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南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書 前 言 機(jī)床作為工作母機(jī)和維修工具 早已成為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域不可或缺的必 要裝備 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展 更是制造高質(zhì)量 高效率 高一致性產(chǎn) 品的有力保障 隨著人類社會(huì)的飛速發(fā)展與進(jìn)步 各種新材料 新技術(shù) 新工藝 新結(jié)構(gòu) 新配件不斷涌現(xiàn) 各個(gè)領(lǐng)域不斷提出新的要求 這一切 都使得機(jī)床的結(jié)構(gòu) 性能千變?nèi)f化 計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展又使得機(jī)床數(shù) 控系統(tǒng)正在以更短的周期更新 面對(duì)如此的形勢(shì) 機(jī)床制造者在不斷努力 跟蹤時(shí)代的步伐 機(jī)床的使用者 維修者也要努力跟上 為使讀者及時(shí)了 解球面蝸桿專用數(shù)控機(jī)床及控制系統(tǒng)的技術(shù)與知識(shí) 加深球面蝸桿專用數(shù) 控機(jī)床及控制系統(tǒng)使用與維修理念上的認(rèn)識(shí) 編輯了此設(shè)計(jì)說(shuō)明書 力圖 對(duì)讀者有所幫助 本設(shè)計(jì)說(shuō)明書以大量圖例來(lái)說(shuō)明球面蝸桿專用數(shù)控機(jī)床及控制系統(tǒng)設(shè) 計(jì)的思路 設(shè)計(jì)中得到顏竟成教授的悉心指導(dǎo) 在此向他表示誠(chéng)摯的感謝 由于編者的水平和經(jīng)驗(yàn)有限 加之設(shè)計(jì)時(shí)間較短 資料收集較困難 說(shuō)明 書中難免有缺點(diǎn)和錯(cuò)誤 在此懇請(qǐng)讀者諒解 并衷心希望廣大讀者提出批 評(píng)意見 使本設(shè)計(jì)說(shuō)明書能有所改進(jìn) 編者 2005 年 6 月 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書 設(shè)計(jì)說(shuō)明書中英文摘要 摘 要 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求 本設(shè)計(jì)說(shuō)明書針對(duì)球面 蝸桿專用數(shù)控機(jī)床的加工及控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)說(shuō)明 主要 內(nèi)容包括三種球面蝸桿傳動(dòng)原理和加工特點(diǎn) 球面蝸桿專 用數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 進(jìn)給 系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)控系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 關(guān)鍵字 球面蝸桿 數(shù)控系統(tǒng) 設(shè)計(jì) Abstract According to the requirement of the design this design aims at the machining of Arc worm numerical control machine and the control system The main contents include the transmission theory and machining characteristic of three kinds of Arc worm the blue print of the engine configuration of Arc worm numerical control machine and control system the design of the feed system s transmission theory and the circuit design of numerical control system Key word Arc worm numerical control system design 湖南科技大學(xué) 第 1 頁(yè) 共 46 頁(yè) 弧面蝸桿加工專用數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) 目 錄 設(shè)計(jì)說(shuō)明書中英文摘要 第一章 弧面蝸桿蝸輪的特點(diǎn) 1 1 1 蝸桿蝸輪的形成 類型及其結(jié)構(gòu) 1 1 2 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)及其應(yīng)用 3 1 3 弧面蝸桿的加工 4 1 4 弧面蝸輪的加工 5 第二章 弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 12 2 1 加工機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基本要求 12 2 2 弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床總體方案 13 2 3 專用球面蝸桿數(shù)控車床的基本結(jié)構(gòu) 14 第三章 弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 3 1 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)選擇 15 1 主傳動(dòng)的確定 和公比 的確定 15nmaxin 2 確定變速組和傳動(dòng)副數(shù)目 15 3 確定傳動(dòng)順序方案 16 3 2 傳動(dòng)方案的擬訂 18 3 3 齒輪傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 19 3 4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 25 1 軸 的設(shè)計(jì)計(jì)算 25 2 軸 的設(shè)計(jì)計(jì)算 26 3 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 32 第四章 弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32 5 1 進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)方案擬訂 32 5 2 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 33 1 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 33 2 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 33 5 3 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 39 5 4 齒輪傳動(dòng)間隙的消除 46 第五章 弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì) 52 第六章 弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床控制系統(tǒng)總體方案擬定 54 第七章 潤(rùn)滑油的選用 54 結(jié) 束 語(yǔ) 湖南科技大學(xué) 第 2 頁(yè) 共 46 頁(yè) 第一章 弧面蝸桿蝸輪的特點(diǎn) 1 1 蝸桿蝸輪的形成 類型及其結(jié)構(gòu) 1 蝸輪蝸桿的形成 蝸桿蝸輪傳動(dòng)是由交錯(cuò)軸斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)演變而來(lái)的 小齒輪的輪齒分度圓柱面上纏 繞一周以上 這樣的小齒輪外形像一根螺桿 稱為蝸桿 大齒輪稱為蝸輪 為了改善嚙合狀 況 將蝸輪分度圓柱面的母線改為圓弧形 使之將蝸桿部分地包住 并用與蝸桿形狀和參數(shù) 相同的滾刀范成加工蝸輪 這樣齒廓間為線接觸 可傳遞較大的動(dòng)力 蝸桿蝸輪傳動(dòng)的特征 其一 它是一種特殊的交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng) 交錯(cuò)角為 90 z1 很少 一般 z1 1 4 其二 它具有螺旋傳動(dòng)的某些特點(diǎn) 蝸桿相當(dāng)于螺桿 蝸輪相當(dāng)于螺母 蝸輪部分地包 容蝸桿 2 蝸桿傳動(dòng)的類型 桿形狀的不同可分 圓柱蝸桿傳動(dòng) 普通圓柱蝸桿 阿基米德蝸桿 漸開線蝸桿 法向直廓蝸桿 錐面包 絡(luò)蝸桿 和圓弧蝸桿 普通圓柱蝸桿 湖南科技大學(xué) 第 3 頁(yè) 共 46 頁(yè) 圓弧蝸桿 環(huán)面蝸桿傳動(dòng) 環(huán)面蝸桿 錐蝸桿傳動(dòng) 湖南科技大學(xué) 第 4 頁(yè) 共 46 頁(yè) 錐蝸桿動(dòng) 3 蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu) 蝸桿結(jié)構(gòu) 蝸桿通常與軸為一體 采用車制或銑制 結(jié)構(gòu)分別見下圖 蝸輪結(jié)構(gòu) 蝸輪常采用組合結(jié)構(gòu) 由齒冠和齒芯組成 聯(lián)結(jié)方式有 鑄造聯(lián)結(jié) 過(guò)盈配合聯(lián)結(jié)和螺 栓聯(lián)接 結(jié)構(gòu)分別見下圖 蝸輪只有在低速輕載時(shí)采用整體式 湖南科技大學(xué) 第 5 頁(yè) 共 46 頁(yè) 1 2 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)及其應(yīng)用 1 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn) 在動(dòng)力傳動(dòng)中 一般傳動(dòng)比i 5 80 在分度機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)中 傳動(dòng)比可達(dá) 300 若只傳遞運(yùn)動(dòng) 傳動(dòng)比可達(dá)1000 由于傳動(dòng)比大 零件數(shù)目又少 因而結(jié)構(gòu)十分緊湊 在蝸桿傳動(dòng)中 由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒 它和蝸輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合及逐漸退 出嚙合的 同時(shí)嚙合的齒對(duì)又較多 故沖擊載荷小 傳動(dòng)平穩(wěn) 噪聲低 當(dāng)蝸桿的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 這時(shí) 只能以蝸 桿為主動(dòng)件帶動(dòng)蝸輪傳動(dòng) 而不能由蝸輪帶動(dòng)蝸桿運(yùn)動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)與螺旋齒輪傳動(dòng)相似 在嚙合處有相對(duì)滑動(dòng) 當(dāng)滑動(dòng)速度很大 工作條件不夠 良好時(shí) 會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的摩擦與磨損 從而引起過(guò)分發(fā)熱 使?jié)櫥闆r惡化 因此摩擦損失 較大 效率低 當(dāng)傳動(dòng)具有自鎖性時(shí) 效率僅為0 4左右 為保證有一定使用壽命 蝸輪常 須采用價(jià)格較昂貴的減磨材料 因而成本高 蝸桿軸向力較大 致使軸承摩擦損失較大 2 蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用 由于蝸桿蝸輪傳動(dòng)具有以上特點(diǎn) 故常用于兩軸交錯(cuò) 傳動(dòng)比較大 傳遞功率不太大或 間歇工作的場(chǎng)合 當(dāng)要求傳遞較大功率時(shí) 為提高傳動(dòng)效率 常取z1 2 4 此外 由于當(dāng) 1較小時(shí)傳動(dòng)具有自鎖性 故常用在卷?yè)P(yáng)機(jī)等起重機(jī)械中 起安全保護(hù)作用 它還廣泛應(yīng) 用在機(jī)床 汽車 儀器 冶金機(jī)械及其它機(jī)器或設(shè)備中 利用蝸桿傳動(dòng)傳動(dòng)比大省力的特點(diǎn) 以及它的自鎖性能 在起重機(jī)械中廣泛應(yīng)用 蝸桿傳動(dòng)由蝸桿相對(duì)于蝸輪的位置不同分為上 置蝸桿和下置蝸桿傳動(dòng) 1 3 弧面蝸桿的加工 這種蝸桿按其蝸旋面的形成特征可分為阿基米德螺線蝸桿 法向直廓蝸桿和漸開線蝸桿 通常都采用前面兩種 蝸桿的技術(shù)要求與軸類零件相同 只是增加了蝸桿螺牙的制造程度和光潔度 在車床上用車刀加工蝸桿是最普通的方法 車蝸桿和車梯形螺紋的方法相類似 所用的 車刀刃是直線型的 刀尖角等于 2 40 一般在蝸桿時(shí)將車刀刀刃放于水平位置 并且與 湖南科技大學(xué) 第 6 頁(yè) 共 46 頁(yè) 蝸桿軸線在同一水平面內(nèi) 這樣加工出來(lái)的蝸桿在垂直于軸心線的截面內(nèi)齒形是阿基米德螺 線 所以叫阿基米德蝸桿 它的軸向截面齒形是直線的 法向截面齒形不是直線的 當(dāng)螺旋 線升角較大時(shí) 如果仍把車刀刀刃放置在水平位置上 車刃的兩個(gè)刀刃的前后角就很不理想 總會(huì)有一個(gè)刀刃是沒前角 為了使車刀獲得合理的前角和后角 常用的把車刀分別加工蝸桿 的兩個(gè)側(cè)面 或者將車刀刀刃放在蝸桿齒面的法向位置來(lái)加工蝸桿 這樣加工出來(lái)的蝸桿 軸向截面齒形不是直線的 而法向截面齒形才是直線的 所以叫法向直廓蝸桿 也有叫延長(zhǎng) 漸升線蝸桿的 正因?yàn)槿绱?小螺旋線升角 小于 5 常用阿基米德蝸桿 大螺旋線升角 常用法向直廓蝸桿 也是由加工方法而決定的 當(dāng)批量較大時(shí) 可以在專用銑床或車床改裝成專用銑床上 采用長(zhǎng)狀銑刀和指狀銑刀來(lái) 精銑蝸桿 然后再用車刀來(lái)進(jìn)行精加工 可提高生產(chǎn)率 如果蝸桿精度要求不太高 通常用車削就可完成加工 但對(duì)于高精度的分度蝸桿 或較 高精度的高轉(zhuǎn)速傳動(dòng)蝸桿 由于需經(jīng)淬火處理 故車削只能作為淬火前的加工 而需采用啟 削作為終加工 用來(lái)啟削蝸桿的機(jī)床 可以用車床改裝 也可以用鏟啟車床 還有專門設(shè)計(jì) 的蝸桿啟床 例如 S7712 蝸桿啟床 和精密螺母啟床 如 S7520W 萬(wàn)能螺絲啟床 1 4 弧面蝸輪的加工 普通蝸輪的技術(shù)要求與圓柱齒輪基本相同 主要包括三個(gè)方面 1 齒形的加工精度和 齒側(cè) 2 蝸輪胚基準(zhǔn)孔 喉結(jié)部分的尺寸精度和幾何形狀精度 基準(zhǔn)孔與喉結(jié)軸心線的 不同軸度 基準(zhǔn)端面對(duì)基準(zhǔn)孔軸心線的不垂直度 如果是嵌入輪圈式蝸輪 還必須對(duì)組裝的 配合表面提出一定的精度要求 3 裝面光潔度 與圓柱齒輪加工相似 蝸輪加工也是經(jīng)過(guò)蝸輪胚加工和齒形加工兩個(gè)階段 齒胚加工與 圓柱齒輪齒胚加工基本上相同 但胚加喉結(jié)部分的加工 如果是嵌入輪圈式的 首先將輪殼 和輪圈分別進(jìn)行加工 然后組裝在一起時(shí)進(jìn)行輪胚的精加工 在進(jìn)行精加工時(shí) 應(yīng)將喉結(jié) 基準(zhǔn)孔和基準(zhǔn)端面在一次安裝下加工出來(lái) 或首先加工好基準(zhǔn)孔 用心軸定位安裝來(lái)加工喉 結(jié)和基準(zhǔn)端面 以保證喉結(jié) 基準(zhǔn)孔的不同軸度 以及基準(zhǔn)端面和軸心線的不垂直度 螺輪齒形的加工是蝸輪整個(gè)加工過(guò)程中的關(guān)鍵工序 也是加工中的主要矛盾 齒形加工 方法有滾齒 飛刀切齒 剃齒等 冶金礦山機(jī)械和重型機(jī)械廠主要采用滾齒和飛刀切齒 1 用蝸輪滾刀加工蝸輪 湖南科技大學(xué) 第 7 頁(yè) 共 46 頁(yè) 在滾齒機(jī)上用蝸輪滾刀加工蝸輪齒形是加工蝸輪的一種基本方法 滾動(dòng)蝸輪與滾切圓柱 齒輪有許多共同點(diǎn) 但椰油很多不同點(diǎn) 這些特點(diǎn)是 齒輪滾刀的基本蝸桿沒有嚴(yán)格的規(guī)定 可以采用阿基米德型 法向直廓型或漸升線型 按工作條件由自己選擇 基本蝸桿的直徑也可由自己決定 但蝸輪滾刀的基本蝸桿相當(dāng)于 一般加工蝸輪相嚙合的蝸桿 不但蝸桿的類型應(yīng)相同 而且主要尺寸 如軸向模數(shù) 分度 圓直徑 頭數(shù) 螺旋方向 螺旋升角等 均須一致 只是外徑比工作蝸桿稍大一些 以便 使加工后的螺輪與蝸桿嚙合時(shí)有齒頂間隙 壇大量通常為徑向間隙的兩倍 即 2 0 2m 0 4m m 為軸向模數(shù) 蝸輪滾刀水平安裝 不需要象加工圓柱齒輪那樣刀架要搬角度 同時(shí)蝸輪滾刀軸心 線應(yīng)和蝸輪蝸桿傳動(dòng)嚙合狀態(tài)一樣 應(yīng)在蝸輪中心平面內(nèi) 工件的分齒運(yùn)動(dòng)應(yīng)符合蝸桿蝸輪傳動(dòng)速比的關(guān)系 即蝸輪滾刀一轉(zhuǎn) 被加工蝸輪應(yīng) 轉(zhuǎn)一個(gè)齒 單頭滾刀 或幾個(gè)齒 多頭滾刀 滾齒機(jī)分齒蝸輪的計(jì)算與加工圓柱齒輪的計(jì) 算或相同 例如 Y38 滾齒機(jī) 當(dāng) Z 161 時(shí) i 分齒 a b c d 24k z 當(dāng) Z 161 時(shí) i 分齒 a b c d 48k z 但滾切蝸輪時(shí) 不能忽視蝸輪滾刀的頭由文 K 進(jìn)給方向 加工圓柱齒輪時(shí) 滾刀相對(duì)被切齒輪由上向下或由下向上作垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 但加工蝸輪時(shí) 蝸輪滾刀要保持在蝸輪中心平面內(nèi) 因此蝸輪滾刀相對(duì)工件只能作徑向進(jìn) 給或切向進(jìn)給 a 徑向進(jìn)給法 這時(shí)蝸輪滾刀向被加工蝸輪作徑向進(jìn)刀 逐漸切至全齒深為止 這種 方法在生產(chǎn)中應(yīng)用較廣 因?yàn)樯a(chǎn)率高 而且不需要切向刀架 許多滾齒機(jī)往往沒有這種 附件 徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是滾切過(guò)程中被加工蝸輪轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn) 滾刀在水平面沒被切蝸輪半徑方向移動(dòng) S 徑毫米 運(yùn)動(dòng)是通過(guò)徑向絲桿來(lái)實(shí)現(xiàn)的 Y38 滾齒機(jī)徑向供給傳動(dòng)關(guān)系 工作臺(tái) 蝸輪付 Z96 K 蝸桿蝸輪 K1 Z30 進(jìn)給掛輪 i 進(jìn)給 接通離合器 M1 齒輪 Z45 Z36 錐齒輪 Z17 Z17 錐齒輪 Z17 Z17 蝸桿蝸輪 K4 Z20 接通 M2 螺旋齒輪 X10 Z20 脫落蝸桿 K4 Z20 蝸桿蝸輪 K4 Z16 錐齒輪 Z20 Z25 徑向進(jìn)給絲桿 t 10 毫 米 刀架立柱水平移動(dòng) 列成計(jì)算式 S 徑 工作臺(tái)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn) 96 1 1 30 i 進(jìn)給 45 36 17 17 湖南科技大學(xué) 第 8 頁(yè) 共 46 頁(yè) 17 17 4 20 10 20 4 20 4 16 20 25 10 經(jīng)簡(jiǎn)化和整理得到徑向進(jìn)給掛輪調(diào)整公式 i 進(jìn)給 徑 a1 b1 c1 d1 25 4 S 徑 b 切向進(jìn)給法 此時(shí)用一端為錐形的蝸輪滾刀 也有叫玉米滾刀的 沿被加工蝸輪位切 向進(jìn)給 滾刀和被加工蝸輪的中心距 予先調(diào)整到蝸輪蝸桿的中心距 A 加工時(shí)保持不變 依滾刀齒高由小到大 逐漸切至全齒架 滾刀圓錐部分刀齒依切入和粗加工用 圓錐部分刀 齒位精加工和最后修整用 用切向進(jìn)給法加工蝸輪時(shí) 由于需要滾刀在刀架上作軸向移動(dòng) 故必須用切向刀架 這 時(shí)刀具和工件之間的相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系 除了分齒運(yùn)動(dòng)外 還需要切向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和差動(dòng)運(yùn)動(dòng) 切向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 指滾刀沿蝸輪切向 即滾刀本身軸線方向 移動(dòng) 以實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給的目 的 Y38 滾齒機(jī)是由專用切向刀架來(lái)完成的 其傳動(dòng)關(guān)系是工作臺(tái)或工作轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn) 滾刀沿切 向移動(dòng) S 切毫米 工作臺(tái) 蝸輪蝸桿 Z96 K1 蝸桿蝸輪 K1 Z30 進(jìn)給掛輪 i 進(jìn)給 接通離合器 M1 齒輪 Z45 Z36 錐齒輪 Z17 Z17 錐齒輪 Z17 Z17 進(jìn)入切向刀架 錐齒輪 Z17 Z17 齒輪 Z35 Z35 蝸桿蝸輪 K1 Z50 切向進(jìn)給絲桿 t 5 毫米 切向進(jìn)給 列成計(jì)算式 S 切 工作臺(tái)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn) 96 1 1 30 a1 b1 c1 d1 45 36 17 17 17 17 17 17 35 35 1 50 5 經(jīng)簡(jiǎn)化和整理得到切向進(jìn)給掛輪調(diào)整公式 i 進(jìn)給 切 a1 b1 c1 d1 5 2 S 切 差動(dòng)運(yùn)動(dòng) 切向進(jìn)給法加工蝸輪時(shí) 由于滾刀多了一個(gè)切向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 這時(shí)被加工蝸輪 工作臺(tái) 必須隨著刀具移動(dòng)方向 相應(yīng)地轉(zhuǎn)過(guò)一定角度 稱它為附加運(yùn)動(dòng) 因此需要掛 差動(dòng)掛輪 差動(dòng)掛輪速比的計(jì)算 根據(jù)滾刀切向 軸向 移動(dòng)一個(gè)軸向齒距 ms 時(shí) 被加 工蝸輪的附加轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)為 1 Z 轉(zhuǎn)的關(guān)系 由刀具與工件的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)系列出 切向進(jìn)給絲桿 t 5 毫米 蝸桿蝸輪 Z50 K1 齒輪 Z35 Z35 錐齒輪 Z17 Z17 錐齒 輪 Z17 Z17 錐齒輪 Z17 Z17 齒輪 Z36 Z45 插動(dòng)掛輪 i 差掛 蝸桿蝸輪 K1 Z30 差動(dòng)機(jī) 構(gòu) i 差動(dòng) 2 分齒掛輪 i 分齒 蝸桿蝸輪 K1 Z96 工作臺(tái) 列成計(jì)算式 ms 5 50 1 35 35 17 17 17 17 17 17 36 45 i 差掛 1 30 i 差動(dòng) 2 i 分齒 1 96 1 Z 其中 i 差動(dòng) 2 2 i 分齒 24K Z 當(dāng) Z 161 時(shí) 代入并化簡(jiǎn) 得到切向進(jìn)給時(shí) 差動(dòng)掛 湖南科技大學(xué) 第 9 頁(yè) 共 46 頁(yè) 輪調(diào)整公式 i 差掛 a2 b2 c2 d2 15 2 msK 0 38733 msK 式中 ms 被加工蝸輪軸向模由文 K 蝸輪滾刀頭數(shù) 必須指出 用切向進(jìn)給法加工蝸輪掛差動(dòng)掛輪 與加工斜齒輪時(shí)掛差動(dòng)掛輪的目的不 同 斜齒輪主要為了保證螺旋角 而切向進(jìn)給法是刀具多了一個(gè)切向移動(dòng) 故工件 工作 臺(tái) 必須相應(yīng)地附加轉(zhuǎn)動(dòng)以補(bǔ)償?shù)毒咔邢虻囊苿?dòng) 切向進(jìn)給法的加工精度和光潔度 要比徑向進(jìn)給法高 因?yàn)榍邢蜻M(jìn)給的滾刀是由不同的 刀齒進(jìn)行粗加工和精加工的 但切向進(jìn)給時(shí)滾齒機(jī)必須富有單獨(dú)的切向刀架 而一般中小 型滾齒機(jī)除專門訂貨外是不帶切向刀架的 因此徑向進(jìn)給法比切向進(jìn)給法應(yīng)用要廣泛得多 由以上看出 在滾齒機(jī)上用蝸輪滾刀加工蝸輪 只要滾刀和滾齒機(jī)的精密度較高 就可 以加工出程度較高的蝸輪來(lái) 但這種無(wú)法需要有專門的蝸輪滾刀 在冶金廠或礦山機(jī)修車 間里 也有用一般齒輪滾刀來(lái)加工蝸輪的 因?yàn)闈L刀也是一個(gè)蝸桿 當(dāng)加工時(shí)若齒輪滾刀 的螺旋升角不等于被加工蝸輪的螺旋升角時(shí) 可用轉(zhuǎn)動(dòng)刀架的辦法來(lái)解決 這種方法當(dāng)滾 刀與蝸桿的直徑和螺旋升角相差較大時(shí) 加工誤差越大 因此 采用這種方法加工 在設(shè) 計(jì)蝸桿時(shí)應(yīng)盡量按齒輪滾刀的形狀來(lái)設(shè)計(jì) 2 用飛刀加工蝸輪 用蝸輪滾刀加工蝸輪比較精確 而且生產(chǎn)率也高 但需要專門蝸輪滾刀 當(dāng)單件小批生 產(chǎn) 特別是一個(gè)或幾個(gè)大型蝸輪時(shí) 專做蝸輪滾刀就不合算 而且時(shí)間要拖久 因此 許 多冶金礦山機(jī)械廠和重型機(jī)械廠經(jīng)常采用飛刀里加工蝸輪 在滾齒原理和蝸桿蝸輪嚙合原理中知道 滾刀或蝸桿在中心平面剖面內(nèi)相當(dāng)于一個(gè)齒條 旋齒加工就象齒條與齒輪相嚙合的情況一樣 如果只用蝸輪滾刀沙鍋內(nèi)一個(gè)刀齒來(lái)切削 使這個(gè)刀齒一方面旋轉(zhuǎn) 同時(shí)又作相應(yīng)的軸向移動(dòng) 這樣刀齒走的路線和滾刀刀齒的螺旋 線一樣 因此象滾刀一樣能銑出正確的齒形來(lái) 這就是飛刀加工的原理 飛刀刀頭的齒形和蝸輪滾刀上一個(gè)刀齒一樣 也和蝸桿軸向剖面內(nèi)的齒形相同 僅齒頂 高大 0 2ms 飛刀刀頭的尺寸根據(jù)被加蝸輪的模數(shù) 2 壓力角 20 的蝸輪飛刀刀頭尺寸 飛刀在刀桿上的安裝 其中 R d 頂 1 2 0 2ms L R d 刀桿 2 湖南科技大學(xué) 第 10 頁(yè) 共 46 頁(yè) d 頂 1 蝸桿外徑 d 刀桿 飛刀刀桿直徑 飛刀刀桿材料選用 W18Cr4V 高速鋼 淬大后切削部分硬度達(dá) HRC60 64 齒形部分要進(jìn) 行研究 并用梯板透光檢查 飛刀刀桿的結(jié)果主要應(yīng)滿足刀頭漿固 不致在加工中松動(dòng) 是一種加工中小模數(shù)的飛刀 刀桿 飛刀裝在刀桿 1 的圓孔中 由螺母面通過(guò)壓緊套筒工來(lái)壓緊 這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)方 便 另外 在加工大模數(shù)蝸輪時(shí) 可采用刀桿結(jié)構(gòu) 它用斜面或圓弧面來(lái)卡緊 使飛 刀 不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng) 所以能承受較大的切削力 用飛刀加工蝸輪時(shí) 飛刀裝在專用的飛刀刀桿上 由刀桿帶動(dòng)飛刀一面旋轉(zhuǎn) 一面切向 軸向 進(jìn)給 這就要求在滾齒機(jī)上裝上切向刀架 掛上切向進(jìn)給掛輪 就能使飛刀在銑 齒過(guò)程中連續(xù)的作軸向移動(dòng) 由于飛刀作軸向移動(dòng) 故被加工蝸輪除了有分齒運(yùn)動(dòng)外 還 應(yīng)有和上述切向進(jìn)給法相同的附加轉(zhuǎn)動(dòng) 即應(yīng)掛差掛輪 升車加工之前 應(yīng)將刀桿中心的 距離按圖紙調(diào)整到蝸桿螺嚙合時(shí)的中心距離 分幾次將蝸輪切成 由于飛刀只有一個(gè)刀齒 一轉(zhuǎn)內(nèi)在蝸輪上的切痕比液刀一轉(zhuǎn)的切痕少得多 為了保證齒面有一定的光潔度 切向進(jìn) 給很小 因此因產(chǎn)率很低 所以只是沒有蝸輪滾刀并且單件小批生產(chǎn)才采用飛刀加工 3 蝸輪的剃齒和珩齒 為了提高蝸輪付的接觸精度 有些工廠在蝸輪粗精滾之后 采用剃齒作為最終齒形加工 工序 剃齒刀的形狀和主要尺寸與工作蝸桿相同 只是在這蝸桿螺旋工作臺(tái)上開出很多小 槽 以形成切削刃 剃齒刃的外徑比工作蝸桿外徑較大一點(diǎn) 約 0 2ms 以保證蝸輪全部有 效齒面都能加工 剃齒方法有自由剃和強(qiáng)通剃兩種 自由剃在剃削時(shí)蝸輪與機(jī)床傳動(dòng)能脫開 只是依靠頂 尖和轉(zhuǎn)臺(tái) 由剃刀在切削過(guò)程中自由帶動(dòng) 只輔加以一定的阻尾力來(lái)提高切削效率 因此 機(jī)床分變機(jī)構(gòu)精度沒有影響 被加工蝸輪的相鄰周節(jié)誤差主要取決于剃齒刀的齒距精度和 機(jī)床裝刀軸的徑向和軸向竄動(dòng) 強(qiáng)迫剃在剃齒時(shí)蝸輪仍與機(jī)床傳動(dòng)鏈相聯(lián)系 故相鄰周期 誤差仍與機(jī)床有關(guān) 有些工廠在蝸輪經(jīng)粗滾精滾后 采用珩面方法來(lái)作為精密蝸輪的最終工序 珩面是用珩 面蝸桿裝在滾齒機(jī)的滾刀上 以自由或強(qiáng)迫的運(yùn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)蝸輪進(jìn)行切削 珩面桿是由面料 粘結(jié)劑 如環(huán)氧樹脂等 澆注成形并經(jīng)修面而制成 其參數(shù)除外徑略小 齒厚稱法外 其 余與工作蝸桿在同樣條件刃面出 一般珩面蝸桿的線速度比剃齒高一些 珩面時(shí)應(yīng)采用足夠的冷卻 珩齒對(duì)提高蝸輪齒面 湖南科技大學(xué) 第 11 頁(yè) 共 46 頁(yè) 光潔度十分顯著 一般可達(dá) 8 剃齒和珩齒目前工廠里均有采用 剃齒的優(yōu)點(diǎn)能提高接觸粘度 生產(chǎn)率較高 但剃齒制 造困難 且剃刀使用壽命有限 因此有些工廠多采用珩齒法加工 因珩齒蝸桿制造簡(jiǎn)單 成本低 周期小 其主要缺點(diǎn)是生產(chǎn)率低 第二章 弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 2 1 加工機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基本要求 根據(jù)圓弧面蝸桿蝸輪的加工原理 對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)要求如圖所示 由于加工蝸輪的刀具 與蝸桿相似 所以加工蝸桿的機(jī)床也能加工蝸輪 加工圓弧面蝸桿專用機(jī)床 必須具有以下 基本運(yùn)動(dòng) 分 齒As1v232 圖 1加 工 圓 弧 面 蝸 桿 蝸 輪 副 機(jī) 床 的 基 本 運(yùn) 動(dòng) 1 切削運(yùn)動(dòng) 主運(yùn)動(dòng) 1 即被加工蝸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 2 分齒運(yùn)動(dòng) 2 隨著蝸桿以 1 旋轉(zhuǎn) 刀盤也要以 2 的速度相應(yīng)旋轉(zhuǎn) 并要求 1 和 2 之間有準(zhǔn)確的傳動(dòng)關(guān)系 即 U 分齒 1 2 Z2 Z1 被加工蝸桿和刀盤的旋轉(zhuǎn)方向應(yīng) 符合蝸桿蝸輪副的嚙合關(guān)系 1 和 2 也可統(tǒng)一稱齒廓形成運(yùn)動(dòng) 展成運(yùn)動(dòng) 這兩個(gè)運(yùn) 動(dòng)是切削弧面蝸桿齒面或滾動(dòng)蝸輪齒面的最基本運(yùn)動(dòng) 由速度掛輪和分齒掛輪來(lái)調(diào)整 3 徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) S1 和圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 3 4 調(diào)整運(yùn)動(dòng) S2 和 S3 此兩個(gè)運(yùn)動(dòng)是用來(lái)調(diào)整蝸桿的軸向位置和刀盤的上下位置 2 2 弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床總體方案 設(shè)計(jì)任務(wù)是將 CK6163 型數(shù)控臥式車床改造成經(jīng)濟(jì)型弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床 根據(jù)圓弧 湖南科技大學(xué) 第 12 頁(yè) 共 46 頁(yè) 面蝸桿蝸輪的加工原理 初步選擇弧面蝸桿數(shù)控加工專用機(jī)床參數(shù)如下 1 車床縱向運(yùn)動(dòng)由 X1 向 1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)聯(lián)接控制 130BF001 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 配套絲桿螺距 8mm 脈沖當(dāng)量 0 01mm 2 車床橫向運(yùn)動(dòng)由 Z1 向 2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)聯(lián)接控制 110BF001 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 配套絲桿螺距 6mm 脈沖當(dāng)量 0 005mm 3 圓盤工作臺(tái)由 Y1 向 3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)聯(lián)接控制 130BF001 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 配套絲桿螺距 6mm 脈沖當(dāng)量 0 005mm 4 圓盤工作臺(tái)上縱向運(yùn)動(dòng)由 X2 向 4 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)聯(lián)接控制 110BF001 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 配套絲桿螺距 6mm 脈沖當(dāng)量 0 01mm 5 圓盤工作臺(tái)上橫向運(yùn)動(dòng)由 Z2 向 5 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)聯(lián)接控制 110BF001 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 配套絲桿螺距 6mm 脈沖當(dāng)量 0 005mm CK6163 數(shù)控車床改造為弧面蝸桿專用加工機(jī)床后 要求能完成一般車削及加工任意錐 面 球面 螺紋等 并具有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)及其它輔助功能 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù) 選用 JWK 5 2 經(jīng)濟(jì)型機(jī)床微機(jī)控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)采用 MCS 51 系列單片 機(jī) ISO 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控代碼編程 功能較完備 驅(qū)動(dòng)性能好 縱向和橫向均采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 降速齒輪 滾珠絲杠螺母副 溜板的傳動(dòng)方式 2 3 專用弧面蝸桿數(shù)控車床的基本結(jié)構(gòu) 湖南科技大學(xué) 第 13 頁(yè) 共 46 頁(yè) 1 床身 床身是用 HT300 澆鑄而成的 它由牢固的橫向十字筋組成 振動(dòng)低 2 個(gè) 90 V 形平導(dǎo) 軌是經(jīng)過(guò)高頻淬火和精密磨削加工而成的 拖板和尾架各使用一個(gè) 90 V 形平導(dǎo)軌 縱向走 刀 Z 向 采用滾珠絲桿傳動(dòng) 絲桿安裝在床身前面 主電機(jī)安裝在床身后面 2 主軸箱 主軸箱是用 HT250 澆鑄而成的 它由 4 顆螺釘固定在床身上 在床頭箱里 主軸安裝在 2 個(gè)圓錐滾子軸承 7210 7212 上 主軸有一個(gè) 38 的通孔 主軸端內(nèi)孔錐度為莫氏 5 號(hào) 3 拖板 大拖板是用 HT200 澆鑄而成的 其滑動(dòng)導(dǎo)軌面經(jīng)過(guò)精密磨削 它與床身上的 90 V 形平 導(dǎo)軌之間無(wú)間隙 下面的滑動(dòng)部分能夠簡(jiǎn)單而又方便的調(diào)整 中拖板是安裝在大拖板上的 通過(guò)滾珠絲桿傳動(dòng)可帶動(dòng)中拖板在大拖板上滑動(dòng) 可通過(guò)鑲條來(lái)調(diào)整中拖板與大拖板燕尾導(dǎo) 軌的間隙 4 尾架及其調(diào)整 尾架通過(guò)鎖緊受柄拉緊鎖緊塊 固定在床身上 尾架有一個(gè)帶 3 號(hào)莫氏錐孔的套筒 尾 架套筒在任何位置都能用鎖緊手柄將其鎖緊 5 工作臺(tái) 弧面蝸桿數(shù)控專用加工機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作轉(zhuǎn)臺(tái)由滑座 十字滑臺(tái) 工作臺(tái)等零件組成 工 作臺(tái) X 軸向移動(dòng) 由已預(yù)緊且通過(guò)座 緊固在工作臺(tái)上的滾珠螺母和兩端分別用右托架 電 機(jī)座固定在十字滑臺(tái)上的絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn) 絲桿是由電機(jī)通過(guò)同步齒形帶及兩帶輪來(lái)驅(qū)動(dòng) 的 工作臺(tái) Y 向移動(dòng)由已預(yù)緊且通過(guò)底座 緊固在十字滑臺(tái)上的滾珠螺母和用電機(jī)座固定在 滑座上的絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的 絲桿是由電動(dòng)機(jī)通過(guò)同步齒形帶及帶輪來(lái)驅(qū)動(dòng)的 工作臺(tái)面有 六條 T 形槽 用來(lái)對(duì)工件進(jìn)行安裝 定位 中間的 T 形槽是定位 T 形槽 湖南科技大學(xué) 第 14 頁(yè) 共 46 頁(yè) 130BF 10BF 10BF10BF圖 2 工 作 臺(tái) 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖 第三章 弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 1 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)選擇 1 主傳動(dòng)的確定 和公比 的確定 nmaxin 根據(jù) ZJK 7532 的使用說(shuō)明書 初步定主軸轉(zhuǎn)速范圍為 32 1000r min 則 1 361 ZnR1minaxz1350 由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)值得 1 26 令 則in 10maxr min 32106 axmin rZ 則取 i 10i 32axin r 2 確定變速組和傳動(dòng)副數(shù)目 大多數(shù)機(jī)床廣泛應(yīng)用滑移齒輪的變速方式 為了滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和操縱方便的要求 通 常采用雙聯(lián)或三聯(lián)滑移齒輪 因此主軸轉(zhuǎn)速為 12 級(jí)的變速系統(tǒng) 總共需要兩個(gè)變速組 3 確定傳動(dòng)順序方案 按著傳動(dòng)順序 各變速組排列方案有 湖南科技大學(xué) 第 15 頁(yè) 共 46 頁(yè) 12 3 2 2 12 2 3 2 12 2 2 3 從電機(jī)到主軸 一般為降速傳動(dòng) 接近電機(jī)處的零件 轉(zhuǎn)速較高 從而轉(zhuǎn)矩較小 尺 寸也就較小 如使傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)組放在接近電機(jī)處 則可使小尺寸的零件多些 而大 尺寸的零件可以少些 這樣就節(jié)省省材料 經(jīng)濟(jì)上就占優(yōu)勢(shì) 且這也符合 前多后少 的 原則 從這個(gè)角度考慮 以取 18 3 3 2 的方案為好 本次設(shè)計(jì)即采用此方案 3 2 傳動(dòng)方案的擬訂 根據(jù)以上分析及計(jì)算 擬定主軸箱 變速箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖如下 圖 3 1 主 軸 箱 傳 動(dòng) 結(jié) 構(gòu) 圖主 軸 脈 沖發(fā) 生 器 帶 輪 Z5 4Z6789Z1023 湖南科技大學(xué) 第 16 頁(yè) 共 46 頁(yè) 主 電 機(jī)功 率 13千 瓦轉(zhuǎn) 速 450轉(zhuǎn) 分帶 輪 Z1 雙 聯(lián) 滑 移 圖 3 2 變 速 箱 傳 動(dòng) 結(jié) 構(gòu) 圖帶 輪帶 輪 23Z44 雙 聯(lián) 滑 移 圖 3 2 中 第 軸至第 軸 其結(jié)構(gòu)式為 4 22 21 圖 3 1 中 第 軸至第 軸 機(jī)床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)采用分離傳動(dòng) 其主要特點(diǎn)是 1 在滿足傳動(dòng)副極限傳動(dòng)比的條件下 可以得到較大的變速范圍 2 高速由短支傳動(dòng) 有助于減少高速時(shí)機(jī)床的空運(yùn)轉(zhuǎn)功率損失 而且高速分支的尺寸 可相對(duì)小些 3 變速級(jí)數(shù)不像常規(guī)變速系統(tǒng)那樣受 2 3 因子的限制 如與部分轉(zhuǎn)速重合的方法配 合 幾乎可以得到任意的變速級(jí)數(shù) 大大增加了可供選擇方案的數(shù)目 3 3 齒輪傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 選擇以機(jī)床變速箱中第 軸和第 軸間 兩嚙合直齒圓柱齒輪 Z1 和 Z2 對(duì)其進(jìn)行齒輪 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算 根據(jù)總體結(jié)構(gòu)方案 主電機(jī)功率 13KW 轉(zhuǎn)速 1450r min 要求輸出 軸轉(zhuǎn)速 1000 r min 齒輪齒數(shù)比 U 1 25 具體計(jì)算如下 1 大 小齒輪的材料均為 45 鋼 經(jīng)調(diào)質(zhì)與表面淬火處理 硬度為 40 50HRC 2 選小齒輪齒數(shù) Z1 28 大齒輪齒數(shù) Z2 U Z1 1 25 28 35 齒數(shù)比 U 1 25 3 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算 即 d1t m ZuTKHEdt 232 1 2 湖南科技大學(xué) 第 17 頁(yè) 共 46 頁(yè) 1 選取載荷系數(shù) K t 1 2 2 計(jì)算大齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T2 95 5 10 P1 n1 95 5 10 13 1450 N mm 8 562 10 N mm55 4 3 選取齒寬系數(shù) d 1 4 查得材料的彈性影響系數(shù) ZE 189 8MPa 2 1 5 按齒面硬度查得大 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 Hlim1 Hlim2 550 MPa 6 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N2 60n1jLh 60 1450 1 2 8 365 15 7 6212 10 9 N1 7 6212 10 1 25 9 5265 1099 7 查得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1 0 86 K HN2 0 88 8 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1 安全系數(shù) S 1 得 1H MPSKHN4735086 1lim 2 8 2li 9 試算小齒輪分度圓直徑 d1t 帶入 中較小的值 H d1t 69 429mm 23 4232 4738 19 25 190 8 562 1 HEdtZuTK 10 計(jì)算圓周速度 smsnt 64 3 106429 106 11 計(jì)算齒寬 b b d d1t 1 69 429 mm 69 429 mm 12 計(jì)算齒寬與齒高之比 b h 模數(shù) m t d1t Z1 69 429 28 mm 2 480 mm 齒高 h 2 25 mt 2 25 2 480 mm 5 58 mm b h 69 429 5 58 12 44 湖南科技大學(xué) 第 18 頁(yè) 共 46 頁(yè) 13 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) 3 64m s 7 級(jí)精度 查得動(dòng)載荷系數(shù) Kv 1 14 直齒輪 假設(shè) KAFt b 100 N mm 查表得 KH KF 1 2 查表得使用系數(shù) KA 1 查得 7 級(jí)精度 小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí) KH 1 14 0 18 1 0 6 d d 0 23 10 b23 將數(shù)據(jù)帶入后 得 KH 1 14 0 18 1 0 6 1 1 0 23 10 69 429 1 444 23 由 b h 10 66 K H 1 444 查圖 機(jī)械設(shè)計(jì) 10 13 得 KF 1 32 故載荷系數(shù) K KAKvKH KH 1 1 14 1 2 1 444 1 975 14 按實(shí)際的載荷系數(shù)效正所得的分度圓直徑 由式 69 429 mmtd1 3 t 81 793 95 13 15 計(jì)算模數(shù) m m d1 Z1 79 81 28 mm 2 85 mm 4 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 321 FSadYzKTm 1 查得大 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限均為 FE1 710MPa 2 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1 0 805 KFN2 0 82 3 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S 1 4 由式 MPPSKFENF 25 4084 1780511 FEF 6 1 222 4 計(jì)算載荷系數(shù) K K KAKvKF KF 1 1 14 1 2 1 32 1 806 5 查取齒形系數(shù) 湖南科技大學(xué) 第 19 頁(yè) 共 46 頁(yè) 查得 YFa1 2 61 Y Fa2 2 52 6 查取應(yīng)力校正系數(shù) 查得 YSa1 1 58 Y Sa2 1 625 7 計(jì)算大 小齒輪的 并加以比較 FSa 01 25 408611 FSaY 985 6 2FSa 小齒輪的數(shù)值大 8 設(shè)計(jì)計(jì)算 mm 1 53 mm32 401 819 056 80 2 m 對(duì)比計(jì)算結(jié)果 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) 由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度決定的承載能力 而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的 承載能力 僅與齒輪直徑 即模數(shù)與齒數(shù)的乘積 有關(guān) 可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 1 53 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m 3 mm 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d1 79 81 mm 算出小齒輪的齒 數(shù) 取 Z1 32 mm6 2381 791 dZ 大齒輪齒數(shù) Z2 U Z1 1 25 32 40 取 Z2 40 5 幾何尺寸計(jì)算 1 計(jì)算分度圓直徑 d1 Z1 m 32 3 mm 96 mm d 2 Z2 m 40 3 mm 120 mm 2 計(jì)算中心距 a d1 d2 2 108 mm 3 計(jì)算齒輪寬度 b d d1 1 96 mm 96 mm 湖南科技大學(xué) 第 20 頁(yè) 共 46 頁(yè) 因?yàn)樽兯傧渲?小齒輪 1 固定安裝在第 軸上 大齒輪 2 安裝在第 軸上 且為雙聯(lián)滑 移齒輪 兩齒輪副傳動(dòng)比取值為 1 25 變速箱做減速傳動(dòng) 考慮整個(gè)變速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 及其安裝 取 B2 108 mm B1 42 mm 4 驗(yàn)算 NdTFt 142712056 82 100 N mm 合適 mNbKtA 3 847 5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖如下 40332圖 滑 移 雙 聯(lián) 齒 輪 結(jié) 構(gòu) 圖 365 1 H0ad7f645 012 Had7f圖 4 小 齒 輪 結(jié) 構(gòu) 圖 機(jī)床主軸箱中 第 軸和軸 間為一對(duì)斜齒輪 兩齒輪的材料選用 40Cr 經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)與 表面淬火處理 硬度為 48 55HRC 許用接觸強(qiáng)度疲勞應(yīng)力 精度等級(jí)取 7MPaHP340 級(jí) 經(jīng)校核 齒輪齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度均滿足要求 此處 計(jì)算和驗(yàn)算過(guò)程略 兩斜齒輪參數(shù)選擇具體如下 1 齒輪齒數(shù) Z1 30 Z2 u Z1 2 30 60 2 中心距 將中心距圓整為 210mm mmZan 643 20915cos2 4630cos21 3 按圓整后的中心距修正螺旋角 512358 120 463arcos2arcos1 Zn 湖南科技大學(xué) 第 21 頁(yè) 共 46 頁(yè) 4 大 小齒輪的分度圓直徑 mmZdn 140512cos 430cs1 n 28s 6s2 5 齒輪寬度 mdb12408 1 圓整后取 B2 100 mm B1 110 mm 6 齒輪結(jié)構(gòu)如圖所示 Z 30mn4 5 1 圖 小 斜 齒 輪 結(jié) 構(gòu) 圖 Z 60mn4 5 1圖 大 斜 齒 輪 結(jié) 構(gòu) 圖 弧面蝸桿加工專用數(shù)控機(jī)床是對(duì) CK6163 型數(shù)控車床的改造 弧面蝸桿數(shù)控加工機(jī)床主 軸箱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)布置和參數(shù)的選擇均參考原 CK6163 型數(shù)控車床 主軸箱中 各軸間齒輪的齒數(shù)和模數(shù)與原 CK6163 型數(shù)控車床主軸箱內(nèi)部齒輪的齒數(shù)和模數(shù)相同 變速 箱和主軸箱內(nèi)部齒輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 4 2 如下所示 3 4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 軸 的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 軸的材料選用 45 鋼 并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理 2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)是參考了 CK6163 的 軸 如圖所示 湖南科技大學(xué) 第 22 頁(yè) 共 46 頁(yè) 32634036345 012H7faHd 80c 最大切削速度 m min 按用硬質(zhì)合金刀具半精車鋼件時(shí)的速度取值 100m min NFc360106 在一般外圓車削時(shí) cf F 5 cpF 65 0 1 取 Fcf 72836048 0 Np 208368 2 滾珠絲杠副的計(jì)算和選型 滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)主要是型號(hào)的選擇和性能驗(yàn)算 縱向進(jìn)給為綜合型導(dǎo)軌 按式計(jì)算絲 杠軸向進(jìn)給切削力 其中 K 1 5 取 0 16 則 f 湖南科技大學(xué) 第 31 頁(yè) 共 46 頁(yè) 2 691 8036 1 072815 NWFfkcm 最大切削力下的進(jìn)給速度 可取最高進(jìn)給速度量的 1 2 1 5 取為 1 2 縱向最大進(jìn)給速度sV 為 0 6m min 絲杠導(dǎo)程 8mm 則絲杠轉(zhuǎn)速為 0Lmin 5 378 min 6 10 rLVns 絲杠使用壽命時(shí)間取為 T 15000h 則絲杠的計(jì)算壽命 L 為 10 75 3105in 37610 66 rhrnT 根據(jù)工作負(fù)載 壽命 L 計(jì)算滾珠絲杠副承受的最大動(dòng)載荷 取mF mC 2 wfaf NNfLCamwm 3 104612 69 75 33 由 參照某廠滾珠絲杠副產(chǎn)品樣本 可采用 W6008 內(nèi)循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠 副 1 列 3 5 圈 其額定動(dòng)負(fù)載為 181000N 精度等級(jí)選為 3 級(jí) 其幾何參數(shù)如下 公稱直 徑 63mm 導(dǎo)程 8mm 螺紋升角 滾珠直徑 4 763mm 螺桿內(nèi)0d0L9120 dLarctg wD 徑 60mm 1 按式 5 9 校驗(yàn)絲桿螺母副的傳動(dòng)效率 其中磨擦角 1 94 0 192 tgtg 縱向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式草圖如圖所示 支承間距 絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊 預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷的 1 3 絲杠的變ml150 形量計(jì)算如下 滾珠絲杠截面面積 按絲杠螺紋的底徑確定 229 106984 35A 工作負(fù)載 引起的導(dǎo)程 的變化量 可用下式計(jì)算 mFL0 湖南科技大學(xué) 第 32 頁(yè) 共 46 頁(yè) mmEALFm 4400 107 9 106 2 則絲杠拉伸或壓縮變形量 lL2401 109 1567 由于兩端均采用角接觸 且絲杠又進(jìn)行了預(yù)緊 故其拉壓剛度可比一端固定的絲杠提高 4 倍 其實(shí)際變形量為 m211048 滾珠與螺紋滾道間接變形量 按下式進(jìn)行計(jì)算 2 mmZFdym 093 96 34520896 3 101 03 2202 因絲杠加有預(yù)緊力 且預(yù)緊力為軸向最大負(fù)載的 1 3 時(shí) 可減少一半 因此實(shí)際變形量2 為 m22 10465 093 支承滾珠絲桿的軸承為 51209 型推力球軸承 幾何參數(shù)為 40mm 滾動(dòng)體直徑1d 10mm 滾動(dòng)體數(shù)量 18 軸承的軸向接觸變形量 可按式 5 16 計(jì)算 QdQZ3 mdFm 078 1835 62904 024 323 注意 此公式中 單位應(yīng)為 kg f 因施加預(yù)緊力 故實(shí)際變形量 m039 78 02 1 3 根據(jù)以上計(jì)算 總變形量為 m0135 9 465 321 三級(jí)精度絲桿允許的螺距誤差為 故剛度足夠 1 湖南科技大學(xué) 第 33 頁(yè) 共 46 頁(yè) 因?yàn)闈L珠絲桿兩端都采用推力球軸承并預(yù)緊 因此不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象 故不需做穩(wěn)定性校核 1 減速齒輪設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量 0 01mm 滾珠絲杠導(dǎo)程 及初選的步mL80 進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角 可計(jì)算出傳動(dòng)比 75 0i6 875 0136 i 選取齒輪齒數(shù)為 30 50 m 2mm 1z2 2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇 1 負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 參考同類型機(jī)床 初選反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 130BF001 其電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 210cmkgJM 傳動(dòng)系統(tǒng)折算到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量按表 5 15 中介紹方法計(jì)算 齒輪 的z 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 30 1411 LdJ 03 126 08 745 cmcmkg 252c 3 124 LdJ 50 1210 08 7 345 cmcmkg 2 6 絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可從表 5 16 查出 22175 235 1 451 cmkgmckgJs 等效慣量 2021 LWJzs 2222 6 08 9175 37 640357 mNcmkgcmkgcmkg 2891 湖南科技大學(xué) 第 34 頁(yè) 共 46 頁(yè) 考慮步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配問(wèn)題 1457 0891 202 cmkgJM 不完全滿足慣量匹配的要求 1 負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算及最大靜轉(zhuǎn)矩選擇 機(jī)床在不同的工況下 其所需轉(zhuǎn)矩不同 下面分別進(jìn)行計(jì)算 快速空載起動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩可按下式進(jìn)行計(jì)算 min 50367 01 2436maxa rvnbp 考慮了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以后 傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 222 89 891 10 ckgckgckgJJM maxmax6 tn 22103 06in 5891 3 srckgmN 60 5 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的磨擦力矩 1200 2zLWFfiLMcf 5 86 361 ccmN 2 7 附加磨擦力矩 294 0125 806913 c 9 98N cm 則 0maxMf 起 cmNccN 98 26 760 5 633 84N cm 快速移動(dòng)時(shí)所需力矩 快 20102000 3 zLFiLFMp 湖南科技大學(xué) 第 35 頁(yè) 共 46 頁(yè) cmNccmNMf 24 798 26 7快 最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩 切 iLFtflf 2000 切 5 180798 26 7 cmNcmcN 6 c342 從上面計(jì)算看出 三種工況下 以快速空載起動(dòng)的需力矩最大 以此項(xiàng)作為起M切 快 初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的依據(jù) 對(duì)于工作方式為五相十拍的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 cmNccmNj 67 5 6951 08463 max起 從相關(guān)資料查出 130BF001 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為 9 31N m 大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩 可 作為初選型號(hào) 但需考核步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行特性 2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的空載起動(dòng)頻率 Hzmvf 40in 01 64201maxax fse i 查相關(guān)資料知 130BF001 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)允許的最高空載起動(dòng)頻率為 3000Hz 運(yùn)行頻率為 16000 Hz 滿足設(shè)計(jì)要求 根據(jù)計(jì)算綜合考慮 機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)選用 130BF001 型步進(jìn)電 機(jī) 4 3 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 脈沖當(dāng)量和傳動(dòng)比的確定 湖南科技大學(xué) 第 36 頁(yè) 共 46 頁(yè) 傳動(dòng)比的選定 04 1 36570Lipb 2 傳動(dòng)系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 初選步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)為 110BF001 則查表查出電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 40 06 DJ25m10 kg 為了機(jī)床的布局緊湊且方便可取 i 1 0 則滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算 工作臺(tái)25233434S mKg108 6cKg105 681052 7801L78D 0J 質(zhì)量折算 252220G 7 cmKg 5 MJ 傳動(dòng)系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 40 06 36 81 12 7 DJ SG510 225975Kg 8g107 89 3 工作載荷分析及計(jì)算 滾珠絲杠上的工作載荷是指滾珠絲杠副在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)是滾珠絲杠所承受的軸向力 也 叫作進(jìn)給牽引力 它包括滾珠絲杠的走刀抗力及與移動(dòng)體重力和作用在導(dǎo)軌上的其他切削分 力相關(guān)的摩檫力 據(jù)機(jī)床加工的特點(diǎn) 當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí) 工作載荷最大 工作載荷既包括車削 時(shí)沿著絲杠軸的方向的力 即軸向力 也包括工作臺(tái)及工件的重量 即垂直絲杠軸方向的 力 取機(jī)床的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 250r min 則 s 98m 0in 581027dnV 而 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率4KWPE 則 333mZ 1027 98 04F 選端銑 對(duì)稱 其中端銑 時(shí) 0e ad 2 fa 湖南科技大學(xué) 第 37 頁(yè) 共 46 頁(yè) 則得 35 0 ZLF90 ZVF50 ZCF 則可得 14N23163N 則在燕尾導(dǎo)軌上滾珠絲桿的工作載荷 Fm 為 G2F fKFCVLm 32 1960 930 14 其中 0 2 G 1960Nf 4 滾珠絲桿螺母副的選型和校核 滾珠絲杠副已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 因此 滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)歸結(jié)為滾珠絲杠副型號(hào)的選擇 1 計(jì)算作用在絲杠上的最大動(dòng)負(fù)荷 C 首先根據(jù)切削力和運(yùn)動(dòng)部件的重量引起的進(jìn)給抗力 計(jì)算出絲杠的軸向載荷 再根據(jù)要 求的壽命值計(jì)算出絲杠副應(yīng)能承受的最大動(dòng)載荷 C C3LmfF 式中 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù) 一般運(yùn)轉(zhuǎn)取 1 2 1 5 有沖擊的運(yùn)轉(zhuǎn)取 1 5 2 5 滾珠絲杠工作載荷 N m 工作壽命 單位為 10 r 可按下式計(jì)算L6L 610nT 式中 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 r min 使用壽命時(shí)間 h 數(shù)控機(jī)床 取 15000h TT 主軸燕尾導(dǎo)軌滾珠絲桿副驅(qū)動(dòng)時(shí)滾珠絲桿的工作載荷 2dMfFm 式中 F 切削時(shí)的軸向切削抗力 軸套和軸架以及主軸鍵上的摩擦系數(shù) 0 15 f f 湖南科技大學(xué) 第 38 頁(yè) 共 46 頁(yè) M 主軸上的扭矩 主軸直徑 2d 則 mFN8074 3521 073 n0Lv 其中 為最大切削力條件下的進(jìn)給速度 可取最高進(jìn)給速度的 min213 為絲杠基本導(dǎo)程 計(jì)算時(shí) 可初選一數(shù)值 等剛度驗(yàn)算后再確定 0Lm 則 in 7 6103 2rn 為額定使用壽命 可取 15000h tht 則 60 03 萬(wàn)轉(zhuǎn)L61057 60 根據(jù)工作負(fù)載 壽命 計(jì)算出滾珠絲杠副承受的最大動(dòng)負(fù)載 取 1 2 則 mFL mf 37997 8N C3Lf 8072 136 由 查 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 選擇絲杠的型號(hào) 選擇滾珠絲杠的直徑為 40mm 型號(hào)為 CDM4010 5 P4 其額定動(dòng)載荷是 53411N 強(qiáng)度足夠用 2 效率計(jì)算 根據(jù) 機(jī)械原理 的公式 絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 為 tg 式中 螺紋的螺旋升角 該絲杠為 5 41 摩擦角 約等于 10 湖南科技大學(xué) 第 39 頁(yè) 共 46 頁(yè) 則 0 971 01 45 tg 3 剛度驗(yàn)算 絲桿的拉壓變形量 1 滾珠絲杠工作時(shí)受軸向力和扭矩的作用 它將引起導(dǎo)程 發(fā)生變化 因滾珠絲杠受0L 扭時(shí)引起的導(dǎo)程變化量很小 可忽略不計(jì) 故工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量 L cmEAF0 式中 彈性模數(shù) 對(duì)鋼 2610 2cmNE 滾珠絲杠截面積 按絲杠螺紋底徑確定 F2c 834 7 214dA 26 3m2 用于拉伸時(shí) 用于壓縮時(shí) 則 L m45 1073 834106 27 則絲桿的拉伸或壓縮變形量 1 mlL2401 08 5073 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 2 該變形量與滾珠列 圈數(shù)有關(guān) 即與滾珠總數(shù)量有關(guān) 與滾珠絲桿的長(zhǎng)度無(wú)關(guān) 當(dāng)絲 桿在工作時(shí)有預(yù)緊時(shí) 其計(jì)算公式為 湖南科技大學(xué) 第 40 頁(yè) 共 46 頁(yè) 32201 ZFDYJWm 式中 滾珠直徑 w 滾珠總數(shù)量 Z 圈數(shù) 列數(shù) Z 一圈的滾珠數(shù) Z 外循環(huán) Z 3 內(nèi)循環(huán) WmDd WmDd 滾珠絲桿的公稱直徑 md 預(yù)緊力 YJF 滾珠絲桿工作載荷 m Ny 2738131ax Z 40 5 953 21 11WmDd 則 Z 圈數(shù) 列數(shù) 21 11 2 5 2 73 88 Z 又 滾珠絲桿的預(yù)緊力為軸向工作載荷的 1 3 值可減小一半 因而 2 m012 2 支承滾珠絲桿的軸承的軸向接觸變形 3 在垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中采用角接觸球軸承 其計(jì)算公式為 32304 QmZdF 式中 軸承所受軸向載荷 m 軸承的滾動(dòng)休數(shù)目 Q 軸承滾動(dòng)體直徑 d 湖南科技大學(xué) 第 41 頁(yè) 共 46 頁(yè) 工作載荷 kgfFm2 8531ax 滾珠絲桿的滾動(dòng)體數(shù)量 滾動(dòng)體直徑19QdZ mdQ953 則 dFQm016 953 2804 024 323 因?yàn)橛蓄A(yù)緊力 故實(shí)際變形量 m 213 根據(jù)以上的計(jì)算 則總變形量為 0248 012 48 3 2 1 四級(jí)精度絲桿允許的螺距誤差為 25 m 故剛度足夠 4 壓桿穩(wěn)定的校核 滾珠絲桿通常屬于受軸向力的細(xì)長(zhǎng)桿 若軸向力工作負(fù)荷過(guò)大 將使絲桿失去穩(wěn)定而 產(chǎn)生縱向屈曲 即失穩(wěn) 失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷 為 kF 2 EI L2 N kFz 式中 E 為絲桿的彈性模量 對(duì)于鋼 E 20 6 104 I 為截面慣性矩 I d14 64 d 1為絲桿底徑 L 為絲桿最大工作長(zhǎng)度 為絲桿支承方式系數(shù) zF I 32 64 64 55442 2 對(duì)于一端固定一端自由的情況 0 25z 2 0 25 20 6 104 55442 2 5802kF 8 38 104 臨界載荷 與絲桿工作載荷 之比稱為穩(wěn)定性安全系數(shù) 如果大于許用穩(wěn)定性安kmFkn 湖南科技大學(xué) 第 42 頁(yè) 共 46 頁(yè) 全系數(shù) 則該滾珠絲桿不會(huì)失穩(wěn) 一般取 2 5 4 kn kn 8 38 104 8087 10 4 k 壓桿穩(wěn)定 5 導(dǎo)軌的選型 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的導(dǎo)軌可采用鑲鋼導(dǎo)軌或鑄鐵淬火導(dǎo)軌 采用 HT200 鑄鐵 淬火硬度為 HRC45 以上 與它們相配的動(dòng)導(dǎo)軌則用 貼塑 或 注塑 導(dǎo)軌 近年來(lái)數(shù)控機(jī)床中廣泛采 用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌 以降低摩擦系數(shù) 以降低摩擦系數(shù) 保持導(dǎo)軌精度 提高導(dǎo)軌的使用壽命 使導(dǎo)軌生產(chǎn)進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化 系列化 6 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選用 負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算及最大靜轉(zhuǎn)矩選擇 min 417r360 52360Vnpbmaxa 又 2c957Kg 8J 則折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總加速力矩為 cm38N 1003 647 60tn2JM2maxa 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦力矩 c9 80 1259iLfG0f 附加摩擦力矩 預(yù)緊力 滾珠絲桿未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率取45FYJ 95 0 則 cm24N 1 95 01 802 1 i2LM0J0 則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)快速空轉(zhuǎn)啟動(dòng)力矩 c6 4 3 0fakq 對(duì)于工作方式為五相十拍得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 湖南科技大學(xué) 第 43 頁(yè) 共 46 頁(yè) m2N c5 219 06Mkqjmax 從相關(guān)資料查出 130BF001 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為 9 31 大于所需快速空mN 載啟動(dòng)力矩 可作為初選型號(hào) 校核步進(jìn)電機(jī)的空載啟動(dòng)頻率 步進(jìn)電機(jī)的空載啟動(dòng)頻率是 Zmaxmax 3H01 6201Vf 而 130BF001 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最高空載啟動(dòng)頻率為 f 3000HZ 因而必須分三個(gè)階段啟動(dòng) 每個(gè)階段啟動(dòng)頻率為 在 0 25s 內(nèi)玩完成升速 0 05s 過(guò)渡 取 fmaxq 則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率 為 in 98 0VS Gf163HZ0 6981fSG 而步進(jìn)電機(jī)允許的運(yùn)行頻率為 16000HZ 因而滿足要求 第五章 弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì) 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是數(shù)控銑床 數(shù)控鏜床 加工中心等數(shù)控機(jī)床不可缺少的重要附件 或部件 它的作用是按照控制裝置的信號(hào)或指令作回轉(zhuǎn)分度或連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 以使數(shù)控機(jī)床能 完成指定的加工工序 弧面蝸桿專用機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)有分度工作臺(tái)和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 湖南科技大學(xué) 第 44 頁(yè) 共 46 頁(yè) 130BF10BF8321圖 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺(tái) 結(jié) 構(gòu) 圖7410 580 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的功能是使工作臺(tái)作連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給 以完成切削工作 同時(shí)能完成 0 360 范圍內(nèi)的任意角度的分度 其作用是既能作為數(shù)控機(jī)床的一個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸 用于各 加工各種圓弧或直線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)加工曲面 又能作為分度頭完成工件的轉(zhuǎn)位換面 由于數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的功能要求連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給并與其他坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng) 因此采用伺服驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn) 分度和定位 其定位精度由控制系統(tǒng)決定 根據(jù)控制方式 有開環(huán)數(shù)控回 轉(zhuǎn)工作臺(tái)和閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 開環(huán)數(shù)控工作臺(tái)采用電液脈沖馬達(dá)或功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)由功率步 進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 經(jīng)齒輪副 蝸輪副 帶動(dòng)其作回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 由于是按控制系統(tǒng)所指定的脈沖 數(shù)來(lái)決定轉(zhuǎn)位角度 因此 對(duì)開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傳動(dòng)精度要求高 傳動(dòng)間隙應(yīng)盡量小 為了消除累積誤差 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)有零點(diǎn) 當(dāng)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)用于分度時(shí) 分度回 轉(zhuǎn)結(jié)束后 要把工作臺(tái)夾緊 該數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的圓形導(dǎo)軌采用大型滾珠軸承 使回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 靈活 雙列短圓柱磙子軸承及圓錐磙子軸承保證回轉(zhuǎn)精度和定心精度 調(diào)整軸承的預(yù)緊力 可以消除回轉(zhuǎn)軸的徑向間隙 調(diào)整軸承的調(diào)整套的厚度 可以使大型滾珠軸承有適當(dāng)?shù)念A(yù)緊 力 保證導(dǎo)軌喲一定的接觸剛度 第六章 弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化控制系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成 控制系統(tǒng)的控制對(duì)象主要包 湖南科技大學(xué) 第 45 頁(yè) 共 46 頁(yè) 括各種機(jī)床 如車床 銑床 磨床等等 控制系統(tǒng)的基本組成如下圖所示 通信 接口 軟件 微 機(jī) 步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電路 步進(jìn)電機(jī) 機(jī) 床開關(guān)量控制電 路 主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電 路 主軸電動(dòng)機(jī) 第七章 潤(rùn)滑油的選用 1 潤(rùn)滑油粘度及給油方法 潤(rùn)滑油粘度及給油方法 一般根據(jù)相對(duì)滑動(dòng)速度及載荷類型進(jìn)行選擇 對(duì)于閉式傳動(dòng) 常用 的潤(rùn)滑油粘度及給油方法見表 對(duì)于開式傳動(dòng) 則采用粘度較高的齒輪油或潤(rùn)滑旨 如果采 用噴油潤(rùn)滑 噴油嘴要對(duì)準(zhǔn)蝸桿嚙入端 蝸桿正反轉(zhuǎn)時(shí) 兩邊都要裝有噴油嘴 而且要控制 一定的油壓 蝸桿傳動(dòng)的相對(duì)滑動(dòng)