【正文】 側(cè)角 ??15? ，外螺紋大徑（公稱直徑） mmd 501 ? ，牙側(cè)間隙 mmac ? ，基本牙型高度 mmPH ?? ，外螺紋高 mmaHh c ??? ，外螺紋中徑 mmd 472 ? ，外螺紋小徑 mmd 433 ? ，螺桿螺紋部分長度 mmH 50? 。 螺桿的設(shè)計計算 螺距的確定 刀架轉(zhuǎn)位時，要求螺桿在轉(zhuǎn)動約 ?170 的情況下，上刀體的端面齒與下刀體的端面齒完全脫離；在鎖緊的時候，要求上下端面齒的嚙合深度達(dá) 2mm。 ? ?2 3F F a FKT YYd d m ????? （ ） 蝸輪齒數(shù) 2136z iz??。 齒頂圓直徑 *11 2 20 2 1 1. 6 23 .2aad d h m m m? ? ? ? ? ? ?， 齒根圓直徑 ? ?**11 2 ( ) 2 0 2 1 . 6 ( 1 0 . 6 ) 1 6 . 1 6fad d m h c? ? ? ? ? ? ? ? ?mm。 蝸桿和蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 由蝸桿和蝸輪的基本尺寸和主要參數(shù)，算得蝸桿和蝸輪的主要幾何尺寸后，即可繪制蝸桿副的工作圖了。 ⑤確定許用接觸應(yīng)力 ? ?H? 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 10 1ZCuSn P 、金屬模鑄造、蝸桿螺旋齒面硬度大于 45HRC，則應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 726 0 6 0 1 2 5 1 0 0 0 0 1 . 5 1 0hN jn L? ? ? ? ? ? ? 壽命系數(shù)： 78 10 0 .8 9 6HNK N?? 許用接觸應(yīng)力 : ? ? ? ? 0 .8 9 6 2 6 8 2 4 0 .1 3H H N HK M P a M P a?? ?? ? ? ? ⑥計算中心距 將以還是各參數(shù)帶入式 (),求得中心距 : 23 1 6 0 2 . 91 . 3 9 3 3 6 1 6 ( ) 3 8 . 6 32 4 0 . 1 3a m m m m?? ? ? ? 經(jīng) 查表 ,取中心距 a=50mm,已知蝸桿頭數(shù) 1 1z? ,設(shè)模數(shù) m=,得蝸桿分度圓直徑 1 20d mm? .這時 1 / ? ,由圖 得接觸系數(shù) ? ? 。 ①
確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 2T 22211 0 0. 89. 55 9. 55 33 .6 16 33 61 625pT N m N m mn ?? ? ? ? ? ? ? 載荷系數(shù)： 1 . 1 5 1 . 1 5 1 . 0 5 1 . 3 9AVK K K K?? ? ? ? ? ③確定彈性影響系數(shù) EZ 9 鑄錫磷青銅蝸輪與鋼蝸桿相配時，從有關(guān)手冊查得彈性影響系數(shù)12160EaZ MP? 。 按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計 刀架中的蝸桿副 要 先按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強度進(jìn)行校核。本設(shè)計采用結(jié)構(gòu)簡單、制造方便的漸開線型圓柱蝸桿 (ZI 型 )。刀架從轉(zhuǎn)位到鎖緊時，需要蝸桿反向，工作載荷不均勻，啟動時沖擊較大，今要求蝸桿副的使用壽命 hh 10000L ? 。 自動回轉(zhuǎn)刀架的換刀過程中有關(guān)銷的位置 圖 表示自動回轉(zhuǎn)刀架在換刀過程中有關(guān)銷的位置。完成轉(zhuǎn)位后，由微動開關(guān)發(fā)出信號使電機反轉(zhuǎn)，通過彈簧安全離合器帶動蝸桿反轉(zhuǎn)，再經(jīng) 過蝸輪帶動螺桿旋轉(zhuǎn)，螺桿旋轉(zhuǎn)的同時也帶動上蓋圓盤一起旋轉(zhuǎn)，上蓋圓盤通過上刀體上部的圓柱銷帶動上刀體開始反轉(zhuǎn)，上刀體下部的反靠銷馬上就會落入反靠圓盤的十字槽內(nèi)，反靠銷反靠，上刀體停轉(zhuǎn)，至此，實現(xiàn)粗定位。 6 4 自動回轉(zhuǎn)刀架的工作原理 自動回轉(zhuǎn)刀架的換刀流程 自動回轉(zhuǎn)刀架的換刀流程如圖 所示。當(dāng)端面齒脫離嚙合時，上刀體就與螺桿一同轉(zhuǎn)動。從經(jīng)濟型方面考慮，應(yīng)采用經(jīng)濟的螺桿 螺母副，在上刀體內(nèi)部加工出內(nèi)螺紋，當(dāng)電動機帶動螺桿繞中心軸轉(zhuǎn)動時，作為螺母的上刀體要么轉(zhuǎn)動，要么上下移動。當(dāng)?shù)都芴幱诂嵕o狀態(tài)時，上下端面齒相互嚙合，這時上刀體不能繞刀架的中心軸轉(zhuǎn)動；換刀時電動機正轉(zhuǎn)，抬起機構(gòu)使上刀體抬起，等上下端面齒脫開后，上刀體才可以繞刀架中心軸轉(zhuǎn)動，完成轉(zhuǎn)位動作。蝸桿傳動單級傳動能得到很大的傳動比，傳動平穩(wěn)，無噪聲，沖擊載荷小，且能優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)，做到外型輪廓小，結(jié)構(gòu)緊湊，固選用蝸桿傳動。 5 3 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 減速傳動機構(gòu)方案設(shè)計 普通的三相異步電動機因轉(zhuǎn)速太快，不能直接驅(qū)動刀架進(jìn)行換刀，必須經(jīng)過減速機構(gòu)進(jìn)行減速。 電動刀架的初步方案簡圖如下圖 所示。 3)定位 ： 為保證加工精度，在加工時 回轉(zhuǎn) 刀架應(yīng)精確定位。 圖 )所示為凸臺棘爪式刀架 圖 )所示為電磁式刀架， 4 圖 )所示為液壓式刀架 自動刀架的基本要求和功能分析 ①基本要求： 1） 滿足工藝要求 2） 保證足夠高的重復(fù)定位精度 3） 具有足夠的剛度 4） 提高可靠性 5） 縮短換刀時間 ② 功能分析 ： 1)抬起：為了使刀架能夠轉(zhuǎn)位，回轉(zhuǎn)刀架必須先抬起。 自動刀架的基本形式和應(yīng)滿足的要求 自動刀架的形式 圖 )所示為螺母升降轉(zhuǎn)位刀架，電動機經(jīng)聯(lián)軸器、蝸輪副帶動螺母旋轉(zhuǎn)，螺母舉起刀架使上齒盤與下齒盤分離，隨即帶動刀架旋轉(zhuǎn)到位，然后給系統(tǒng)發(fā)信號螺母反轉(zhuǎn)鎖緊。為了縮短非切削時間，充分發(fā)揮機床的效率，通常采用“工序集中”的原則。 數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢是：隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動和伺服驅(qū)動方向發(fā)展。 數(shù)控刀架將結(jié)合微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，朝著高精度化、多功能化、智能化、系統(tǒng)化等方向發(fā)展。國產(chǎn)配套件在產(chǎn)品質(zhì)量、性能、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、品牌信譽、外觀造 型、精度穩(wěn)定性等方面與發(fā)達(dá)國家相比都存在一定的差距 。目前，該公司數(shù)控刀架的國內(nèi)市場占有率達(dá)到了 40％左右，受到一大批機床主機廠的稱贊。他們生產(chǎn)的 ak31 系列全功能型數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架，主要規(guī)格有，中心高為 6 80、 100、 12 160 及 200mm； ak21 系列經(jīng)濟型數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架主要規(guī)格有：刀臺方尺寸為 80、 100、 13 150、 160、 190、 200、 2300、 340mm。 數(shù)控刀架的市場分析：國產(chǎn)數(shù)控車床今后將向中高檔發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架 配套，高檔采用動力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，近年來需要量可達(dá) 1000～ 1500 臺。 2 隨著我國生產(chǎn)力水平的日益提高，國內(nèi)企業(yè)要發(fā)展就必須更新大量的設(shè)備，很多企業(yè)都加大了數(shù)控設(shè)備的投入，但由于財力等客觀因素，大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備仍以普通機床為主，不少企業(yè)為了提高效率，在普通機床上加裝了數(shù)顯裝置，提高了機床的精度，改善了設(shè)備狀況，但制造商們忽略了一個很重要的部件就是刀架，要想真正提高工作效率，刀架是必須要考慮的附件之一。 目前我過的數(shù)控機床和加工中心使用的自動換刀裝置主要有轉(zhuǎn)塔式自動換刀和刀庫式自動換刀兩種。隨著數(shù)控機床的發(fā)展，以前的刀架，能裝的刀具太少，定位精度不高，效率低，精度差， 已不能滿足要求，于是便出現(xiàn)了許多精度更高、刀架更大、自動化程度更高的刀架。它的發(fā)展和運用，改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式，為普通機床演變?yōu)閿?shù)控機床創(chuàng)造了條件，使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大的變化。所以應(yīng)加快自動刀架系統(tǒng)的研究以促進(jìn)數(shù)控機床的發(fā)展?jié)M足適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。 進(jìn)入 21世紀(jì)，我國經(jīng)濟與國際全面接軌，進(jìn)入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。數(shù)控機床是一種典型的機電一體化產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高、價格昂貴不允許報廢的關(guān)鍵零件。 關(guān)鍵詞 : 數(shù)控 機 床 ，回轉(zhuǎn) 刀 架，控制系統(tǒng)，單片機 III 目錄 目錄 ................................................................................................................................................................ III 1 緒論 ............................................................................................................................................................1 .........................................................................................................................1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................................................................................................................1 存在的問題和發(fā)展趨勢 ................................................................................................................2 2 方案設(shè)計 ...................................................................................................................................................3 自動刀架的基本形式和應(yīng)滿足的要求 .......................................................................................3 .................................................................................................................3 自動刀架的基本要求和功能分析 ...................................................................................4 初步確定自動刀架