【正文】 工作臺和數(shù)控回轉工作臺，它們的功用各不相同。而數(shù)控回轉工作臺除了分度和轉位的功能之外，還有實現(xiàn)圓周運動進給運動。一個工件安裝在工作臺上加常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 6 工的同時，另外一個或幾個可交換的工作臺面上還 可以裝卸別的工件。 （ 7） 輔助系統(tǒng) 包括潤滑、冷卻、排屑、防護、液壓和隨機檢測系統(tǒng)等部分。 高速高效、高精度、高可靠性 （ 1） 高速、高效 提高生產率是機床技術追求的基本目標之一。超高速加工技術對制造業(yè)實現(xiàn)高效、優(yōu)質、低成本生產有廣泛的適用性。超高速加工特別是超高速銑削與新一代高速加工中心的開發(fā)應用緊密相關。 高 速 主 軸 單 元 （ 電 主 軸 ， 轉 速15000~100000r/min）、高速且高加 /減速度的進給運動部件（快移速度60~120 r/min，切削進給速度高達 60m/min)、高性能數(shù)控和伺服 系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達到了下新的技術水平。隨著超高速切削機理、超硬耐磨長壽命刀具材料，大功率高速電主軸、高加 /減速度直線電機驅動進給部件以及高性能控制系統(tǒng)和防護裝置等一系列技術領域中關鍵技術的解決，還將出現(xiàn)新一代高速加工中心 ??13 。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級，其應用范圍日趨廣泛。隨著高新技術的發(fā)展和對機電產品性能與質量要求的提高，機床用戶對機床加工精度的要求也越來越高。 （ 3） 高可靠性 數(shù)控機床的可靠性一直是用戶關心的指標。通過硬件功能軟件化，以適應各種控制功能的要求，同時采用硬件結構機床本體的模塊化、標準化和通用化及系列化，常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 8 使得既提高硬件生產批量，又便于組織生產和質量把關。利用報警提示，及時排除故障；利用容錯技術，對重要部件采用“冗余”設計，以實現(xiàn)故障自恢復；利用各種測試、監(jiān)控技術，當發(fā)生超程、刀損、干擾、斷電等各種意外時，自動進行相應的保護。 （ 2） 智能化 隨著人工智能在計算機領域的不斷滲透與發(fā)展，為適應制造業(yè)生產柔性化、自動化發(fā)展需要，智能化正成為數(shù)控設 備研究及發(fā)展的熱點，它不僅貫穿在生產加工的全過程 (如智能編程、智能數(shù)據(jù)庫、智能監(jiān)控 )，還貫穿在產品的售后服務和維修中，目前采取的主要技術措施包括以下幾個方面。自適應控制可根據(jù)切削條件的變化，自動調節(jié)工作參數(shù)，使加工過程中能保持最佳 I 作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設備的生產效率，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。 ② 為提高 9S 動性能及使用連接方便方面的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載自動選定模型等。 ④ 智能診斷、智能監(jiān)控方面的內容，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。一旦出現(xiàn)故障時，立即采用停機等措施，進行故障報警，提示發(fā)生故障的部位、原因等，并利用“冗余”技術，自動使故 障模塊脫機，而接通備用模，以確保無人化工作環(huán)境的要求。其重點是以提高系統(tǒng)的可靠性、實用化為前提，以易于聯(lián)網和集成為目標；注重加強單元技術的開拓、完善； CNC 單機向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展。如數(shù)控多軸加工中心、換刀換箱式加工中心等。數(shù)控機床的發(fā)展 已模糊了粗精加工工序的概念。另外，數(shù)控系統(tǒng)的控制軸數(shù)也在不斷增加，有的多達 15 軸，其同時聯(lián)動的數(shù)軸已達 6 軸。計算機技術的飛速發(fā)展推動數(shù)控機床技術更快地更新?lián)Q代，世界上 許多數(shù)控系統(tǒng)生產廠家開發(fā)了開放式體系結構的新一代數(shù)控系統(tǒng)。其新一代數(shù)控系統(tǒng)的硬件、軟件和總線規(guī)范都是對外開放的，由于有充足的軟、硬件資源可供利用，不僅使數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶進行系統(tǒng)集成得到有力的支持，而且也為用戶的二次開發(fā)帶來極大方便，促進了數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的開發(fā)和廣泛應用。這種數(shù)控系統(tǒng)可隨 CPU 升級而升級，結構上不必變動。 網絡化 網絡化數(shù)控裝備是近年來的一個新亮點。先進的 CNC 系統(tǒng)為用戶提供了強大的聯(lián)網能力，除有 RS232 串行接口、 RS422 等接口外，還帶有遠程緩沖功能的 DNC 接口，可以實現(xiàn)幾臺數(shù)控機床、加工中心之間的數(shù)常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 11 據(jù)通信和直接對機床進行控制。不僅利于數(shù)控系統(tǒng)生產廠對其產品的監(jiān)控和維修，也適于大規(guī)?，F(xiàn)代化生產的無人化車間，實行網絡管理，還適于在操作人員不宜到現(xiàn)場的環(huán)境 (如對環(huán)境要求很高的超精密加工和對人體有害的環(huán)境 )中工作。 5″；回轉臺重復定位精度：177。 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 12 第二章 TH6363B 加工中心回轉工作臺設計方案的擬訂 加工 中心常用回轉工作臺簡介 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 13 加工中心機床除了沿 X、 Y 和 Z 三個坐標軸直線進給運動外，往往還帶有繞 X、 Y 和 Z 軸的圓周進給運動。加工中心常用的回轉工作臺有分度工作臺和數(shù)控回轉工作臺，它們的功用各不相同。而數(shù)控回轉工作臺除了分度和轉位的功能之外，還有實現(xiàn)圓周運動進給運動。分度工作臺的分度、轉位和定位工作是按照控制系統(tǒng)的指令自動進行的，每次轉位回轉一定的角度（如 90176。和 45176。為滿足分度精度的要求，需要使用專門的 定位元件。 （ 2） 數(shù)控回轉工作臺 為了適應某些零件加工的需要，加工中心的進給運動常常還增加了繞 X、 Y 和 Z 三個坐標軸的圓周進給運動，分別稱 A、 B、C 軸。 數(shù)控回轉工作臺和分度工作臺沒多大區(qū)別，但在結構上則具有一系列的特點。不同之點在于數(shù)控機床的進給驅動機構實現(xiàn)的是直線進給運動， 而數(shù)控回轉工作臺實現(xiàn)的是圓周進給運動，數(shù)控回轉工作臺可分為開環(huán)數(shù)控回轉工作臺和閉環(huán)數(shù)控回轉工作臺兩種 ??3 。 本課題為設計 TH6363B 臥式加工中心的回轉工作臺，所以下面對本課題設計方案進行簡要地介紹： 由于設計任務不需要使回轉工作臺有圓周進給運動。分度工作臺的作用完成分度運動。齒盤分度工作臺的分度精度主要由齒盤尺寸精度及坐標精度決定，最高可達正負 5″。 工作臺工作原理示意圖： 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 15 下圖為 TH6363B 臥式加工中心分度回轉工作臺的結構。 圖 轉臺分度裝置圖 1帶輪； 2軸承； 3錐齒輪軸； 4軸承； 5齒輪軸； 6大齒輪； 7鼠牙盤；常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 16 8活塞； 9電磁閥； 10芯軸； 11軸承； 12滾道； 13錐齒輪 具體工作原理為： 。 。經過帶輪 1 和齒輪副 13 和齒輪副 6 的傳動帶動工作臺進行分度回轉運動。當工作臺的回轉角度達到所要求的角度時，電機停止轉動，工作臺完成準廳動作。工作臺完成準停動作的同時，壓力油從管道進入升降液壓缸上腔，推動活塞 8 帶動工作臺下降，于是上下齒盤又重新嚙合，完成定位夾緊。設計其外形結構，確定其外形尺寸。最終裝配成完整的分度回轉工作臺。 電機的選擇 選擇電動機類型 按工作要求和條件，選用交流伺服電動機。 計算負載轉矩 M ： M = rfF ??0 式中 0F 為負載正壓力， f 為摩擦系數(shù)， r 為力矩力臂 工作臺承重為 800kg 工作臺自重粗略計算： 直徑 D=630mm 高度 h=265149=116mm 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 19 體積 V= 22 ????hD?m3 則重量 m= ???v? kg 總的重量 m1 =280+800=1080 kg 則 0F = m1 g=1080 ?? 10584N 查表得 f =，粗略估計力矩力臂 r =110mm= M = rfF ??0 = mN ????? 3 0 8 4 0 設計目標鼠牙盤預期轉速在 30~50r/min 之間，現(xiàn)初選 n =35 r/min 計算功率得： P =9550nM? = ?? KW 由電動機至運輸帶的傳動總效率為 a? = 23421 ??? ?? 式中： 1? 、 2? 、 3? 分別為帶傳動、軸承、齒輪傳動的傳動效率。 98， 3? =0。初選鼠牙盤的轉速 1n =35 r/min。 同步帶的傳動比： 初選 1i = 圓柱齒輪的傳動比：查表可知圓柱齒輪傳動比一般為 8~40。它具有傳動比準確、軸壓力小、結構緊湊、傳 動比范圍大，可采用較小的帶輪直徑和較小的軸間距，以及可在低速下傳遞動力等優(yōu)點。主要用于同步的或低速的傳動 ??4 。同步帶標準寬度的基本尺寸為 ，代號為 025。 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 22 擋圈最小高度：查表得 ?K 擋圈厚度： ? ?~?t ，取 t = 因帶輪的齒數(shù)發(fā)生變化，故傳動比也發(fā)生變化。 材料及熱處理、精度和齒數(shù)選擇 因傳遞功率不大、轉速不高，材料按課本表 71 選取，都采用 45 鋼，鍛造毛坯，大齒輪正火處理，小齒輪調質，均采用軟齒面 ??5 。 軟齒面閉式傳動，失效形式為點蝕，考慮傳動平穩(wěn)性，齒數(shù)宜取多些，取1z =20，則 2z =i1z = 20=65 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 23 小齒輪傳遞的扭距： 1T = mmNnP ?????? 121571304 66 初選載荷系數(shù)：初選 tK = 取齒寬系數(shù)： R? = 確定彈性影響系數(shù)：據(jù)教材表 106 查得 EZ = MPa 確定區(qū)域載荷系數(shù)：標 準直齒圓錐齒輪傳動 HZ = 確定接觸許用應力： 循環(huán)次數(shù) N1 =60 atn1 =60?1304?(16?300?8)=? 910 N2 = N1 /u=? 910 /=? 810 查教材圖 1019 曲線 1 得 ?HNK ， ?HNK 查教材圖 1021（ d）得 lim1H? =600 aMP ， lim2H? =570 aMP 取安全系數(shù)： ?HS ? ? MP aSK H HHNH ???? ?? ? ? MP aSK H HHNH ???? ?? 由接觸強度計算小齒輪的分度圓直徑 td1 ? ? ? ? ?3 212 uKTZRRHE ??? ?????????? = 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 24 ? ?3 22 1 2 1 5 8 4 8 9 ???? ?????????= 驗算載荷系數(shù)： 齒輪的使用系數(shù)：載荷狀況以均勻平穩(wěn)為依據(jù)查教材表 102 得 AK = ? ? ? ? ??????? Rm dd ? 齒輪的圓周速度 ??? 100060 111 ndv t? 10 0060 13 ? ?? =由教材圖 108 查得： vK = 取 ?? ?? FH KK 依據(jù)大齒輪兩端支承，小齒輪做懸臂布置，查教材表 109 得軸承系數(shù)beHK? = 由公式得 8 7 ????? beHFH KKK ??? 接觸強度載荷系數(shù) ?????? ?? HHVA KKKKK 校正直徑： 1d = 31 / tt kkd = ?? mm ??? zdm 取標準值 ?m 齒輪的相關參數(shù)： 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 25 11 mzd ? =?20=40mm 22 mzd ? =?65=130mm 1 221 ?????? udR mm ???? Rb R? 圓整取 ，mm202 ?b ?1b 25 mm rc c os1a rc c os 221 ???????? ?u u? 54117290 12 ?????? ?? ?? 校核齒根彎曲疲勞強度 確定彎曲強度載荷系數(shù)：與接觸強度載荷系數(shù)相同： ?????? ?? FFVA KKKKK 計算當量齒數(shù)： os 20c os 111 ??? ??zz v os 65c os 222 ??? ??zz v 查教材表 105 得 ?FaY ， ?SaY ， ?FaY ， ?SaY 確定許用應力： 由 教材圖 1018 查得 1FNK =， 2FNK = 取安全系數(shù) ?FS 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 26 由教材圖 1020（ c）得 1FN? =440MPa ， 2FN? =425MPa 按脈動循環(huán)應變力確定許用彎曲應力，即 ? ??1F? MP aSKFFNFN ???? ? ??2F? MP aSKFFNFN ???? 校核彎曲強度： 1F? = ? ?122111 zbm YYKTRSaFa ?? = ? ? 22 ????? ????= ? ?1F?? 1F? = ? ?222221 zbm YYKTRSaFa ?? = ? ? 22 ????? ????= ? ?2F?? 滿足彎曲強度，以上所選參數(shù)合適。 圓柱齒輪的設計計算 設計的標準直齒圓柱齒輪使用壽命為 8 年，每年以 300 工作日計，兩班制，輕微沖擊。 齒輪精度