 數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的分度定位和分度工作臺(tái)不同，數(shù)控機(jī)床它是按控制系統(tǒng)所指定的脈沖數(shù)來(lái)決定轉(zhuǎn)位角度，并沒(méi)有其他的定位元件。數(shù)控機(jī)床用于實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件主要就是回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。常見的有光學(xué)轉(zhuǎn)臺(tái)、數(shù)顯轉(zhuǎn)臺(tái)和超精密端面齒盤轉(zhuǎn)臺(tái)。 、立臥轉(zhuǎn)臺(tái)和萬(wàn)能轉(zhuǎn)臺(tái)。 數(shù)控回轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)臺(tái) 的分類 轉(zhuǎn)臺(tái)是鏜床、鉆床、銑床和插床等重要附件，用于加工有分度要求的孔、槽和斜面，加工時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng) 工作臺(tái)，則可加工圓弧面和圓弧槽等。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要用途：是落地銑鏜床，端面銑床等工作母機(jī)不可缺少的主要輔機(jī)。 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)耐沖擊、吸震、美觀，適合一般工廠 鉗工作業(yè)、機(jī)具維修、生產(chǎn)線包裝與保養(yǎng)廠作業(yè)及其它用途使用 。它可以與其他伺服進(jìn)給軸聯(lián)動(dòng)。 它的作用是按照控制裝置的信號(hào)或指令作回轉(zhuǎn)分度或連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以使數(shù)控機(jī)床能完成指定的加工工序。 (4)可以采用最新的控制技術(shù) 6 可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時(shí)地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機(jī)床改成當(dāng)今水平的機(jī)床。改造的機(jī)床一安裝好，就可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。 (2)熟悉了解設(shè)備、便于操作維修 購(gòu)買新設(shè)備時(shí)，不了解新設(shè)備是否能滿足其加工要求。所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅(jiān)固的鑄造構(gòu)件，而不是那種焊接構(gòu)件，改造后的機(jī)床性能高、質(zhì)量好，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。一般大型機(jī)床改造，只花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)用的 1/3，交貨期短。 數(shù)控化改造的優(yōu)缺 點(diǎn) (1)減少投資額、交貨期短 同購(gòu)置新機(jī)床相比，一般可以節(jié)省 60％～ 80％的費(fèi)用，改造費(fèi)用低。 4） 可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。 由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力，可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來(lái)，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 微觀看改造的必要性 從微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。 （ 2）引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工 將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn)，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。 3） 向智能化方向發(fā)展 隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷 和維修將更加普遍。至少采用 PC 機(jī)作為它的前端機(jī)，來(lái)處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問(wèn)題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。所以我們?nèi)粘Ｖv的 數(shù)控 ，實(shí)質(zhì)上已是指 計(jì)算機(jī)數(shù)控 了。即 1970 年的第四代 小型計(jì)算機(jī)；1974年的第五代 微處理器和 1990年的第六代 基于 PC（國(guó)外稱為 PCBASED）。數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于PC的階段。由于微處理器是通用計(jì)算機(jī)的核心部件，故仍稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。而且當(dāng)時(shí)的小型機(jī)可靠性也不理想。 到 1974 年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。于是將它移植過(guò)來(lái)作為 4 數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控（ CNC）階段（把計(jì)算機(jī)前面應(yīng)有的 通用 兩個(gè)字省略了）。隨著元器件的發(fā)展，這個(gè)階段歷經(jīng)了三代，即 1952 年的第一代 電子管； 1959 年的第二代 晶體管； 1965 年的第三代 小規(guī)模集成電路。 1） 數(shù)控（ NC）階段（ 1952～ 1970 年） 早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低，對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求。從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。國(guó)產(chǎn) 回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 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，但在產(chǎn)品的價(jià)格、交貨期和售后服務(wù)上占有較大的優(yōu)勢(shì)。從某種程度上講，功能部件的發(fā)展水平代表了主機(jī)的發(fā)展水平，其可靠性、先進(jìn)性尤為突出。作為裝備制造業(yè)的母機(jī)，普通工機(jī)床將獲得年均 15％－ 20％左右的穩(wěn)定增長(zhǎng)。估計(jì)近幾年要求配備數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的加工中心將會(huì)達(dá)到每年 600 臺(tái)左右。 目前數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)已廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床和加工中心上，它的總的發(fā)展趨勢(shì)是： 1．在規(guī)格上將向兩頭延伸，即開發(fā)小型和大型轉(zhuǎn)臺(tái)； 2．在性能上將研制以鋼為材料的蝸輪，大幅度提高工作臺(tái)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺(tái)的承載能 3 力； 3．在形式上繼續(xù)研制兩軸聯(lián)動(dòng)和多軸并聯(lián)回轉(zhuǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)。 發(fā)展趨勢(shì) 數(shù)控車床今后將向中高擋發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高級(jí)采用動(dòng)力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，預(yù)計(jì)近年來(lái)對(duì)數(shù)控刀架需求量將大大增長(zhǎng)。國(guó)外工作臺(tái)的功能與我國(guó)所生產(chǎn)的工作臺(tái)功能基本相似，但是在其精度方面，國(guó)外的一些公司所生產(chǎn)的工作臺(tái)要略高于我國(guó)所生產(chǎn)的工作臺(tái)。它可以 2 完成任意 度的孔、槽、平面類機(jī)械加工，以及曲線、凸輪等的加工，并可達(dá)到較高的精度。并且目前部分工作臺(tái) 還可以作為機(jī)床的第四回轉(zhuǎn)軸，大大提高了機(jī)床的性能。 由圖 11所示， 2020 年中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)無(wú)論是在人數(shù)上，還是在交易額上，都是逐年上升 。為了應(yīng)對(duì)日益增多的復(fù)雜零件加工、提高加工精度和效率，多軸機(jī)床和復(fù)合機(jī)床將會(huì)進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展。 finally, the assembly of various parts The circumference feed of the CNC machine tool to be pleted by the rotary table, the rotary table can be used with the X, Y, and Z three axes linkage, thereby processing a variety of balls, the circular surface, and so on. The rotary table can achieve accurate automatic indexing, expanded CNC machining range. At present, the NC rotary table is mainly used for horizontal boring and milling machine and machining center. Keywords: NC rotary worktable, gear, worm, box III 目 錄 插 圖清單 .............................................................. V 插 表清單 .............................................................. V 第一章 前言 .......................................................... 1 本課題的學(xué)術(shù)背景及理論與實(shí)際意義 .................................. 1 研究現(xiàn)狀 ..................................................... 1 發(fā)展趨勢(shì) ..................................................... 2 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的市場(chǎng)分析 ........................................... 3 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史 .................................................. 3 數(shù)控未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì) ................................................ 5 微觀看改造的必要性 ................................................ 5 數(shù)控化改造的優(yōu)缺 點(diǎn) ................................................ 6 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的功能 .............................................. 6 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的分類 .............................................. 7 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作原理 .......................................... 7 數(shù) 控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的組成 .............................................. 8 本課題研究的內(nèi)容 ................................................. 8 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 ......................................................... 9 主要設(shè)計(jì)參數(shù) ..................................................... 9 第二章 方案比較與選擇 ...