數控車床自動回轉刀架設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 內生產的立式數控車床回轉刀架的中心高一般有 51～245mm 共計八個規格（具體參見參考文獻[1]表 ） 。因此，參照煙臺機床附件廠生產的 AK211104M 型回轉刀架，初選刀尖高為 110mm。其型號及具體規格如表 21：表 21 刀架參數型 號 中心高mm工位數單工位時 間s刀 架轉速r/min最大切力 矩Nm電動機功 率W電動機轉 速r/min最大載重Kg重復定位精度mm外形尺寸mmAK211104M 110 4 450 120 1400 28 177。2″ 36720180。第四節 動力源的選擇及方案選擇結果驅動回轉刀架的動力可分為電動機傳動和液壓傳動兩大類。一般情況下只在臥式數控機床回轉刀架中使用液壓傳動，而其余均為電動刀架，故對 CK6140 在選用時應取電動機作為回轉刀架的動力源。通過對數控車床回轉刀架的基本要求，結構特點，動力源及基本參數的分析，可以得出 CK6140 回轉刀架的設計方案如下：7 / 34⑴ 立式簡易型；⑵ 伺服電動機直接驅動；⑶ 刀尖高為 110mm，工位數為 4；⑷ 外形尺寸為 200200252（長寬高） ；⑸ 采用霍爾開關作為信號傳輸控制元件；⑹ 轉位時刀架需要抬起，高度為 5mm。8 / 34第三章 回轉刀架的工作原理及過程第一節 回轉刀架的構成立式數控車床回轉刀架由固定部分（刀架基座或下刀體） ，轉動部分（刀架座或上刀體）和驅動電動機三部分組成，并采用了臥軸外露式電動機布局。第二節 回轉刀架的工作過程本設計回轉刀架的工作原理為機械螺母升降轉位式。工作過程可分為刀架抬起、刀架轉位、刀架定位并壓緊等幾個步驟，如圖31所示，其工作過程如下：⑴ 刀架抬起當數控系統發出換刀指令后, 通過接口電路使電機正轉, 經傳動裝置驅動蝸桿蝸輪機構蝸輪帶動絲桿螺母機構8逆時針旋轉 ,此時由于齒盤4處于嚙合狀態，在絲桿螺母機構8轉動時，使上刀架體產生向上的軸向力將齒盤松開并抬起,直至兩定位齒盤4 脫離嚙合狀態,從而帶動上刀架和齒盤產生“上臺”動作。⑵ 刀架轉位當圓套8逆時針轉過150176。時，齒盤4完全脫開，此時銷釘準確進入圓套8中的凹槽中，帶動刀架體轉位。⑶ 刀架定位 當上刀架轉到需要到位后（旋轉90176。、180176?；?70176。） ，數控裝置發出的換刀指令使霍爾開關9 中的某一個選通,當磁性板10 與被選通的霍爾開關對齊后,霍爾開關反饋信號使電機反轉,插銷7在彈簧力作用下進入反靠盤 5地槽中進行粗定位，上刀架體停止轉動，電機繼續反轉，使其在該位置落下，通過螺母絲桿機構7使上刀架移到齒盤4 重新嚙合, 實現精確定位。⑷ 刀架壓緊9 / 34刀架精確定位后，電機及許反轉，夾緊刀架，當兩齒盤增加到一定夾緊力時， 電機由數控裝置停止反轉，防止電機不停反轉而過載毀壞，從而完成一次換刀過程。圖31 回轉刀架10 / 34第四章 傳動機構的設計和標準件的選取第一節 初擬傳動方案參考煙臺機床附件廠生產的AK211104M電動回轉刀架的刀架轉速n=,電動機的轉速為1400r/min，初步確定傳動比 。187。=輪蝸桿傳動。第二節 選擇步進電動機一、電動機所需要的功率查參考文獻[1]表 的 AK211104M 電動回轉刀架的電動機功率 P=120W,轉速 n=1400r/min。二、確定步進電動機由 P=120W 可查參考文獻[1]表 ，可得以下幾種型號電動機的主要指標，如下表 41 所示。表 41 電動機主要技術指標主要技術數據 外型尺寸 （ mm）型號齒距角最大靜轉 矩kgcm最高空載啟動頻 率（步/秒）運行頻率（步/秒）相數電壓v電流A外徑長度軸徑重量11 / 3445BF003Ⅱ 3/6 2 3100 1200 3 60 2 45 82 4870BF001 90BF003 考慮到步進電動機與聯軸器的配合及合理的安裝尺寸，在其滿足功率的前提下優先選擇尺寸較小便于安裝、拆卸、清理、維護的型號，比較三個型號的功率如下：45BF003Ⅱ， P=120W；70BF001， P=210W；90BF003， P=300W,考慮三者的外徑和安裝尺寸 45BF003Ⅱ型步進電動機明顯優越于后者，故綜合考慮選擇 45BF003Ⅱ型步進電動機比較合適，查參考文獻[1]表 選取 45BF003Ⅱ型步進電動機配用的驅動電源型號為 BQG1002。第三節 蝸桿蝸輪的設計一、選擇蝸桿傳動類型、精度等級由于傳動的功率不大，速度也不高，故選用阿基米德圓柱蝸桿傳動，精度為：8CGB1008988。二、選擇蝸桿蝸輪材料考慮到蝸桿傳動功率不大，速度中等，故蝸桿用 45 號鋼表面淬火，硬度為45～55HRC，蝸輪邊緣采用 ZCuSn10P1,金屬模鑄造。三、初選幾何參數查參考文獻[2]表 844，初定中心距 ,傳動比 時，50a=51i1Z21i180。12 / 34 r=4176。34′26″=20d四、確定許用接觸應力查參考文獻[2]表 849 知,當蝸輪材料為鑄青銅時， []HbSNZs=由表 8410 查得 []20HbMpa滑動速度： 180。180。==../cos39。2r?采用浸油潤滑，由參考文獻[2]圖 842 查得： 093SZ根據參考文獻[2]表 844 ,，設計工作壽命 t=12022 小時，求得260Nnt=180。=180。根據 ，由圖 844 查得 ，=180。 .9NZ[] Mpas180。五、計算蝸輪輸出轉矩 T2估算傳動效率 12 Nmnh180。=180。 =六、確定模數 m 和蝸桿分度圓直徑 d1由公式可得： 22150[]mkTZHs230。246。231。247。179。232。248。因載荷較平穩，取載荷系數 k=,則13 / 34222 []86mdkTmZHs230。246。246。231。247。231。247。179。=180。=232。248。232。248。查參考文獻[2]表 842 得， ，m=2mm， d1=， q=， r=5176。6′8″。七、主要尺寸計算蝸桿:分度圓直徑：d 1=；齒頂圓直徑： ；*=+180。=齒根圓直徑： ； 1()(0) c+180。蝸輪：分度圓直徑： ；25102dZ=180。齒頂圓直徑： ；106aahmm*+180。=齒根圓直徑 ：；2()(.) c+180。蝸輪外圓直徑： ，取 de2=163。蝸輪齒寬： ,取 b2==180。中心距： 121()(.0)++=八、蝸輪齒面接觸強度校核由參考文獻[2]表 849，可得 214783[]HHkTdss=163。由于幾何參數已經確定，故 k 與 T2 39。8snmsr180。=?由參考文獻[2]表 8415 用插值法查得 ，則蝸輪副嚙合效率為12gr14 / 341tantan5639。810%10%()(2)rgh=180。=180。=162。++?取軸承效率 ，攪油及濺油效率 ，則蝸桿傳動的總效率為