系本科畢業(yè)設計（論文）開題報告畢業(yè)設計（論文）題目： ?400m 的數(shù)控車床總體設計及六角回轉刀架設計 專 業(yè)： 指導教師： 學生姓名： 學 號： 畢業(yè)時間： 教務處制一、選題依據(jù)（目的、意義、國內外研究現(xiàn)狀、學術準備情況、研究思路及方法）（一）目的、意義 目前，中國已成為全球最大的機床消費國，也是世界上最大的數(shù)控機床進口國。過去只用于航空,汽車工業(yè)的數(shù)控機床，現(xiàn)在已越來越廣泛的成為其他制造行的必要設備, 而且技術發(fā)展也相當快速,令人驚嘆。然而，我國的機械加工設備的數(shù)控化率，在 1999 年僅為 5－8％，現(xiàn)在大約在 15－20％之間。我國數(shù)控技術水平的提高已迫在眉睫。我國目前各種門類的數(shù)控機床都能生產(chǎn)，水平參差不齊，有的是世界水平，有的比國外落后 10－15 年，但如果有國家的大力支持，追趕起來也不是什么太大的問題，例如：2004 年，沈陽機床集團收購了德國西思機床公司，意義很大，如果大力消化技術，可以縮短不少差距。大連機床公司也從德國引進了不少先進技術。上海一家企業(yè)購買了日本著名的機床制造商池貝。中國的制造業(yè)要實現(xiàn)從大國到強國，從低端到高端，從中國制造到中國創(chuàng)造的轉變，一是要高技術化，二是要技術升級。當前，我國社會經(jīng)濟飛速發(fā)展使得中國制造技術正在發(fā)生日新月異的變化。但是，中國目前只是非創(chuàng)新產(chǎn)品的制造大國，靠勞動力、價格、資源和非競爭性的比較優(yōu)勢，在低端產(chǎn)品上占有一席之地。數(shù)控機床是現(xiàn)代制造業(yè)的關鍵設備，一個國家數(shù)控機床的產(chǎn)量和技術水平在某種程度上代表了這個國家制造業(yè)技術水平和競爭力。最近 10 年來，隨著我國國民經(jīng)濟持續(xù)快速健康發(fā)展，為滿足制造業(yè)需求，國家每年花費 10 多億美元引進數(shù)控機床，使我國制造業(yè)數(shù)控設備出現(xiàn)了大幅度快速增長的態(tài)勢，我國的數(shù)控技術的發(fā)展呈現(xiàn)出前所未有的廣闊前景。但與國外相比，我國制造數(shù)字化技術應用水平還比較低。面對這種挑戰(zhàn)，我們一方面認識到自己的不足，另一方面要消化、吸收國外的先進技術，縮短與他們之間的差距，致力于解決提高數(shù)控設備工業(yè)應用水平，實現(xiàn)高速高效加工技術，具有重大的現(xiàn)實意義和深遠意義。（二）國內外研究現(xiàn)狀國內研究現(xiàn)狀：我國數(shù)控機床制造業(yè)在 80 年代曾有過高速發(fā)展的階段，許多機床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉型。但總的來說，技術水平不高，質量不佳，所以在 90 年代初期面臨國家經(jīng)濟由計劃性經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉移調整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時期，那時生產(chǎn)能力降到 50％，庫存超過 4 個月。從 1995 年“九五”以后國家從擴大內需啟動機床市場，加強限制進口數(shù)控設備的審批，投資重點支持關鍵數(shù)控系統(tǒng)、設備、技術攻關，對數(shù)控設備生產(chǎn)起到了很大的促進作用，尤其是在 1999 年以后，國家向國防工業(yè)及關鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設備制造市場一派繁榮。從 2000 年 8 月份的上海數(shù)控機床展覽會和2001 年 4 月北京國際機床展覽會上，也可以看到多品種產(chǎn)品的繁榮景象。但也反映了下列問題： （1） 低技術水平的產(chǎn)品競爭激烈，互相靠壓價促銷； （2） 高技術水平、全功能產(chǎn)品主要靠進口； （3） 配套的高質量功能部件、數(shù)控系統(tǒng)附件主要靠進口； （4） 應用技術水平較低，聯(lián)網(wǎng)技術沒有完全推廣使用； （5） 自行開發(fā)能力較差，相對有較高技術水平的產(chǎn)品主要靠引進圖紙、合資生產(chǎn)或進口件組裝。 當今世界工業(yè)國家數(shù)控機床的擁有量反映了這個國家的經(jīng)濟能力和國防實力。目前我國是全世界機床擁有量最多的國家（近 300 萬臺） ，但我們的機床數(shù)控化率僅達到 1.9％左右，這與西方工業(yè)國家一般能達到 20％的差距太大。日本不到 80 萬臺的機床卻有近 10 倍于我國的制造能力。數(shù)控化率低，已有數(shù)控機床利用率、開動率低，這是發(fā)展我國 21 世紀制造業(yè)必須首先解決的最主要問題。每年我們國產(chǎn)全功能數(shù)控機床 3000～4000 臺，日本 1 年產(chǎn) 5 萬多臺數(shù)控機床，每年我們花十幾億美元進口 7000～9000 臺數(shù)控機床，即使這樣我國制造業(yè)也很難把行業(yè)中數(shù)控化率大幅度提上去。因此，國家計委、經(jīng)貿委從“八五” 、“九五”就提出數(shù)控化改造的方針，在 “九五”期間，我協(xié)會也曾做過調研。當時提出數(shù)控化改造的設備可達 8～10 萬臺，需投入 80～100 億資金，但得到的經(jīng)濟效益將是投入的 5～10 倍以上。因此，這兩年來承擔數(shù)控化改造的企業(yè)公司大量涌現(xiàn)，甚至還有美國公司加入。 “十五” 剛剛開始，國防科工委就明確提出了在軍工企業(yè)中投入 6.8 億元，用于對 1.2～1.8 萬臺機床的數(shù)控化改造。 國外研究現(xiàn)狀：20 世紀人類社會最偉大的科技成果是計算機的發(fā)明與應用，計算機及控制技術在機械制造設備中的應用是世紀內制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術進步。自從1952 年美國第 1 臺數(shù)控銑床問世至今已經(jīng)歷了 50 個年頭。數(shù)控設備包括：車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類專機，形成龐大的數(shù)控制造設備家族，每年全世界的產(chǎn)量有 10～20 萬臺，產(chǎn)值上百億美元。 世界制造業(yè)在20 世紀末的十幾年中經(jīng)歷了幾次反復，曾一度幾乎快成為夕陽工業(yè)，所以美國人首先提出了要振興現(xiàn)代制造業(yè)。90 年代的全世界數(shù)控機床制造業(yè)都經(jīng)過重大改組。如美國、德國等幾大制造商都經(jīng)過較大變動，從 90 年代初開始已出現(xiàn)明顯的回升，在全世界制造業(yè)形成新的技術更新浪潮。如德國機床行業(yè)從 2000 年至今已接受 3 個月以后的訂貨合同，生產(chǎn)任務飽滿。 （三）學術準備情況自動回轉刀架的換刀流程如圖 1 所示。刀 架 電 動 機 正 轉 蝸 輪 -蝸 桿 減 速 銷 聯(lián) 接螺 桿 -螺 母 上 蓋 圓 盤 旋 轉上 刀 體 抬 起端 面 齒 錯 開圓 柱 銷 落 入 上 蓋 圓 盤上 刀 體 旋 轉到 位 回 答刀 架 電 動 機 反 轉 霍 爾 元 件 觸 發(fā) 反 靠 銷 反 靠 端 面 齒 嚙 合上 刀 體 下 降 ， 粗 定 位精 定 位延 時 鎖 緊 電 動 機 停 轉 螺 桿 旋 轉螺 桿 旋 轉圖 1 自動回轉刀架的換刀流程電動刀架的初步方案簡圖如下圖 2 所示。n內 裝 信 號 盤 刀 架 端 齒 盤 定 位電 動 機上 齒 盤下 齒 盤螺 母 蝸 輪 副 聯(lián) 軸 器開合 轉 位圖 2 六角回轉刀架簡圖其工作原理為：當數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令后，電動機正轉，通過聯(lián)軸器帶動蝸桿旋轉，在經(jīng)過蝸輪帶動軸旋轉，從而使刀架抬起，刀架抬起后，電動機繼續(xù)轉動帶動刀架轉位，完成轉位后，由微動開關發(fā)出信號使電機反轉，壓緊刀架。當數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令后（設刀架當前處于鎖緊狀態(tài)即上刀體與下刀體的端面齒相互嚙合） ，電動機正轉，通過電動機正傳帶動蝸桿正轉，再經(jīng)過蝸輪帶動螺桿轉（通過鍵聯(lián)接） ，作為螺母的上刀體（在上刀體內部加工出內螺紋）要么轉動，要么上下移動，此處設計為電動機正轉時上刀體向上移動，當?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時，上刀體與下刀體的端面齒相互嚙合，因為這時上刀體不能與螺桿一起轉動，所以螺桿的轉動會使作為螺母的上刀體向上移動，從而使刀架抬起，在螺桿旋轉的同時也帶動上蓋圓盤一起旋轉（通過螺桿上部的圓柱銷和上蓋圓盤的銷聯(lián)接） ，當?shù)都芡耆鸷?，端面齒脫離嚙合，上刀體上部的圓柱銷落入上蓋圓盤，上蓋圓盤就通過圓柱銷帶動一同轉動，從而實現(xiàn)了上刀體的轉位，再通過霍爾元件觸發(fā)判斷上刀體是否轉到了工作位置。完成轉位后，由微動開關發(fā)出信號使電機反轉，通過電機反轉帶動蝸桿反轉，再經(jīng)過蝸輪帶動螺桿旋轉（通過鍵聯(lián)接） ，螺桿旋轉的同時也帶動上蓋圓盤一起旋轉（通過銷聯(lián)接） ，上蓋圓盤通過上刀體上部的圓柱銷帶動上刀體開始反轉，上刀體下部的反靠銷馬上就會落入反靠圓盤的十字槽內，反靠銷反靠，上刀體停轉，至此，實現(xiàn)粗定位。螺桿的繼續(xù)轉動使上刀體下降，最后至上刀體的端面齒與下刀體的端面齒完全嚙合，實現(xiàn)精定位，電動機停轉，再延時鎖緊，整個換刀過程至此結束。上 蓋 圓 盤 轉 動 方 向 上 蓋 圓 盤 轉 動 方 向 上 蓋 圓 盤 轉 動 方 向 上 蓋 圓 盤 轉 動 方 向圖 3 刀架轉位過程中銷的位置a) 換刀開始時，圓柱銷 2 與上蓋圓盤 1 可以相對滑動b) 上刀體 4 完全抬起后，圓柱銷 2 落入上蓋圓盤 1 槽內，上蓋圓盤 1 將帶動圓柱銷 2 以及上刀體 4 一起轉動c) 上刀體 4 連續(xù)轉動時，反靠銷 6 可從反靠盤 7 的槽左側斜坡滑出d) 找到刀位時，刀架電動機反轉，反靠銷 6 反靠，上刀體停轉，實現(xiàn)粗定位1—上蓋圓盤 2—圓柱銷 3—彈簧 4—上刀體 5—圓柱銷 6—反靠銷 7—反靠圓盤其中上部的圓柱銷 2 和下部的反靠銷 6 起著重要作用。當?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時，兩銷的情況如圖 a 所示，此時反靠銷 6 落在反靠盤 7 的十字槽內，上刀體 4 的端面齒和下刀體的端面齒處于嚙合狀態(tài)（上下端齒在圖 a 中未畫出） 。需要換刀時，控制系統(tǒng)發(fā)出刀架轉位信號，三相異步電動機正向旋轉，通過蝸桿副帶動螺桿正向轉動，與螺桿配合的上刀體 4 逐漸抬起，上刀體 4 與下刀體之間的端面齒慢慢脫開；與此同時，上端圓盤 1 也隨著螺桿正向轉動（上端圓盤 1 通過圓柱銷與螺桿聯(lián)接） ，當轉過約 170 度時，上端圓盤 1 直槽的另一端轉到圓柱 2 的正上方，由于彈簧 3 的作用，圓柱銷 2 落入直槽內，于是上端圓盤 1 就通過圓柱銷 2 使得上刀體 4 轉動起來（此時端齒面齒已完全脫開） 。如圖 b 所示。上蓋圓盤 1、圓柱銷 2 以及上刀體 4 在正轉的過程中，反靠銷 6 能夠從反靠圓盤 7 中十字槽的左側斜坡滑出，而不影響上刀體 4 尋找刀位時的正向轉動，如圖 C 所示。上刀體 4 帶動磁鐵轉到需要的刀位時，發(fā)信盤上對應的霍爾元件輸出低電平信號，控制系統(tǒng)收到后，立即控制刀架電動機反轉，上蓋圓盤 1 通過圓柱銷2 帶動上刀體 4 開始反轉，反靠銷 6 馬上就會落入反靠圓盤 7 的十字槽內，上刀體停轉，至此，完成粗定位，如圖 d 所示。此時，反靠銷 6 馬上就會落入反靠圓盤 7 的十字槽內爬不上來，于是上刀體 4 停止轉動，開始下降，而上蓋圓盤 1 繼續(xù)反轉，其直槽的左側斜坡將圓柱銷 2 的頭部壓入上刀體 4 的銷孔內，之后，上蓋圓盤 1 的下表面開始與圓柱銷 2 的頭部滑動。在此期間，上、下刀體的端面齒逐漸嚙合，實現(xiàn)精定位，經(jīng)過設定的延時時間后，刀架電動機停轉，整個換刀過程結束。由于蝸桿副具有自瑣功能，所以刀架可穩(wěn)定的工作。要想使上、下刀體的兩個端面齒脫離，就必須設計合適的機構使上刀體抬起。從經(jīng)濟型方面考慮，應采用經(jīng)濟的螺桿-螺母副，在上刀體內部加工出內螺紋，當電動機帶動螺桿繞中心軸轉動時，作為螺母的上刀體要么轉動，要么上下移動。當?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時，上刀體與下刀體的端面齒相互嚙合，因為這時上刀體不能與螺桿一起轉動，所以螺桿的轉動會使上刀體向上移動。當端面齒脫離嚙合時，上刀體就與螺桿一同轉動。設計螺桿時要求選擇適當?shù)穆菥啵员惝斅輻U轉動一定角度時，使得上刀體與下刀體的端面齒能夠完全脫離嚙合狀態(tài)。圖 5 為自動回轉刀架的傳動機構示意圖，詳細的裝配圖見圖紙。轉 位圖 5 自動回轉刀架的傳動機構示意圖1--發(fā)信盤 2--推力軸承 3--螺桿螺母副 4--端面齒盤 5--反靠圓盤 6--三相異步電動機 7--聯(lián)軸器 8—蝸桿副 9—反靠銷 10--圓柱銷 11--上蓋圓盤 12—上刀體（四）本選題研究思路及方法本選題研究思路:通過對數(shù)控車床的拆裝和測繪，熟悉了數(shù)控車床傳動系統(tǒng)的基本結構。查閱相關資料，了解車床設計方法，對部件進行了設計。對設計內容進行歸納、整理，完成圖紙、畢業(yè)設計說明書及相關文檔。確定課題需要滿足的條件：1）滿足工藝要求 機床依靠刀具和工件間的相對運動形成工作表面，而加工工件的表面形狀和表面位置多種多樣，要求刀架盡可能布置足夠的刀具，換刀時間短，能夠方便而正確地加工各工件表面。2）保證足夠高的重復定位精度 在刀架上安裝刀具時應能精確地調整刀具的位置，以保證刀具和工件間準確的相對位置，而且精度保持性要好，以便長期保持刀具的正確位置。3）具有足夠的剛度 刀架在粗車時要承受很大的切削力，所以刀架在結構上必須具有良好的強度和剛度。由于車削加工精度在很大程度上取決于刀尖的位置，對于數(shù)控車床來說，在加工過程中刀具的位置不能進行人工調整，因此必須要有可靠的定位方案和合理的定位結構，才能保證回轉刀架在每次轉位之后，具有盡可能高的重復定位精度。4）提高可靠性 由于刀庫和自動換刀裝置在機床工作過程中，使用頻率很高，所以必須充分重視它的可靠性。5）縮短換刀時間 自動刀架是為了提高機床的自動化而設置的，因而它的換刀時間應盡可能的短，以利于提高生產(chǎn)效率。②功能分析：1)抬起：為了使刀架能夠轉位，回轉刀架必須先抬起。2)轉位：為了完成工件若干個工序的加工，在回轉刀架上固定著 6 組刀具，為使各組刀具能依次參加工作，回轉刀架需相應轉位。 3)定位：為保證加工精度，在加工時回轉刀架應精確定位。自動回轉刀架的動力源是三相異步電動機，其中蝸桿與電動機直聯(lián)，刀架轉位時蝸輪與上刀體直聯(lián)。由于刀架轉動所需的功率較小，根據(jù)設刀架為 15Kg,上刀體設計轉速 ,則 F=150N,V=0.2m/min,。故算出 =37.5W 查機械min/26r? 1P設計手冊第四版第 5 卷只有 YS5024 型電動機符合要求，選取電機參數(shù)具體為：額定功率為 =40W，額定轉速 =1380r/min 的電動機 。所以動力部分選擇1P1YS5024 型三相異步電機。上刀體設計轉速 ，則蝸桿副的傳動比min/26r?。刀架從轉位到鎖緊時，需要蝸桿反向，工作載荷不5326/80/21??ni均勻，啟動時沖擊較大，今要求蝸桿副的使用壽命 。hh10L本選題研究方法：本課題的研究需要查閱大量的資料，我要先到學校圖書館查閱與本課題有關的書籍和資料本，同時上網(wǎng)瀏覽最新的有關課題的文獻資料。因為這是企業(yè)的實際生產(chǎn)工藝，所以我還需到企業(yè)進行實地參觀學習，弄明白機床的具體改造要求，特殊磨頭機構的具體工作原理，具體的設計和安裝要求，以及其具體要實現(xiàn)的功能，同時要弄明白整個加工的工藝流程，要虛心的向企業(yè)里的技術人員和師傅請教，以求最終能設計出符合實際加工要求的?400mm 的數(shù)控車床總體設計及六角回轉刀架設計。二、論文結構框架（一）論文提綱目 錄摘 要 IIAbstract III目 錄 IV第 1 章 緒論 11.1 數(shù)控機床及其特點 11.2 數(shù)控機床的工藝范圍及加工精度 21.3 數(shù)控機床的經(jīng)濟分析 31.4 數(shù)控機床的發(fā)展趨向 4第 2 章 數(shù)控機床總體方案的制訂及比較 82.1 總體方案比較 82.2 數(shù)控車床方案確定 8第 3 章 確定切削用量及選擇刀具 93.1 刀具選擇 93.2 切削用量確定 103.3 切削三要素 103.4 加工精度和表面粗糙度 103.5 刀具材料 14第 4 章 傳動系統(tǒng)圖的設計計算 144.1.主動參數(shù)參數(shù)的擬定 144.2 變速結構的設計 154.2.1 主變速方案擬定 154.2.2 變速結構式、結構網(wǎng)的選擇 16第 5 章 自動回轉刀架的工作原理 205.1 自動回轉刀架的換刀流程 205.2 自動回轉刀架的換刀過程中有關銷的位置 21第 6 章 六角回轉刀架主要傳動部件的設計計算 226.1 蝸桿副的設計計算及電動機的選擇 226.1.1 蝸桿的選型 226.1.2 蝸桿副的材料 226.1.3 按齒面接觸疲勞強度進行設計 226.1.4 蝸桿和蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 246.1.5 校核蝸輪齒根彎曲疲勞強度 256.2 螺桿的設計計算 256.2.1 螺距的確定 256.2.2 其他參數(shù)的確定 256.2.3 自鎖性能校核 256.3 鎖緊定位機構的設計 266.3.1 端齒盤設計 266.3.2 端齒盤的特點 276.3.3 端齒盤主要參數(shù)的設計計算 27致 謝 33參考文獻 34（二）參考文獻[1] 文懷興，夏田．數(shù)控機床系統(tǒng)設計[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2005．6[232][234][2] 王愛玲．現(xiàn)代數(shù)控機床[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2003[3] 濮良貴，紀名剛．機械設計（第八版）[M]．北京：高等教育出版社，2006.5[4] 孫恒，陳作模，葛文杰．機械原理（第七版）[M]．北京：高等教育出版社，2006.5[5] 劉傳紹，鄭建新．機械制造技術基礎[M]．北京：中國電力出版社，2013[6] 王愛玲．機床數(shù)控技術 [M]．北京：高等教育出版社，2006.9[7] 劉洪文．材料力學（第 4 版）[M]．北京：高等教育出版社，2004.1[8] 戴曙. 金屬切削機床 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2013.5[9] 陳嬋娟. 數(shù)控車床設計[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2012.3[10] 王愛玲. 現(xiàn)代數(shù)控機床[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2003.3[11] William Orthwein. Machine Component Design. West Publishing Company,St.Paul,MN,USA.2009；[12] T.A.Harris etc. Rolling Element Bearings Dynamics[J]. Journal of Basic Engineering, 2007.三、論文寫作安排第 1-4 周：查閱資料，分析課題研究的內容，外文翻譯，寫開題報告；第 5-6 周：比較分析各種不同類型的優(yōu)缺點第 7-8 周：分析確定幾種不同類型的方案，并繪制出草圖第 9-10 周：具體數(shù)據(jù)計算第 11-15 周：確定總裝配圖并繪制總裝配圖：均為計算機繪圖；第 16-17 周：撰寫畢業(yè)論文，準備答辯。四、審核意見指導教師意見：1、通過 2、完善后通過 3、未通過指導教師（簽字） 年 月 日系部（專業(yè)）意見：1、通過 2、完善后通過 3、未通過負責人（簽字） 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）畢業(yè)設計（論文）題目： ?400m 的數(shù)控車床總體設計及六角回轉刀架設計 專 業(yè)： 指導教師： 學生姓名： 學 號： 畢業(yè)時間： 學院教務處制IIΦ400mm 的數(shù)控車床總體設計及六角回轉刀架設計摘要裝備工業(yè)的技術水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度 ,數(shù)控技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術和最基本的裝備 ,又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。數(shù)控技術是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術 ,而數(shù)控裝備是以數(shù)控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品 ,其技術范圍覆蓋很多領域。經(jīng)濟型數(shù)控車床，對于保證和提高被加工零件的精度，主要依靠兩方面來實現(xiàn)：一是系統(tǒng)的控制精度；二是機床本身的機械傳動精度。數(shù)控車床的進給傳動系統(tǒng)，由于必須對進給位移的位置和速度同時實現(xiàn)自動控制。所以，數(shù)控車床與臥式車床相比應具有有更好的精度．以確保機械傳動系統(tǒng)的傳動精度和工作平穩(wěn)性。關鍵詞：車床，數(shù)控，傳動系統(tǒng)IIIAbstractTechnical level and degree of modernization of the equipment industry determines the level and degree of modernization of the entire national economy, digital technology and equipment is the development of new high-tech industry and cutting-edge industries of enabling technologies and basic equipment, but also in today's advanced manufacturing technology and equipment the core technology. CNC technology is the mechanical movement with digital information and work process control technology, and numerical control equipment is CNC technology Mechatronics products and new technology represents for traditional manufacturing industries and emerging manufacturing penetration is formed, its technology coverage many fields. Economical CNC lathes, to guarantee and improve the accuracy of machined parts are mainly relying on two aspects to achieve: First, the system control precision; the second is the machine itself precision mechanical transmission. CNC lathe feed drive system, since it is necessary to feed the displacement of the position and speed at the same time to achieve automatic control. Therefore, CNC lathes and horizontal lathe shall have a better accuracy compared. To ensure that the mechanical transmission of transmission accuracy and stability.Keywords lathe, CNC, transmissionIV目錄摘要 .IIAbstract.III第 1 章 數(shù)控機床發(fā)展概述11.1 數(shù)控機床11.1.1 數(shù)控機床的特點.21.1.2 數(shù)控機床的發(fā)展簡史.21.1.3 數(shù)控機床的組成.31.2 數(shù)控機床的工藝范圍及加工精度31.2.1 工藝范圍.31.2.2 加工精度.31.3 數(shù)控機床的經(jīng)濟分析41.4 數(shù)控機床的發(fā)展趨向6第 2 章 數(shù)控機床總體方案的制訂及比較72.1 總體方案設計要求72.2 總體設計方案的確定72.2.1 系統(tǒng)的運動方式與伺服系統(tǒng)的選擇.72.2.2 計算機系統(tǒng).72.2.3 機械傳動方式.8第 3 章 確定切削用量及選擇刀具93.1 刀具選擇93.2 切削用量確定93.3 切削三要素93.4 加工精度和表面粗糙度93.5 刀具材料13第 4 章 傳動系統(tǒng)圖的設計144.1 確定極限轉速.144.2 確定公比.14V4.3 求出主軸轉速級數(shù) Z .144.4 確定結構網(wǎng)或結構式144.5 繪制轉速圖14第 5 章 數(shù)控車床六角回轉刀架的結構設計165.1 設計內容和研究方法165.2 車床刀架的功能,類型和應滿足的要求.175.2.1 車床刀架的功能.175.2.2 機床刀架的類型.185.2.3 機床刀架應滿足的要求.185.3 數(shù)控車床刀架總體方案設計與選擇205.3.1 刀架的整體方案設計.205.3.2 車床刀架的轉位機構方案設計.205.3.3 刀架定位機構方案設計.215.4 車床刀架的工作原理.215.5 刀架的設計計算225.5.1 驅動刀架的伺服電機的選擇計算225.5.2 蝸輪蝸桿的設計計算255.5.3 刀架主軸的結構設計計算29第 6 章 數(shù)控硬件電路設計316.1 硬件電路設計316.1.1 數(shù)控系統(tǒng)的硬件結構316.1.2 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路的功能316.2 關于各線路元件之間線路連接326.3 關于電路原理圖的一些說明33總 結36參考文獻37致 謝381第 1 章 數(shù)控機床發(fā)展概述數(shù)控機床與普通機床相比,增加了功能,提高了性能,簡化了結構.較好地解決形狀復雜、精密、小批量及形狀多變零件的加工問題。能獲得穩(wěn)定的加工質量和提高生產(chǎn)率，其應用越來越廣泛，但是數(shù)控的應用也受到其他條件限制：（1）數(shù)控機床價格昂貴，一次性投資巨大，中小企業(yè)常是心有力而力不足；（2）目前，各企業(yè)都有大量的普通機床，完全用數(shù)控機床替換根本不可能，而且替代下的機床閑置起來又會造成浪費；（3）在國內，訂購新數(shù)控機床的交貨周期一般較長，往往不能滿足生產(chǎn)急需；（4）通用數(shù)控機床對某一類具體生產(chǎn)項目有多余功能。要較好的解決上述問題，應走通用機床數(shù)控改造之路。普通機床的改造就是在普通機床上增加微機數(shù)控裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現(xiàn)額定的加工工藝目標。機床數(shù)控化改造的優(yōu)點：（1）改造閑置設備，能發(fā)揮機床原有的功能和改造后的新增功能，提高了機床的使用價值，可以提高固定資產(chǎn)的使用效率；（2）適應多品種、小批量零件生產(chǎn)；（3）自動化程度提高、專業(yè)性強、加工精度高、生產(chǎn)效率高；（4）降低對工人的操作水平的要求；（5）數(shù)控改造費用低、經(jīng)濟性好；（6）數(shù)控改造的周期短，可滿足生產(chǎn)急需。目前機床數(shù)控化改造的市場在我國還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國機床數(shù)控化率不到 3％。用普通機床加工出來的產(chǎn)品普遍存在質量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。對普通車床進行數(shù)控化改造，主要是將縱向和橫向進給系統(tǒng)改為用微機控制的、能獨立運動的進給伺服系統(tǒng)；刀架改造成為能自動換刀的回轉刀架。這樣，利用數(shù)控裝置，車床就可以按預先輸入的加工指令進行切削加工。由于加工過程中的切削參數(shù)，切削次序和刀具都會按程序自動調節(jié)和更換，再加上縱向和橫向進給聯(lián)動的功能，數(shù)控改裝后的車床就可以加工出各種形狀復雜的回轉零件，并能實現(xiàn)多工序自動車削，從而提高了生產(chǎn)效率和加工精度，也能適應小批量多品種復雜零件的加工。21.1 數(shù)控機床數(shù)字控制機床是用數(shù)字代碼形式的信息（程序指令） ，控制刀具按給定的工作程序、運動速度和軌跡進行自動加工的機床，簡稱數(shù)控機床。1.1.1 數(shù)控機床的特點數(shù)控機床具有廣泛的適應性，加工對象改變時只需要改變輸入的程序指令；加工性能比一般自動機床高，可以精確加工復雜型面，因而適合于加工中小批量、改型頻繁、精度要求高、形狀又較復雜的工件，并能獲得良好的經(jīng)濟效果。隨著數(shù)控技術的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機床品種日益增多，有車床、車床、鏜床、鉆床、磨床、齒輪加工機床和電火花加工機床等。此外還有能自動換刀、一次裝卡進行多工序加工的加工中心、車削中心等。1.1.2 數(shù)控機床的發(fā)展簡史1948 年，美國帕森斯公司接受美國空軍委托，研制飛機螺旋槳葉片輪廓樣板的加工設備。由于樣板形狀復雜多樣，精度要求高，一般加工設備難以適應，于是提出計算機控制機床的設想。1949 年，該公司在美國麻省理工學院（MIT ）伺服機構研究室的協(xié)助下，開始數(shù)控機床研究，并于 1952 年試制成功第一臺由大型仿形車床改裝而成的三坐標數(shù)控車床，不久即開始正式生產(chǎn)，于1957 年正式投入使用。這是制造技術發(fā)展過程中的一個重大突破，標志著制造領域中數(shù)控加工時代的開始。數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術的基礎，這一發(fā)明對于制造行業(yè)而言，具有劃時代的意義和深遠的影響。世界上主要工業(yè)發(fā)達國家都十分重視數(shù)控加工技術的研究和發(fā)展。當時的數(shù)控裝置采用電子管元件，體積龐大，價格昂貴，只在航空工業(yè)等少數(shù)有特殊需要的部門用來加工復雜型面零件；1959 年，制成了晶體管元件和印刷電路板，使數(shù)控裝置進入了第二代，體積縮小，成本有所下降；1960 年以后，較為簡單和經(jīng)濟的點位控制數(shù)控鉆床，和直線控制數(shù)控車床得到較快發(fā)展，使數(shù)控機床在機械制造業(yè)各部門逐步獲得推廣。我國于 1958 年開始研制數(shù)控機床，成功試制出配有電子管數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床，1965 年開始批量生產(chǎn)配有晶體管數(shù)控系統(tǒng)的三坐標數(shù)控車床。1965 年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置，不僅體積小，功率消耗少，且可靠性提高，價格進一步下降，促進了數(shù)控機床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。60 年代末，先后出現(xiàn)了由一臺計算機直接控制多臺機床的直接數(shù)控系統(tǒng)（簡稱 DNC） ，3又稱群控系統(tǒng)；采用小型計算機控制的計算機數(shù)控系統(tǒng)（簡稱 CNC）,使數(shù)控裝置進入了以小型計算機化為特征的第四代。1974 年，研制成功使用微處理器和半導體存貯器的微型計算機數(shù)控裝置（簡稱 MNC） ，這是第五代數(shù)控系統(tǒng)。第五代與第三代相比，數(shù)控裝置的功能擴大了一倍，而體積那么，縮小為原來的 1/20，價格降低了 3/4，可靠性也得到極大的提高。80 年代初，隨著計算機軟、硬件技術的發(fā)展，出現(xiàn)了能進行人機對話式自動編制程序的數(shù)控裝置；數(shù)控裝置愈趨小型化，可以直接安裝在機床上；數(shù)控機床的自動化程度進一步提高，具有自動監(jiān)控刀具破損和自動檢測工件等功能。1.1.3 數(shù)控機床的組成數(shù)控機床通常由控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)用于數(shù)控機床的運算、管理和控制，通過輸入介質得到數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行解釋和運算并對機床產(chǎn)生作用；伺服系統(tǒng)根據(jù)控制系統(tǒng)的指令驅動機床，把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉換成機床移動部件的運動指令，使刀具和零件執(zhí)行數(shù)控代碼規(guī)定的運動；檢測系統(tǒng)那么，是用來檢測機床執(zhí)行件(工作臺、轉臺、滑板等)的位移和速度變化量，并將檢測結果反饋到輸入端，與輸入指令進行比較，根據(jù)其差別調整機床運動；機床傳動系統(tǒng)是由進給伺服驅動元件至機床執(zhí)行件之間的機械進給傳動裝置；輔助系統(tǒng)種類繁多，如：固定循環(huán)( 能進行各種多次重復加工)、自動換刀(可交換指定刀具)、傳動間隙補償償機械傳動系統(tǒng)產(chǎn)生的間隙誤差)等等。1.2 數(shù)控機床的工藝范圍及加工精度1.2.1 工藝范圍數(shù)控車床是一種高精度、高效率的自動化機床，也是使用數(shù)量最多的數(shù)控機床，約占數(shù)控機床總數(shù)的 25%。它主要用于精度要求高、表面粗糙度好、輪廓形狀復雜的軸類、盤類等回轉體零件的加工，能夠通過程序控制自動完成園柱面、圓錐面、圓弧面和各種螺紋的切削加工，并能進行切槽、鉆孔、擴孔、鉸孔等加工。1.2.2 加工精度由于數(shù)控車床具有加工精度高、能作直線和圓弧插補功能，有些數(shù)控車床還具有非圓曲線插補功能以及加工過程中具有自動變速功能等特點，所以它的4工藝范圍要比普通車床要寬得多。1.精度要求高的回轉體零件由于數(shù)控車床剛性好，制造和對刀精度高，以及能方便和精確地進行人工補償和自動補償，所以能加工精度要求高的零件，甚至可以以車代磨。2.表面粗糙度要求高的回轉體零件數(shù)控車床具有恒線速切削功能，能加工出表面粗糙度小的均勻的零件。使用恒線速切削功能，就可選用最佳速度來切削錐面和端面，使切削后的工件表面粗糙度既小又一致。數(shù)控車床還適合加工各表面粗糙度要求不同的工件。粗糙度要求大的部位選用較大的進給量，要求小的部位選用小的進給量。3.輪廓形狀特別復雜和難于控制尺寸的回轉體零件由于數(shù)控車床具有直線和圓弧插補功能，部分車床數(shù)控裝置還有某些非圓曲線和平面曲線插補功能，所以可以加工形狀特別復雜或難于控制尺寸的的回轉體零件。4.帶特殊螺紋的回轉體零件普通車床所能車削的螺紋類型相當有限，它只能車等導程的直、錐面公、英制螺紋，而且一臺車床只能限定加工若干導程的螺紋。而數(shù)控車床不但能車削任何等導程的直、錐面螺紋和端面螺紋，而且能車變螺距螺紋，還可以車高精度螺紋。1.3 數(shù)控機床的經(jīng)濟分析由于歷史的原因，我國加工設備多，數(shù)控加工設備少；老設備多，新設備少。許多企業(yè)的機床精度差、故障率高。通過機床數(shù)控設計使機床不僅具有好的加工精度，而且還具有數(shù)控機床的功能。對于中小型企業(yè)，沒有足夠的資金來購買全功能的數(shù)控機床，但是使用單板機控制步進電機的經(jīng)濟型開環(huán)數(shù)控機床，具有花錢少、見效快的特點。采用經(jīng)濟型數(shù)控技術改裝加工批量零件的機床非常合適。微機技術實現(xiàn)機床簡易數(shù)控的工作原理采用微機技術實現(xiàn)機床簡易數(shù)控的裝置，主要由單板機、控制程序、零件加工程序、驅動電源裝置，收發(fā)信板、功率步進電機等部件組成。圖 1.1 經(jīng)濟型數(shù)控車床的系統(tǒng)裝置框圖。5在圖 1.1 所示的系統(tǒng)裝置中，單板機在控制程序的控制下，可以使數(shù)控系統(tǒng)具有直線插補和圓弧插補加工工件輪廓的功能；具有進給速度控制和快速回零的功能；具有刀具補償和反向間隙補償?shù)墓δ?，以及其它多種功能。當零件加工程序給出具體的位移尺寸、位移方向和進給速度后，控制程序就會通過單板機按照所輸入的零件加工程序發(fā)出一系列的脈沖信號。經(jīng)隔離放大以后，分別驅動 向和 向功率步進電機，使刀架按照要求的方向、速度和位移量實現(xiàn)縱向和橫向運動。從而構成了一個經(jīng)濟型開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。用微機技術實現(xiàn)機床簡易數(shù)控優(yōu)化方案的確定原那么，.在沒有大量資金投入的情況下所走的設備技術改造之路 1 經(jīng)濟型數(shù)控機床改造方案不同得到的經(jīng)濟效益也不同 1 針對常德紡織機械廠提出的經(jīng)濟型數(shù)控車床改造的技措任務,結合其它廠家以往數(shù)控車床改造的經(jīng)驗教訓,我們開展了深入細致的調研工作,特別是對沈陽第一機床廠的數(shù)控車床進行了熟悉了解析經(jīng)濟型數(shù)控車床改造的價值效益.數(shù)控機床是是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，其數(shù)控加工工藝以自動化和高速精密性為主。高速、精密、復合、智能和綠色是數(shù)控機床技術發(fā)展的總趨勢，近幾年來，數(shù)控機床的在機械加工中的作用更為突出。數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機床的產(chǎn)生、 發(fā)展而不斷創(chuàng)新的一種應用技術，所謂數(shù)控加工工藝就是用數(shù)控機床加工零件的一種工藝方法。隨著我國數(shù)控機床用戶的不斷增加，數(shù)控加工工藝在應用的領域的重 要性日益突出，數(shù)控加工工藝以改善加工性能和提高加工效率為主要發(fā)展方向，并將二者融合到控制程序之中，運用自動化控制系統(tǒng)的規(guī)范處理方式，融合多種加工 方法，以達到工序集中的復合加工方式為目的，提供更高水平的加工技術，從而進一步推動數(shù)控6技術在制造業(yè)中應用與發(fā)展。數(shù)控加工技術的地位如此重要就必須首 先了解數(shù)控加工工藝的主要特點和技術原那么，要求：(1) 數(shù)控加工的工藝內容要按照零件加工的要求進行工步細化，所以在進行施工的過程中必須要依據(jù)加工要求進行準確編程；(2) 數(shù)控加工工藝路線設計應合理，以保證數(shù)控機床的加工所產(chǎn)生的誤差最小化；(3) 數(shù)控加工的工序相對集中，以提高加工效率，對于復雜的加工過程，需要進行必要的數(shù)控仿真技術支持。1.4 數(shù)控機床的發(fā)展趨向4 月 19 日從第七屆中國國際機床展獲悉，隨著科學技術不斷發(fā)展，數(shù)控機床的發(fā)展也越來越快，數(shù)控機床也正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發(fā)展。高性能：隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的增強，數(shù)控機床也實現(xiàn)多臺集中控制，甚至遠距離遙控。高精度：數(shù)控機床本身的精度和加工件的精度越來越高，而精度的保持性要好。高速度：數(shù)控機床各軸運行的速度將大大加快。高柔性：數(shù)控機床的柔性化將向自動化程度更高的方向發(fā)展，將管理、物流及各相應輔機集成柔性制造系統(tǒng)。模塊化：數(shù)控機床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發(fā)展，這既有利于制造商又有利于客戶。我國近幾年數(shù)控機床雖然發(fā)展較快，但與國際先進水平還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在：可靠性差，外觀質量差，產(chǎn)品開發(fā)周期長，應變能力差。為了縮小與世界先進水平的差距，有關專家建議機床企業(yè)應在以下 6 個方面著力研究：1．加大力度實施質量工程，提高數(shù)控機床的無故障率。2．跟蹤國際水平，使數(shù)控機床向高效高精方面發(fā)展。3．加大成套設計開發(fā)能力上求突破。4．發(fā)揮服務優(yōu)勢，擴大市場占有率。5．多品種制造，滿足不同層次的用戶。6．模塊化設計，縮短開發(fā)周期，快速響應市場。數(shù)控機床使用范圍越來越大，國內國際市場容量也越來越大，但競爭也會加劇，我們只有緊跟先進技術進步的大方向，并不斷創(chuàng)新，才能趕超世界先進水平。7第 2 章 數(shù)控機床總體方案的制訂及比較2.1 總體方案設計要求總體方案設計應考慮機床數(shù)控系統(tǒng)的類型，計算機的選擇，以及傳動方式和執(zhí)行機構的選擇等。（1）普通車床數(shù)控化改造后應具有定位、縱向和橫向的直線插補、圓弧插補功能，還要求能暫停，進行循環(huán)加工和螺紋加工等，因此，數(shù)控系統(tǒng)選連續(xù)控制系統(tǒng)。（2）經(jīng)濟型數(shù)控機床，在保證一定加工精度的前提下應簡化結構、降低成本，因此，進給伺服系統(tǒng)采用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。（3）根據(jù)普通車床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及經(jīng)濟性要求，經(jīng)濟型數(shù)控機床一般采用 8 位微機。在 8 位微機中，MCS—51 系列單片機具有集成度高、可靠性好、功能強、速度快、抗干擾能力強、具有很高的性價比，因此，可選 MCS—51 系列單片機擴展系統(tǒng)。（4）根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機數(shù)控系統(tǒng)中除了 CPU 外，還包括擴展程序存儲器，擴展數(shù)據(jù)存儲器、I/O 接口電路；包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數(shù)據(jù)和機床狀態(tài)信息的顯示器，包括光電隔離電路和步進電機驅動電路，此外，系統(tǒng)中還應包括螺紋加工中用的光電脈沖發(fā)生器和其他輔助電路。（6）縱向和橫向進給是兩套獨立的傳動鏈，它們由步進電機、齒輪副、絲杠螺母副組成，其傳動比應滿足機床所要求的分辨率。（7）為了保證進給伺服系統(tǒng)的傳動精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副，并應有預緊機構，以提高傳動剛度和消除間隙，齒輪副也應有消除齒側間隙的機構。（8）采用貼塑導軌，以減小導軌的摩擦力。2.2 總體設計方案的確定2.2.1 系統(tǒng)的運動方式與伺服系統(tǒng)的選擇考慮到屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床加工精度不高，為了簡化結構、降低成本容易調試和維護，經(jīng)濟型數(shù)控車床應選用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。2.2.2 計算機系統(tǒng)根據(jù)機床要求采用 8 位微機。由于 MCS-51 系列單片機具有集成度高、可8靠性好、功能強、速度快、抗干擾能力強性能價格比高等特點，決定采用MCS-51 系列的 80C31 單片機擴展系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)由微機部分、鍵盤、顯示器，I/O 接口及光隔離電路，步進電機功率放大電路等組成。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實現(xiàn)，顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機床狀態(tài)等信息。2.2.3 機械傳動方式為實現(xiàn)機床所要求的分辨率，采用步進電機經(jīng)齒輪減速再傳動給絲杠。為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性，應盡量減少摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。同時為提高傳動剛度和消除間隙，采用有預加負載的結構。齒輪傳動也要采用消除齒側間隙的結構。9第 3 章 確定切削用量及選擇刀具3.1 刀具選擇（一）刀具選擇：銑平面：硬質合金端銑刀或立銑刀，盡是采用二次走刀。凸臺、凹槽、箱口面：立銑刀。毛坯表面或粗加工孔：鑲硬質合金刀片的玉米銑刀（粗皮刀） 。立體型面和變斜角輪廓外形：球刀、環(huán)形刀、錐形刀、盤形刀。（二）原那么，：安裝調整方便、剛性好、耐用和精度高。盡是用較短刀柄，保證剛性。（三）排序原那么，減少刀具數(shù)量；裝夾一次，盡是加工完；即使刀具規(guī)格相同，粗、精加工刀具分開；先銑后鉆；精加工，先曲面后二維輪廓；盡可能自動換刀。3.2 切削用量確定粗：效率；半精、精：質量、兼顧效率。1、主軸轉速 n：根據(jù)線速度 v 確定：πV= (端銑：150m/min ；周銑：30m/min)0D?2、切深 t：最好是 t 等于加工余量。3、切寬 L：與刀具直徑成正比，與切深成反比。L＝0.6－0.9d粗加工：大切深、大進給、低切速。精加工：小切深、小進給、高切速。3.3 切削三要素主軸轉速、切削深度、進給速度。少切削，快進給。3.4 加工精度和表面粗糙度1、加工精度：尺寸精度、形狀精度、位置精度。（1）尺寸精度：公差與配合國家標準（GB1800－ 1804-97） 。10IT01、IT0、IT1、IT2……IT18。新公差等級與舊公差等級的對照及應用舊精度等級 新公差等級軸 孔 加工方法 應用IT01－IT2 研磨 用于量塊、量儀制造IT3－IT4 無 研磨 用于精密儀表、精密機件的光整加工IT5 1 無IT6 2 1研磨、珩磨、精磨、精鉸、精拉IT7 3 2IT8 3－4磨削、拉削、鉸孔、精銑、精鏜、精銑、粉末冶金用于一般精密配合。IT7－IT6 在機床和較精密的機器、儀器制造中用得最為普遍IT9 4IT10 5銑、鏜、銑、刨、插用于一般要求。主要用于長度尺寸的配合外，如鍵和鍵槽的配合IT11 6IT12－IT13 7粗銑、粗鏜、粗銑、粗刨、插、鉆、沖壓、壓鑄用于不重要的配合。IT12－IT13 也用于非配合IT14 8 沖壓、壓鑄IT15－IT18 9－12 鑄、鍛、焊、氣割 用于非配合（2）形狀精度：零件上的線、面要素的實際形狀相對于理想形狀的準確程度。國家標準（GB1182－1184-80）規(guī)定了六項形狀公差：直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓度、面輪廓度。（3）位置公差：零件上點、線、面要素的實際位置相對于理想位置的準確程度。國家標準（GB1182－1184-80）規(guī)定了八項位置公差：定向：平行度、垂直度、傾斜度。11定位：同軸度、對稱度、位置度。跳動：圓跳動、全跳動。2、表面粗糙度：表面上微小峰谷高低程度。國家標準（GB3503-83、GB1031－83、GB131-83）輪廓算術平均偏差：Ra＝ 或近似于 Ra＝l1?ldxy0|)(| n1??iY|微觀不平十點高度：Rz＝ ( + )5??1iYp51iv在常用數(shù)值范圍內（Ra＝0.25－6.3μm，Rz＝0.1－25μm） ，在圖樣上應優(yōu)先選用 Ra。表面粗糙度 Ra、Rz 允許值及加工方法表Ra(μm) Rz(μm)表面要求表面特征 第 1系列 第 2系列 第 1系列 第 2系列加工方法舊國際光潔度級別代號160012501000800400500不加工毛坯表面清除毛刺100 400∽80 32040 250明顯可見的刀紋 50 200▽140 16032 125可見刀紋25 100▽220 8016.0 40粗加工微見刀紋12.5 50粗銑粗銑粗刨鉆粗銼▽31210 408 32可見加工痕跡6.3 25▽45 204 16微見加工痕跡3.2 12.5▽52.5 102 8半精加工不見加工痕跡1.6半精銑精銑精銑精刨粗磨▽61.25 6.31.00 5可辨加工痕跡的方向 0.8 4▽70.40 3.20.5 2.5微辨加工痕跡的方向 0.4 2.0▽80.32 1.60.25 1.25精加工不辨加工痕跡的方向 0.2 1.00精鉸刮精拉精磨▽90.16 0.800.125 0. 40暗光澤面0.1 0.50▽100.080 0.400.040 0.32亮光澤面0.05 0.25▽110.040 0.200.032 0.16鏡狀光澤面0.025 0.125▽120.020 0.100.016 0.080精密加工霧狀光澤面0.012 0.040精密磨削珩磨研磨超精加工拋光▽13130.010 0.0500.008 0.040鏡面0.025 0.032鏡面磨削研磨▽143.5 刀具材料碳素工具鋼 T10A、T12A：HRC60-64,200-250℃， V＜8m/min。合金工具鋼 CrWMn、9SiCr：350-400℃，V＜10m/min。高速鋼 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 ：HRC62-67，550-600℃，V ＜30m/min；110W1.5Mo9.5Cr4Vco8、W6Mo5Cr4V2Al ：HRC68-70，＞600℃4、硬質合金：HRA89-93（HRC74-82） ，850-1000℃，V＝100-300m/min。另外，還有新型硬質合金、陶瓷材料、人造金剛石、立方氮化硼等。14第 4 章 傳動系統(tǒng)圖的設計根據(jù)任務書要求，Φ400mm 數(shù)控車床調速范圍：10/1400r·min-14.1 確定極限轉速已知主軸最低轉速 nmin 為 10mm/s,最高轉速 nmax 為 1400mm/s，轉速調整范圍為 Rn=nmax/nmin=144.2 確定公比選定主軸轉速數(shù)列的公比為 φ＝1.264.3 求出主軸轉速級數(shù) ZZ=lgRn/lgφ+1= lg14/lg1.12+1=244.4 確定結構網(wǎng)或結構式24=2×3×2×24.5 繪制轉速圖（1）選定電動機一般金屬切削機床的驅動，如無特殊性能要求，多采用 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。Y 系列電動機高效、節(jié)能、起動轉矩大、噪聲低、振動小、運行安全可靠。根據(jù)機床所需功率選擇 Y160M-4，其同步轉速為1500r/min。（2）分配總降速傳動比總降速傳動比為 uII=nmin/nd=10/1500≈6.67×10 －3 ,nmin 為主軸最低轉速，考慮是否需要增加定比傳動副，以使轉速數(shù)列符合標準或有利于減少齒輪和及徑向與軸向尺寸，并分擔總降速傳動比。然后，將總降速傳動比按“先緩后急”的遞減原那么，分配給串聯(lián)的各變速組中的最小傳動比。（3）確定傳動軸的軸數(shù)傳動軸數(shù)＝變速組數(shù)+定比傳動副數(shù)+1=6（4）繪制轉速圖先按傳動軸數(shù)及主軸轉速級數(shù)格距 lgφ 畫出網(wǎng)格，用以繪制轉速圖。在轉速圖上，先分配從電動機轉速到主軸最低轉速的總降速比，在串聯(lián)的雙軸傳動間畫上 u(k→ k+1)min.再按結構式的級比分配規(guī)律畫上各變速組的傳動比射線，從而確定了各傳動副的傳動比。依據(jù)題目要求選級數(shù) Z=8， =1.41=1.065考慮到設計的結構復?15雜程度要適中，故采用常規(guī)的擴大傳動。各級轉速數(shù)列可直接從標準的數(shù)列表中查出，按標準轉速數(shù)列為：10，12.5，16，20，25，32，40,50,40,80,100,125,160,200,250,320,400,450,500,560,710,900,1120,1400圖 4-1 Φ400mm 數(shù)控車床轉速圖16第 5 章 數(shù)控車床六角回轉刀架的結構設計5.1 設計內容和研究方法本課題設計一臺數(shù)控車床 Φ400，用于對回轉零件的圓柱面，圓弧面，圓錐面，端面，切槽，及各種公、英制螺紋等進行批量、高效、高精度的自動加工。該數(shù)控車床可以用于機械，汽車，航空航天等領域，實現(xiàn)加工自動化，提高產(chǎn)品質量，高生產(chǎn)效率。本次設計的主要內容為：1，數(shù)控車床 Φ400 總體布局的設計；2，數(shù)控車床回轉刀架的結構設計及總裝圖的繪制；3，數(shù)控車床刀架，液壓夾盤，尾座套筒等部分液壓控制系統(tǒng)設計；4，數(shù)控車床數(shù)控系統(tǒng)的設計；5，典型零件數(shù)控加工程序的編制；6，外文資料的翻譯。Φ400 數(shù)控車床回轉刀架的結構設計及其液壓控制系統(tǒng)的設計為本次畢業(yè)設計的重點內容，同時也是難點。通過廣泛查閱文獻資料，參觀數(shù)控車床實物樣機以及組內同學相互討論等途徑，擬定了如下的研究手段：(1)，本次研究的數(shù)控車床床身采用臥式斜床身結構。因為車床的床身是整個車床的基礎支承件，是車床的主體，一般用來放置導軌、主軸箱等重要部件。床身的結構對車床的布局有很大的影響。按照床身導軌面與水平面的相對位置，床身的結構有后斜床身—斜滑板，直立床身—直立滑板，平床身—平滑板，前斜床身—平滑板和平床身—斜滑板等五種，它們各自有自己的優(yōu)點和局限性，采用什么樣的床身要根據(jù)實際情況定。一般來說，中、小規(guī)格的數(shù)控車床采用斜床身和平床身斜滑板的居多。只有大型數(shù)控車床或小型精密數(shù)控車床才采用平床身平滑板結構，而立床身結構采用得較少。平床身工藝性好，易于加工制造，由于車床刀架水平放置，對提高刀架的運動精度有好處,，但床身下部空間小，排屑回難。平床身斜滑板結構，再配置向上傾斜導軌防護罩，這樣既保持了平床身工藝性好的優(yōu)點，而且床身寬度也不會太大。斜床身和平床身斜滑板結構在現(xiàn)代數(shù)控車床中被廣泛采用，是因為這種布局有以下的優(yōu)點：1． 易實現(xiàn)機電一體化；2． 機床外觀整齊,美觀,占地面積??；3． 容易設置封閉式防護裝置；4． 容易排屑和安裝自支排屑器；5． 從工件上切下的熾熱切屑不至于堆積在導軌上影響導軌精度；6． 宜人性好,便于操作；7． 便于安裝機械手，實現(xiàn)單機自動化。17(2)，數(shù)控車床的刀架采用回轉刀架?；剞D刀架的換刀分為刀盤抬起、刀架鎖緊和刀盤轉位三個動作。其中刀盤抬起和刀架鎖緊由液壓來實現(xiàn)，而刀盤轉位那么，由伺服電機來驅動。刀盤抬起動作的實現(xiàn)須經(jīng)以下步驟：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出刀盤抬起命令 液壓系統(tǒng)啟動 壓力油進入液壓缸右腔 活塞向左運動??刀架主軸向左移動 端齒盤脫離嚙合 刀盤抬起。刀盤轉位動作的實現(xiàn)順經(jīng)以下步驟：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出刀盤轉位的命令 伺服電機啟動 蝸輪蝸桿轉動刀架主軸轉動 實現(xiàn)刀盤轉位.刀盤鎖緊動作的實現(xiàn)順經(jīng)以下的步驟： 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出刀盤鎖緊命令 液壓系統(tǒng)啟動 壓力油進入液壓缸左腔 活塞向右運動 刀架主軸向右移動 端齒盤嚙合 實現(xiàn)刀盤鎖緊。(3)，本車床數(shù)控系統(tǒng)選用日本 FANUC 公司的 FANUC 系統(tǒng).因為就目前來說，國內各數(shù)控機床用得最多的也是 FANUC 系統(tǒng)，因為它具有以下的優(yōu)點：1） 高可靠性及完整的質量控制體系。2） 采用大規(guī)模及超大規(guī)模的專用集成電路芯片。3） 全自動化工廠生制造。4） 良好的控制軟件設計。5） 數(shù)字式進給伺服和數(shù)字式主軸驅動 [4]。(4)，尾座套筒及主軸夾盤的控制亦采用液壓來實現(xiàn)。因為液壓控制具有操作方便，工作可靠等特點。 5.2 車床刀架的功能,類型和應滿足的要求5.2.1 車床刀架的功能機床上的刀架是安放刀具的重要部件，許多刀架還直接參與切削工作，如臥式車床上的四方刀架，轉塔車床的轉塔刀架，回輪式轉塔車床的回輪刀架，自動車床的轉塔刀架和天平刀架等。這些刀架既安放刀具，而且還直接參與切削，承受極大的切削力作用，所以它往往成為工藝系統(tǒng)中的較薄弱環(huán)節(jié)。隨著自動化技術的發(fā)展，機床的刀架也有了許多變化，特別是數(shù)控車床上采用電(液)換位的自動刀架，有的還使用兩個回轉刀盤。加工中心那么，進一步采用了刀庫和換刀機械手，定現(xiàn)了大容量存儲刀具和自動交換刀具的功能，這種刀庫安放刀具的數(shù)量從幾十把到上百把，自動交換刀具的時間從十幾秒減少到幾秒甚至零點幾秒。這種刀庫和換刀機械手組成的自動換刀裝置，就成為加工中心的主18要特征 [5]。5.2.2 機床刀架的類型按換刀方式的不同，數(shù)控車床的刀架系統(tǒng)主要有回轉刀架、排式刀架和帶刀庫的自動換刀裝置等多種形式,下面對這三種形式的刀架作簡單的介紹。 1，排式刀架排式刀架一般用于小規(guī)格數(shù)控車床，以加工棒料或盤類零件為主。它的結構形式為：夾持著各種不同用途刀具的刀夾沿著機床的 X 坐標軸方向排列在橫向滑板上。刀具的典型布置方式如圖 4 所示。這種刀架在刀具布置和機床調整等方面都較為方便，可以根據(jù)具體工件的車削工藝要求，任意組合各種不同用途的刀具，一把刀具完成車削任務后，橫向滑板只要按程序沿 X 軸移動預先設定的距離后，第二把刀就到達加工位置，這樣就完成了機床的換刀動作。這種換刀方式迅速省時，有利于提高機床的生產(chǎn)效率。寶雞機床廠生產(chǎn)的 CK7620P 全功能數(shù)控車床配置的就是排式刀架。 2，回轉刀架 回轉刀架是數(shù)控車床最常用的一種典型換刀刀架，一般通過液壓系統(tǒng)或電氣來實現(xiàn)機床的自動換刀動作，根據(jù)加工要求可設計成四方、六方刀架或圓盤式刀架，并相應地安裝 4 把、6 把或更多的刀具?；剞D刀架的換刀動作可分為刀架抬起、刀架轉位和刀架鎖緊等幾個步驟。它的動作是由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令完成的?；剞D刀架根據(jù)刀架回轉軸與安裝底面的相對位置，分為立式刀架和臥式刀架兩種。 3，帶刀庫的自動換刀裝置 上述排刀式刀架和回轉刀架所安裝的刀具都不可能太多，即使是裝備兩個刀架，對刀具的數(shù)目也有一定限制。當由于某種原因需要數(shù)量較多的刀具時，應采用帶刀庫的自動換刀裝置。帶刀庫的自動換刀裝置由刀庫和刀具交換機構組成。5.2.3 機床刀架應滿足的要求1）滿足工藝過程所提出的要求。機床依靠刀具和工件間相對運動形成工件表面，而工件的表面形狀和表面位置的不同，要求刀架能夠布置足夠多的刀具，而且能夠方便而正確地加工各工件表面， 為了實現(xiàn)在工件的一次安裝中完成多19工序加工，所以要求刀架可以方便地轉位。2）在刀架以要能牢固地安裝刀具，在刀架上安裝刀具進還應能精確地調整刀具的位置，采用自動交換刀具時，應能保證刀具交換前后都能處于正確位置。以保證刀具和工件間準確的相對位置。刀架的運動精度將直接反映到加工工件的幾何形狀精度和表面粗糙度上，為此，刀架的運動軌跡必須準確，運動應平穩(wěn)，刀架運轉的終點到位應準確。面且這種精度保持性要好，以便長期保持刀具的正確位置。3）刀架應具有足夠的剛度。由于刀具的類型、尺寸各異，重量相差很大，刀具在自動轉換過程中方向變換較復雜，而且有些刀架還直接承受切削力。考慮到采用新型刀具材料和先進的切削用量，所以刀架必須具有足夠的剛度，以使切削過程和換刀過程平穩(wěn)。4）可靠性高。由于刀架在機床工作過程中，使用次數(shù)很多，而且使用頻率也高，所以必須充分重視它的可靠性。5）刀架是為了提高機床自動化而出現(xiàn)的，因而它的換刀時間應盡可能縮短，以利于提高生產(chǎn)率。目前自動換刀裝置的換刀時間在 0.8—6 秒之間不等。而且還在進一步縮短。6）操作方便和安全。刀架是工人經(jīng)常操作的機床部件之一，因此它的操作是否方便和安全，往往是評價刀架設計好壞的指標。刀架上應便于工人裝刀和調刀，切屑流出方向不能朝向工人，而且操作調整刀架的手柄（或手輪）要省力，應盡量設置在便于操作的地方 [6]。205.3 數(shù)控車床刀架總體方案設計與選擇5.3.1 刀架的整體方案設計刀架是車床的重要組成部分，用于夾持切削用的刀具，因此其結構直接影響到車床的切削性能和切削效率。根據(jù)前部分對機床刀架類型、性能及其使用場合的綜合比較，并結合現(xiàn)有數(shù)控車床的實例，本次設計的數(shù)控車床 Φ400 擬采用回轉刀架中的六工位六方刀架。該刀架的換刀動作分為刀盤抬起、刀盤分度轉位和刀盤鎖緊三個步驟，其中刀盤抬起和刀盤鎖緊定位由液壓來實現(xiàn)，而刀盤的分度轉位于伺服電機驅動。5.3.2 車床刀架的轉位機構方案設計一般來說，機床刀架的轉位機構主要有以下幾種：1，液壓（或氣動）驅動的活塞齒條齒輪轉位機構這種由液動機驅動的轉位機構調速范圍大、緩沖制動容易，轉位速度可調，運動平穩(wěn)，結構尺寸較小，制造容易，因而應用較廣泛。而轉位角度大小可由活塞桿上的限位檔塊來調整。也有采用氣動的，氣動的優(yōu)點是結構簡單，速度可調，但運動不平穩(wěn)，有沖擊，結構尺寸大，驅動力小。故一般多用于非金屬切削的自動化機械和自動線的轉位機構中。2，圓柱凸輪步進式轉位機構這種轉位機構依靠凸輪輪廓強制刀架作轉位運動，運動規(guī)律完全取決于凸輪輪廓形狀。圓柱凸輪是在圓周面上加工出一條兩端有頭的凸起=輪廓，從動回轉盤（相當于刀架體）端面有多個柱銷，銷子數(shù)量與工位數(shù)相等。當圓柱凸輪按固定的旋轉方向運動時，有的柱銷會進入凸輪輪廓的曲線段，使凸輪開始驅動回轉盤轉位，與此同時有的圓柱銷會與凸輪輪廓脫離，當柱銷接觸的凸輪輪廓由曲線段過渡到直線段時，即使凸輪繼續(xù)旋轉，回轉盤也不會轉動，即完成了一次刀盤分度轉位動作。如此反復下去，就能實現(xiàn)多次的刀架換刀操作。由于凸輪是一個兩端開口的非閉合曲線輪廓，所以當凸輪正反轉進均可帶動刀盤正反兩個方向的旋轉。這種轉位機構轉位速度高、精度較低，運動特性可以自由設計選取但制造較困難、成本較高、結構尺寸較大。這種轉位機構可以通過控制系統(tǒng)中的邏輯電路或 PC 程序來自動選擇回轉方向，以縮短轉位輔助時間。3，伺服電機驅動的刀架轉位隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展，可以采用直流（或交流）伺服電機驅動蝸桿、蝸輪（消除間隙）實現(xiàn)刀架轉位，轉位的速度和角位移均可通過半閉環(huán)反饋進行精確控制加以實現(xiàn)，因而這種轉位機構轉位速度可以進行精確控制、精度高，結構簡單、實現(xiàn)容易。所以在現(xiàn)代數(shù)控機床中被廣泛采用[6]。21結合上述三種轉位機構的轉位機理和特點，并結合實際情況，本次設計的數(shù)控車床 Φ400 決定采用第三種轉位機構---伺服電機驅動的刀架轉位。5.3.3 刀架定位機構方案設計目前在刀架的定位機構中多采用錐銷定位和端面齒盤定位。由于圓柱銷和斜面銷定位時容易出現(xiàn)間隙，圓錐銷定位精度較高，它進入定位孔時一般靠彈簧力或液壓力、氣動力，圓錐銷磨損后仍可以消除間隙，以獲得較高的定位精度。端齒盤定位由兩個齒形相同的端面齒盤相嚙合而成，由于齒合時各個齒的誤差相互抵償，起著誤差均化的作用，定位精度高。端齒盤定位的特點：（1）定位精度高 由于端齒盤定位齒數(shù)多，且沿圓周均布，向心多齒結構，經(jīng)過研齒的齒盤其分度精度一般可達 左右，最高可過 以上，一對齒盤嚙合時具有自'3?'4.0動定心作用。所以中心軸的回轉精度、間隙及磨損對定心精度幾乎沒有影響，對中心軸的精度要求低，裝置容易。（2）重復定位精度好 由于多齒嚙合相當于上下齒盤的反復磨合對研，越磨合精度越高，重復定位精度也越好。（3）定位剛性好，承載能力大，兩齒盤多齒嚙合。由于齒盤齒部強度高，并且一般齒數(shù)嚙合率不少于 90%，齒面嚙合長度不少于 60%，故定位剛性好，承載能力大?？紤]到端面齒盤具有以上的各種優(yōu)點，因而本次設計的刀架采用端面齒盤定位 [6]。5.4 車床刀架的工作原理回轉刀架的結構圖刀架的松開和夾緊以及刀盤的分度轉位分別由液壓系統(tǒng)和直流伺服電機來實現(xiàn)。5 為安裝刀具的刀盤，它與軸 6 固定連接，當?shù)都苤鬏S 6 帶動刀盤旋轉時，其上的端齒盤 4 和固定在刀盤上的端齒盤 3 脫開，旋轉指定刀位后，刀盤的定位由端齒盤的嚙合來完成?；钊?1 支承在一對推力球軸承上，它們可以通過推力球軸承帶動刀架主軸來移動。當車床數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，刀架上的液壓缸右腔通入壓力油，活塞 1 及軸 6 在壓力油推動下向左移動，通過刀架主軸使端齒盤 3 和 4 脫開嚙合，實現(xiàn)刀盤抬起動作。隨后伺服電機啟動，帶動蝸桿 2 和蝸輪 7 轉動，經(jīng)刀架主軸 6 帶動刀架的刀盤旋轉，實現(xiàn)刀架換刀動作，轉位的速度和角位移均通過半閉環(huán)反饋系統(tǒng)進行精確控制。當?shù)侗P旋轉到指定的刀位后，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號，指令伺服電機停轉，這時，壓力油進入液壓缸的左腔，推動活塞 1 和刀架主軸 6 向右移動，使端齒盤 3 和 4 重新嚙合，實現(xiàn)刀盤鎖動作。刀盤被定位夾緊并向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號，于是刀架的轉位、換刀循環(huán)完成。在車床自動工作狀態(tài)下，當指定換刀的刀號后，數(shù)控系統(tǒng)可以通過內部的運算判斷，實行刀盤就近轉位換刀，即刀盤既可正轉也可以反轉。但當手動操作車床時，從刀盤方向觀察，只充許刀盤順時針轉動換刀。225.5 刀架的設計計算5.5.1 驅動刀架的伺服電機的選擇計算刀架驅動電動機的選擇應同時滿足刀架運轉的負載扭矩 和起動時的加速扭矩FTJT的要求。1) 刀架負載扭矩 的計算FT回轉刀架負載扭矩 估算方法如下：由于這種刀架的負載扭矩主要用來克服刀具質量的不平衡，估算按如下的情況進行：用平均重力的刀具插滿刀盤的半個圓，根據(jù)工藝要求所需的各種刀具，確定每個刀具的（包括刀柄）平均重力 ，而其重心那么，cpW設定為離刀架回轉中心 2/3 半徑處。由以上的方法可知，由于該數(shù)控車床采用的是電和液換位的 6 工位六方自動回轉刀架，因而插滿刀盤的半個圓需要 3 把刀具。設工藝要求所需的每個刀具的平均重力 =4.9N；刀盤的回轉中心直徑 。cpW270Dm?那么，有 1243FPTD???124.90.71.643N???2) 刀架加速扭矩 的估算j[6]??260mj LjnJt??m?式中 ----刀架換刀時的電動機轉速(r/min);m---加速時間,通常取 150 ;jt 20s:---電動機轉子慣量( ),可查樣本;Jkg---負載慣量折算到電動機軸上的慣量( ). L 2kgm?3) 負載慣量折算到電動機軸上的慣量 的估算LJ22hiLKiJm?????????????????2:式中 ---各旋轉件的轉動慣量( );h kg---各旋轉件的角速度( );/rads---各直線運動件的質量( );im---各直線運動件的速度 ( );i?/ms---伺服電機的角速度 ( )[6].?rad4) 各旋轉件的轉動慣量 的估算hJ由刀架的結構簡圖可知,刀架在完成換刀動作時,伺服電機帶動其旋轉的部件共 3個,它們分別是蝸輪蝸桿副,刀架主軸和刀盤。因而只需估算這三者的傳動慣量即可。23(1) 算出刀盤轉動慣量刀盤采用 AK31 系列數(shù)控轉塔刀架的配套產(chǎn)品，主要尺寸如下：刀盤外徑： ；1320Dm?盤也刀架主軸相連的孔徑： ；140d?刀盤寬： 。56P刀盤的轉動慣量： 22111hJ??????????2222111DdDdP???????????????????2222310.3.40.3.47.85.14.562????????????????????????????=0.45 2kgm:(2) 算出刀架主軸轉動慣量刀架主軸的轉動慣量 預算如下：2hJ刀架主軸的最大直徑： ；max40d?最小直徑： ；min5刀架主軸長度設： 。39l那么，刀架主軸的轉動慣量： [7]2maxin21hdJ????????22axinaxmindl??2 2310.450.457.851.392?????????????????=0.0048 2kg:(3) 算出蝸輪蝸桿轉動慣量蝸輪蝸桿的轉動慣量 的估算方法如下：3hJ設蝸輪的分度圓直徑： ；124Dm?其與刀架主軸相連的孔徑： ；3.5hd24蝸輪齒寬： .310hbm?那么，蝸輪的轉動慣量： 233312hhhDdJM???????222233331hhhhDdDdb??????????????????????2222310.14.0350.14.0357.85. .2???????????????????????????=0.002 [7]2kgm:設蝸桿的分度圓直徑 ;蝸桿長 .325.hDm?20lm?那么，蝸桿的轉動慣量 321kJM??????2233kkDl???22310.50.357.85.142???????????????=0.00024 2kgm:(4) 算出連軸器轉動慣量由于連軸器已標準化，查表取連軸器的轉動慣量 40.3hJ?2kgm:(5) 對各旋轉件的角速度作如下設定：伺服電機的角速度： ；1402/61.5/rads????蝸桿的角速度： ；34h?蝸輪的角速度： ；1/02./rs??????刀架主軸的角速 ： ；24/6.4/h ad?????刀盤轉位時的角速度： 。10/2./h rs??????25那么，將以上計算所得的數(shù)據(jù)代入下式： 得負載慣量折算到電動機軸上的慣量：22hiLKiJm?????????????????2kg:22222.4.4.4146.5146.50.50.80.0.0.316165165????????????????????????????????????=0.00067 2kgm:取 ；刀架換刀時伺服電機的轉速 ；伺服電動機轉子轉.jts 4/minnr?動慣量 。203J?那么，刀架加速扭矩 ??60mj LjnTJt???N:?23.14.03.67?=0.32 N:5) 驅動電動機輸出扭矩 的估算 [7]DT驅動電動機的輸出扭矩 應同時滿足刀架負載扭矩 和加速扭矩 之和，將以上FTJT計算的刀架負載扭矩和加速扭矩換為驅動電動機軸上的輸出扭矩 的公式為：DFDT???Nm:式中 ----傳動效率 取 0.75。?那么，有 FD1.7640.32.785??Nm:考慮到實際情況比計算時所設定條件復雜，電動機額定轉矩 應為 的 倍。sTD1.25所以取 1.3.2783.6sDT??:經(jīng)查閱西門子電機手冊，選項用西門子 1FT6 交流伺服電動機。該電機的額定轉速為1500r/min，額定輸出轉矩為 5 ，額定功率為 0.4kW。Nm5.5.2 蝸輪蝸桿的設計計算5.5.2.1 各參數(shù)的取定本刀架的轉位機構是采用直流伺服電機驅動蝸桿、蝸輪（消除間隙）實現(xiàn)刀架的轉位，其中蝸輪蝸桿副的傳動比取 60，伺服電機的轉速取 1400 ；刀架的i?n?/minr