【正文】 軸方向的單步移動(dòng)，即可完成圖 15零件的加工工藝。）、兩端之間平滑過(guò)渡三維型面模具，如大端為正圓，小端為正六邊形等三維斜壁的拉絲模具（如圖 16）。 這樣的回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺(tái)不僅可以沿 X、 Y、方向作平行移動(dòng)，在 A、 B 兩軸能同時(shí)運(yùn)動(dòng)，且能隨時(shí)停止，在 A、 B兩軸上均可在一定角度內(nèi)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。 傳統(tǒng)的電火花線切割機(jī)床的兩軸平移坐標(biāo)工作臺(tái)以及偏移式絲架、雙坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)裝置的配合也只能加工出上下異性界面形狀的零件，仍然無(wú)法加工出復(fù)雜表面，因此在直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)上疊加回轉(zhuǎn)或者擺動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)使之成為多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床。 零件設(shè)計(jì)，繪制零件圖若干（折合 2張 A0 圖紙） ； 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1份。 （ 1）床身部分： 床身一般為鑄 件，是坐標(biāo)工作臺(tái)、繞絲機(jī)構(gòu)及絲架的支承和固定基礎(chǔ)。 （ 3）走絲機(jī)構(gòu)： 使電極絲以一定的速度運(yùn)動(dòng)并保持一定的張力。 （ b）雙坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)裝置：在低速走絲線切割機(jī)床上廣泛采用，可以實(shí)現(xiàn)上下異形截面的加工。的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，否則會(huì)造成工作臺(tái)本身與電極絲發(fā)生干涉，破壞工作臺(tái)機(jī)構(gòu)，因此本設(shè)計(jì)中采用 A、 B兩軸在一定角度內(nèi)連續(xù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 A軸結(jié)構(gòu)確定 A軸擺動(dòng)機(jī)構(gòu)采用懸臂式結(jié)構(gòu)，即比 B軸少一個(gè)支撐座。30176。渦輪蝸桿傳動(dòng)平穩(wěn)，振動(dòng)，沖擊和噪聲均較小，能以單級(jí)傳動(dòng)獲得較大的傳動(dòng)比，機(jī)構(gòu)緊湊，且當(dāng)螺旋線升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時(shí)蝸桿傳動(dòng)便具有自鎖性，有利于實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)所要求的分度和鎖緊的實(shí)現(xiàn)，故選用渦輪蝸桿傳動(dòng)。 因?yàn)槭菧u輪蝸桿傳動(dòng)與分度，所以停位不受限，并不像端齒分度盤(pán)一樣，只能分度固定的角度的整數(shù)倍（ 5176。、 15176。齒的側(cè)隙是靠齒輪制造精度和安裝精度來(lái)保持，大齒輪的支撐軸與蝸桿軸做成一個(gè)軸這種連接方式能增大連接的剛度和精度，更能減少功率的損耗。 設(shè)計(jì)中應(yīng) 主要減少 A軸在 X軸方向上的結(jié)構(gòu)尺寸，以減少非加工范圍造成的 X軸無(wú)效行程，并使機(jī)構(gòu)尺寸不會(huì)超出工作臺(tái)范圍。 B軸結(jié)構(gòu)確定 B軸工作原理與 A軸相同，主要零件類型相同，只是采用兩個(gè)支撐座以固定安裝在 XY坐標(biāo)工作臺(tái)上，其左支撐座只起到支承作用，只要零件位于右支撐座內(nèi)。 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的鎖緊原理 8 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 在 A、 B兩軸擺動(dòng)結(jié)構(gòu)中，雖然蝸桿傳動(dòng)具有自鎖性能，但是考慮到加工方式的要求和 A 軸的特殊結(jié)構(gòu)，因此，首先采用伺服電機(jī)的自鎖實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)構(gòu)靜止時(shí)的鎖定，同時(shí)采用在擺動(dòng)軸渦輪輪轂上使用油壓環(huán)抱式鎖緊裝置，以大面積的縮進(jìn)擺動(dòng)部分，鎖緊時(shí)圓周表面緊密配合，減少了盤(pán)面壓力不穩(wěn)定的起伏，所以具有高剛性和耐重切削的特性。 = 20 x x = （ 22） 鎖緊力矩： 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的潤(rùn)滑與密封 因?yàn)閮奢S擺動(dòng)機(jī)構(gòu)有較大的擺動(dòng)角度，所以雖然渦輪蝸桿及齒輪傳動(dòng)都是在箱體 （ 23） 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的組成 A、 B 兩軸擺動(dòng)機(jī)構(gòu)均由交流伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、輸入軸、高速級(jí)小齒輪、高速級(jí)大齒輪、中間軸、低速級(jí)小齒輪、低速級(jí)大齒輪、蝸桿軸、渦輪、渦輪等組成。主要 9 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 有一級(jí)齒輪減速器和一對(duì)渦輪蝸桿傳動(dòng)組成。 A軸： 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)一級(jí)齒輪減速器傳動(dòng)，一級(jí)齒輪采用垂直方向安裝，以減小 A軸運(yùn)動(dòng)時(shí)的極限范圍，但應(yīng)保證對(duì)電火花機(jī)床工作臺(tái)尺寸高絲架跨度的要求，擴(kuò)大可使用的機(jī)床范圍。 主要參數(shù) 回轉(zhuǎn)角度： 177。 最大回轉(zhuǎn)半徑： 300mm 最大承載重量： 100kg 脈沖當(dāng)量： 176。 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傳動(dòng)精度對(duì)工藝指標(biāo)的影響 數(shù)控機(jī)床中常見(jiàn)的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的步距角一般為 176。步距角越小，數(shù)控機(jī)床的控制精度越高。這時(shí)脈沖位移的分辨率和精度較高，但是由于進(jìn)給速度 v=60fδ(mm/min)或 ω=60 fδ(min﹣ 1)，在同樣的最高工作頻率 ?時(shí) δ越小，則最大進(jìn)給速度之值也越小。 在數(shù)控機(jī)床僅給系統(tǒng)中，考慮慣量、轉(zhuǎn)矩或脈沖當(dāng)量的要求，必須進(jìn)行減速的情況下，采用齒輪傳動(dòng)。為了消除齒隙并增強(qiáng)剛性，應(yīng)采 用各種具有消隙或預(yù)緊措施的齒輪副。蝸輪副的嚙合側(cè)隙對(duì)其分度定位精度影響最大，因此消除蝸輪副的側(cè)隙就成為數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的關(guān)鍵問(wèn)題。 雙螺距漸厚蝸桿與普通蝸桿的區(qū)別是：雙螺距漸厚蝸桿齒的左、右兩側(cè)面具有不同的齒距；而同一側(cè)面的齒距則是相等的。由于蝸桿齒左、右兩側(cè)面具有不同齒距，即左、右兩側(cè)面具有不同的模數(shù)，因而同一側(cè)的齒距相同，故沒(méi)有破壞嚙合條件。此蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。因此可用軸向移動(dòng)蝸桿的方法來(lái)消除蝸桿與渦輪的齒側(cè)隙 《數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理和設(shè)計(jì)》。 由《機(jī)械零件手冊(cè)》查得，工作臺(tái)材料為 45 鋼，采用淬火提高鋼的硬度和強(qiáng)度極限，但由于淬火會(huì)引起 (32) 選擇螺栓材料為 Q235，性能等級(jí)為 的螺栓，有《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得材料屈服極限為 240MPa，安全系數(shù)為 ，故螺栓材料取用應(yīng)力 [δ]=160 MPa。= {[4 x x(5440+1210/4)]/ π[δ] }= (33) 矩形截面梁的彎曲應(yīng)力沿截面高度按二次拋物線規(guī)律分布在中性軸處彎曲切應(yīng)力最大。 按粗牙普通螺紋標(biāo)準(zhǔn)，選用螺紋公稱直徑為 d=10 mm。電機(jī)步距角為 176。 工作臺(tái)扭矩為： T=FL= =363 N178。m (36) 工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)所需功率為 ,A軸機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)所需功率為 700W，所以兩個(gè)軸的伺服電機(jī)采用不同的電機(jī)，但主要零件設(shè)計(jì)方法形同， B 軸機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)選用1000W。ε齒輪 178。ε聯(lián)軸器 == (38) 參考《機(jī)電傳動(dòng)控制》，伺服步進(jìn)電機(jī)額定功率為 選定伺服電機(jī)參數(shù)為： 電機(jī)型號(hào)： ACM604 額定電壓： 220V 額定功率： 400W 額定力矩： 178。 分配傳動(dòng)比時(shí)，考慮到應(yīng)使各級(jí)傳動(dòng)件尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱合理，盡量使傳動(dòng)裝置外廓尺寸緊湊，重量較小，所以渦輪蝸桿的傳動(dòng)比應(yīng)盡量小以減少渦輪的直徑，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 蝸桿傳動(dòng)比取 62。 則齒輪總傳動(dòng)比為： i=500/62 = 各軸轉(zhuǎn)速： Ⅰ 軸 n1=nm=3000 r/min Ⅱ 軸 n2=n1/i1=3000/=372 r/min Ⅲ 軸 n3=n2/i2=372/62=6 r/min 各軸輸入功率： P1== W P2= P1178。m T1= Td178。m T2= T1178。m T3= T2178。m 各軸輸出轉(zhuǎn)矩： T1′= = N178。m T3′= = 450 N178。m，小齒輪轉(zhuǎn)速為 3000r/min，設(shè)定工作壽命 15年（設(shè)每年工作 300天），兩班制，機(jī)構(gòu)工作平穩(wěn)，正反轉(zhuǎn)。 斜齒輪優(yōu)點(diǎn)： （ 1）嚙合性能好，在斜齒輪輪齒的接觸線為與齒輪軸線傾斜的直線，輪齒開(kāi)始嚙合和脫離嚙合都是逐漸的，因而傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小，同時(shí)這種嚙合方式也減小了制造誤差對(duì)傳動(dòng)的影響； （ 2）重合度大，可以降低每對(duì)輪齒的載荷，從而相對(duì)的提高了齒輪的承載能力，延長(zhǎng)了齒輪的使用壽命，并使傳動(dòng)平穩(wěn)； （ 3）斜齒標(biāo)準(zhǔn)齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)較直齒輪著少，因此，采用斜齒輪傳動(dòng)可以得到更為緊湊的機(jī)構(gòu)。 材料選擇：選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS，二者材料硬度差 40HBS。 取失效概率為 1﹪，安全系數(shù) S=，得 ［ δH］ 1= KHN1178。δHlim2/S=(314) 則許用接觸應(yīng)力 : 15 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì) ［ δH］ =（［ δH］ 1+［ δH］ 2）／ 2= MPa (315) 選取區(qū)域系數(shù) ZH=， 查的 1=， εα2=，則 εα=εα1+εα2=。= 計(jì)算載荷系數(shù) K： 已知使用系數(shù) KA=1， 根據(jù) v= m/s,7級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù) Kv =；查得 KHβ=； 查得 KFβ=, KHα= KFα=. 故載荷系數(shù)： K=KAKvKHαKFβ== 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑得： mn=d1cosβ/ Z1= 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 計(jì)算載荷系數(shù)： K = KA Kv KFα KFβ =1 x x x = 根據(jù)縱向重合度 εβ = ，查得螺旋角影響系數(shù) Yβ = 。β = 20 / cos179。= ZV2 = Z2/ cos179。14176。 取彎曲疲勞安全系數(shù) S= ，得： [δF]1 = KFN1δ [δF]1 = KFN2δ 由： FE1 = 380 FE1 / S = x 500/ = MPa (328) FE2 / S = x 380/ = MPa (329) YFa1 YSa1/[δF]1 = ， YFa2 YSa2/[δF]2 = ，大齒輪的數(shù)值大。 取 m=1 計(jì)算齒數(shù)： Z1=d1 cosβ/m=16 (330) 取 Z1=16，則 Z2==，取 130。= mm (331) 按圓整后的中心距修正螺旋角： β=arcos(Z1+Z2)mn/2a=176。 計(jì)算小齒輪、大齒輪的分度圓直徑： d1= Z1mn/cosβ=16x1/176。= mm (334) 計(jì)算齒輪寬度： b=Фd d1= mm (335) 圓整后取 B2=20 mm,B1=25 mm。 大齒輪齒頂圓直徑小于 160mm，根據(jù)動(dòng)力參數(shù)，幾何尺寸，以及箱體條件和整體裝配的限制，結(jié)合生產(chǎn)加工方式與工藝水平，故以選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜，齒輪與軸采用平鍵連接。 17 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 主要參數(shù)： α=20176。 幾何尺寸： d1= mm d2= mm p= ha=1 mm hf= mm da1= mm da1= mm df1=14 mm df1= mm h= mm db1= mm db2= mm 由于 A、 B兩軸機(jī)構(gòu)的伺服電機(jī)相同，系統(tǒng)總傳動(dòng)比相同，各分配比也相同，同時(shí)滿足兩軸的 需要，因此兩軸采用相同的齒輪副傳動(dòng)。m，作用在渦輪上的扭矩為 N178。 根據(jù) GB/T100851988的推薦，采用漸開(kāi)線蝸桿。渦輪用鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1，金屬模鑄造。 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算： 根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 。 確定許用接觸應(yīng)力： 根據(jù)蝸桿材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC，可查得渦輪