CK6130車削中心動力轉(zhuǎn)塔刀架設計 (含CAD套圖)

CK6130車削中心動力轉(zhuǎn)塔刀架設計 (含CAD套圖),CK6130車削中心動力轉(zhuǎn)塔刀架設計,(含CAD套圖),ck6130,車削,中心,動力,刀架,設計,cad 畢業(yè)設計說明書 論文 目 錄 前 言 1 第 一 章 緒 論 3 1 1 國 內(nèi) 外 數(shù) 控 車 床 的 研 究 狀 況 與 成 果 3 1 2 數(shù) 控 刀 架 的 發(fā) 展 趨 勢 4 1 3 數(shù) 控 轉(zhuǎn) 塔 刀 架 的 開 發(fā) 應 用 4 第 二 章 數(shù) 控 車 床 自 動 換 刀 裝 置 5 2 1 概 述 5 2 2 ATC 刀 具 自 動 換 刀 形 式 6 2 3 數(shù) 控 車 床 刀 架 的 功 能 類 型 和 滿 足 的 要 求 7 2 3 1 數(shù) 控 車 床 刀 架 的 功 能 8 2 3 2 數(shù) 控 機 床 刀 架 的 類 型 8 2 3 3 數(shù) 控 機 床 刀 架 應 滿 足 的 要 求 9 第 三 章 車 削 中 心 動 力 刀 架 總 體 方 案 設 計 11 3 1 調(diào) 查 研 究 與 資 料 收 集 11 3 1 1 課 題 的 調(diào) 查 研 究 11 3 1 2 資 料 收 集 11 3 2 動 力 刀 架 的 整 體 方 案 設 計 與 選 擇 11 3 2 1 動 力 刀 架 的 整 體 方 案 設 計 11 3 2 2 液 壓 驅(qū) 動 的 刀 架 工 作 原 理 12 3 2 3 刀 架 定 位 精 度 及 重 復 定 位 精 度 13 3 3 動 力 刀 架 傳 動 部 分 方 案 設 計 13 3 4 動 力 刀 架 的 分 度 機 構(gòu) 方 案 設 計 14 3 5 動 力 刀 架 動 力 刀 具 方 案 設 計 15 3 5 1 齒 輪 傳 動 的 分 類 和 特 點 16 3 5 2 齒 輪 傳 動 類 型 選 擇 的 原 則 17 第 四 章 典 型 零 件 的 設 計 和 選 用 18 4 1 動 力 刀 架 傳 動 部 分 18 畢業(yè)設計說明書 論文 4 1 1 刀 架 軸 的 結(jié) 構(gòu) 設 計 及 計 算 18 4 1 2 液 壓 缸 的 設 計 19 4 1 2 1 選 擇 液 壓 缸 類 型 19 4 1 2 2 液 壓 缸 內(nèi) 徑 D 和 活 塞 直 徑 d 的 計 算 20 4 1 3 碟 形 彈 簧 的 計 算 及 選 用 21 4 1 4 軸 承 的 選 用 22 4 1 5 端 齒 盤 的 選 用 23 4 1 5 1 端 齒 盤 的 應 用 23 4 1 5 2 端 齒 盤 的 特 點 24 4 1 5 3 端 齒 盤 的 設 計 24 4 2 動 力 刀 架 的 分 度 機 構(gòu) 部 分 25 4 2 1 伺 服 電 機 的 選 用 25 4 2 1 1 伺 服 電 機 的 分 類 26 4 2 1 2 伺 服 電 機 的 一 般 選 擇 原 則 26 4 2 1 3 伺 服 電 機 的 選 用 26 4 2 2 凸 輪 機 構(gòu) 的 選 用 及 計 算 30 4 2 2 1 凸 輪 式 間 歇 運 動 機 構(gòu) 的 特 點 及 應 用 30 4 2 2 2 圓 柱 凸 輪 分 度 機 構(gòu) 參 數(shù) 確 定 31 4 3 動 力 刀 架 動 力 刀 具 部 分 31 4 3 1 交 流 伺 服 電 動 機 的 選 擇 32 4 3 1 1 概 述 32 4 3 1 2 伺 服 電 機 的 性 能 32 4 3 2 齒 輪 設 計 計 算 及 選 用 33 4 3 3 軸 承 的 選 用 35 第 五 章 CK6130 車 削 中 心 動 力 轉(zhuǎn) 塔 刀 架 三 維 制 作 36 5 1 典 型 零 部 件 實 體 制 作 36 5 1 1 刀 架 軸 的 實 體 制 作 36 5 1 2 刀 盤 的 制 作 36 5 1 3 齒 輪 制 作 37 5 1 4 圓 柱 凸 輪 制 作 37 畢業(yè)設計說明書 論文 5 2 裝 配 圖 剖 視 圖 爆 炸 圖 39 第 六 章 總 結(jié) 42 致 謝 43 參 考 文 獻 44 畢業(yè)設計說明書 論文 第 1 頁 前 言 制 造 業(yè) 是 一 個 國 家 或 地 區(qū) 經(jīng) 濟 發(fā) 展 的 重 要 支 柱 其 發(fā) 展 水 平 標 志 著 該 國 或 地 區(qū) 經(jīng) 濟 的 實 力 科 技 水 平 生 活 水 準 和 國 防 實 力 國 際 市 場 的 競 爭 歸 根 到 底 是 各 國 制 造 生 產(chǎn) 能 力 及 機 械 制 造 裝 備 的 競 爭 自 從 20 世 紀 60 年 代 世 界 上 第 一 臺 數(shù) 控 機 床 問 世 以 來 隨 著 計 算 機 技 術(shù) 微 電 子 技 術(shù) 現(xiàn) 代 控 制 技 術(shù) 傳 感 檢 測 技 術(shù) 信 息 處 理 技 術(shù) 網(wǎng) 絡 通 信 技 術(shù) 和 機 械 制 造 技 術(shù) 等 各 相 關(guān) 領(lǐng) 域 的 發(fā) 展 數(shù) 控 技 術(shù) 已 成 為 現(xiàn) 代 先 進 制 造 系 統(tǒng) FMS CIMS 等 中 不 可 缺 少 的 基 礎(chǔ) 技 術(shù) 由 于 機 床 數(shù) 控 系 統(tǒng) 技 術(shù) 復 雜 種 類 繁 多 現(xiàn) 在 數(shù) 控 機 床 的 使 用 難 維 修 難 問 題 已 經(jīng) 是 影 響 數(shù) 控 機 床 有 效 利 用 的 首 要 問 題 工 業(yè) 發(fā) 達 國 家 都 非 常 注 重 機 械 制 造 業(yè) 的 發(fā) 展 為 了 用 先 進 技 術(shù) 和 工 藝 裝 備 制 造 業(yè) 機 械 制 造 裝 備 工 業(yè) 得 到 先 發(fā) 展 對 比 之 下 我 國 目 前 機 械 制 造 業(yè) 的 裝 備 水 平 還 比 較 落 后 表 現(xiàn) 在 大 部 分 工 廠 的 機 械 制 造 裝 備 基 本 上 是 通 用 機 床 加 專 用 工 藝 裝 備 數(shù) 控 機 床 在 機 械 制 造 裝 備 中 的 比 重 還 非 常 低 導 致 剛 性 強 更 新 產(chǎn) 品 速 度 慢 生 產(chǎn) 批 量 不 宜 太 小 生 產(chǎn) 品 種 不 宜 過 多 自 動 化 程 度 基 本 上 還 是 一 個 工 人 一 把 刀 一 臺 機 床 導 致 勞 動 生 產(chǎn) 率 低 下 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 不 穩(wěn) 定 因 此 要 縮 小 我 國 同 工 業(yè) 發(fā) 達 國 家 的 差 距 我 們 必 須 在 機 械 制 造 裝 備 方 面 大 下 功 夫 其 中 最 重 要 的 一 個 方 面 就 是 增 加 數(shù) 控 機 床 在 機 械 制 造 裝 備 中 的 比 重 1 本 課 題 為 CK6130 車 削 中 心 動 力 轉(zhuǎn) 塔 刀 架 設 計 及 三 維 制 作 該 刀 架 能 夠 在 一 次 裝 夾 中 完 成 多 道 工 序 使 加 工 范 圍 擴 大 大 大 提 高 了 加 工 精 度 和 生 產(chǎn) 效 率 本 次 設 計 的 主 要 內(nèi) 容 為 1 CK6130 車 削 中 心 動 力 轉(zhuǎn) 塔 刀 架 總 體 布 局 設 計 2 動 力 刀 架 傳 動 部 分 設 計 3 動 力 刀 架 分 度 機 構(gòu) 設 計 4 動 力 刀 架 刀 具 設 計 5 外 文 資 料 的 翻 譯 分 度 機 構(gòu) 和 動 力 刀 具 部 分 設 計 是 這 次 設 計 中 的 重 點 內(nèi) 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 與 指 導 老 師 相 互 討 論 等 途 徑 擬 定 了 如 下 的 研 究 手 段 回 轉(zhuǎn) 刀 架 的 換 刀 分 為 刀 盤 抬 起 刀 架 鎖 緊 和 刀 盤 轉(zhuǎn) 位 三 個 動 作 其 中 刀 盤 抬 畢業(yè)設計說明書 論文 第 2 頁 起 和 刀 架 鎖 緊 由 液 壓 來 實 現(xiàn) 而 刀 盤 轉(zhuǎn) 位 則 由 伺 服 電 機 來 驅(qū) 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(zhuǎn) 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(zhuǎn) 位 的 命 令 伺 服 電 機 啟 動 圓 柱 凸 輪 轉(zhuǎn) 動 刀 架 主 軸 轉(zhuǎn) 動 實 現(xiàn) 刀 盤 轉(zhuǎn) 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 順 序 動 作 碟 形 彈 簧 復 位 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 畢業(yè)設計說明書 論文 第 3 頁 第 一 章 緒 論 1 1 國 內(nèi) 外 數(shù) 控 車 床 的 研 究 狀 況 與 成 果 我 國 從 1958 年 開 始 研 究 數(shù) 控 機 床 一 直 到 20 世 紀 60 年 代 中 期 還 處 于 研 制 開 發(fā) 時 期 當 時 一 些 高 等 院 校 科 研 單 位 研 制 出 試 樣 樣 機 是 從 電 子 管 起 步 的 1965 年 國 內(nèi) 開 始 研 制 晶 體 管 數(shù) 控 系 統(tǒng) 20 世 紀 60 年 代 末 至 70 年 代 初 研 制 成 了 劈 錐 數(shù) 控 銑 床 數(shù) 控 非 圓 齒 輪 插 齒 機 CIL 18 晶 體 管 數(shù) 控 系 統(tǒng) 及 Z53K 1G 立 式 數(shù) 控 銑 床 從 20 世 紀 70 年 代 開 始 數(shù) 控 技 術(shù) 在 車 銑 鏜 磨 齒 輪 加 工 電 加 工 等 領(lǐng) 域 全 面 展 開 數(shù) 控 加 工 中 心 在 上 海 北 京 研 制 成 功 但 由 于 電 子 元 器 件 的 質(zhì) 量 和 制 造 工 藝 水 平 差 致 使 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 可 靠 性 穩(wěn) 定 性 末 行 到 解 決 因 此 末 能 廣 泛 推 廣 20 世 紀 80 年 代 我 國 從 昌 本 發(fā) 那 科 公 司 引 進 了 3 5 6 7 等 系 列 的 數(shù) 控 系 統(tǒng) 和 直 流 伺 服 電 機 直 流 主 軸 電 機 等 制 造 技 術(shù) 以 及 引 進 美 國 GE 公 司 的 MCI 系 統(tǒng) 和 交 流 伺 服 系 統(tǒng) 德 國 西 門 子 VS 系 列 可 控 硅 調(diào) 速 裝 置 并 進 行 了 商 品 化 生 產(chǎn) 這 些 系 統(tǒng) 可 靠 性 高 功 能 齊 全 與 此 同 時 還 自 行 開 發(fā) 了 3 4 5 軸 聯(lián) 動 的 數(shù) 控 系 統(tǒng) 以 及 雙 電 機 驅(qū) 動 的 同 步 數(shù) 控 系 統(tǒng) 用 于 火 焰 切 割 機 和 新 品 種 的 伺 服 電 機 推 動 了 我 國 數(shù) 控 機 床 穩(wěn) 定 發(fā) 展 使 我 國 數(shù) 控 機 床 在 性 能 和 質(zhì) 量 上 產(chǎn) 生 了 一 個 質(zhì) 的 飛 躍 1985 年 我 國 數(shù) 控 機 床 的 品 種 有 了 新 的 發(fā) 展 數(shù) 控 機 床 品 種 不 斷 增 多 規(guī) 格 齊 全 許 多 技 術(shù) 復 雜 的 大 型 數(shù) 控 機 床 重 型 數(shù) 控 機 床 都 相 繼 研 制 出 來 為 了 跟 蹤 國 外 現(xiàn) 代 制 造 技 術(shù) 的 發(fā) 展 北 京 機 床 研 究 所 研 制 出 了 JCS FMS 1 型 和 2 型 的 柔 性 制 造 單 元 和 柔 性 制 造 系 統(tǒng) 這 個 時 期 我 國 在 引 進 消 化 國 外 技 術(shù) 的 基 礎(chǔ) 上 進 行 了 大 量 開 發(fā) 工 作 一 些 較 高 檔 次 的 數(shù) 控 系 統(tǒng) 5 軸 聯(lián) 動 分 辨 率 為 0 02 m 的 高 精 度 數(shù) 控 系 統(tǒng) 數(shù) 字 仿 型 數(shù) 控 系 統(tǒng) 為 柔 性 單 元 配 套 的 數(shù) 控 系 統(tǒng) 都 開 發(fā) 出 來 了 并 造 出 樣 機 我 國 的 數(shù) 控 技 術(shù) 經(jīng) 過 六 五 七 五 八 五 到 九 五 的 近 20 年 的 發(fā) 展 基 本 上 掌 握 了 關(guān) 鍵 技 術(shù) 建 立 了 數(shù) 控 開 發(fā) 生 產(chǎn) 基 地 培 養(yǎng) 了 一 批 數(shù) 控 畢業(yè)設計說明書 論文 第 4 頁 人 才 初 步 形 成 了 自 己 的 數(shù) 控 產(chǎn) 業(yè) 十 五 攻 關(guān) 開 發(fā) 的 成 果 華 中 號 中 華 號 航 天 號 和 藍 天 號 4 種 基 本 系 統(tǒng) 建 立 了 具 有 中 國 自 主 版 機 的 數(shù) 控 技 術(shù) 平 臺 具 有 中 國 特 色 濟 型 數(shù) 控 系 統(tǒng) 經(jīng) 過 這 些 年 來 的 發(fā) 展 有 了 較 大 的 提 高 它 們 逐 漸 被 用 戶 認 可 在 市 場 上 站 住 了 腳 2 目 前 我 國 數(shù) 控 機 床 生 產(chǎn) 廠 有 100 多 家 生 產(chǎn) 數(shù) 控 機 床 配 套 產(chǎn) 品 的 企 業(yè) 有 300 余 家 產(chǎn) 品 品 種 包 括 八 大 類 2000 種 以 上 目 前 已 新 開 發(fā) 出 數(shù) 控 系 統(tǒng) 80 余 種 分 為 3 種 型 級 即 經(jīng) 濟 型 普 及 型 和 高 級 型 九 五 期 間 數(shù) 控 機 床 發(fā) 展 已 進 入 實 現(xiàn) 產(chǎn) 業(yè) 化 階 段 數(shù) 控 機 床 新 開 發(fā) 品 種 300 余 種 已 有 一 定 的 覆 蓋 面 新 開 發(fā) 的 國 產(chǎn) 數(shù) 控 機 床 產(chǎn) 品 大 部 分 達 到 期 際 上 20 世 紀 80 年 代 中 期 水 平 部 分 達 到 90 年 代 水 平 為 國 家 重 點 建 設 提 供 了 一 批 高 水 平 數(shù) 控 機 床 1 2 數(shù) 控 刀 架 的 發(fā) 展 趨 勢 數(shù) 控 刀 架 的 發(fā) 展 趨 勢 是 隨 著 數(shù) 控 車 床 的 發(fā) 展 數(shù) 控 刀 架 開 始 向 快 速 換 刀 電 液 組 合 驅(qū) 動 和 伺 服 驅(qū) 動 方 向 發(fā) 展 目 前 國 內(nèi) 數(shù) 控 刀 架 以 電 動 為 主 分 為 立 式 和 臥 式 兩 種 立 式 刀 架 有 四 六 工 位 兩 種 形 式 主 要 用 于 簡 易 數(shù) 控 車 床 臥 式 刀 架 有 八 十 十 二 等 工 位 可 正 反 方 向 旋 轉(zhuǎn) 就 近 選 刀 用 于 全 功 能 數(shù) 控 車 床 另 外 臥 式 刀 架 還 有 液 動 刀 架 和 伺 服 驅(qū) 動 刀 架 數(shù) 控 刀 架 的 市 場 分 析 國 產(chǎn) 數(shù) 控 車 床 今 后 將 向 中 高 檔 發(fā) 展 中 檔 采 用 普 及 型 數(shù) 控 刀 架 配 套 高 檔 采 用 動 力 型 刀 架 兼 有 液 壓 刀 架 伺 服 刀 架 立 式 刀 架 等 品 種 近 年 來 需 要 量 可 達 1000 1500 臺 1 3 數(shù) 控 轉(zhuǎn) 塔 刀 架 的 開 發(fā) 應 用 數(shù) 控 轉(zhuǎn) 塔 刀 架 是 以 回 轉(zhuǎn) 分 度 實 現(xiàn) 刀 具 自 動 交 換 及 回 轉(zhuǎn) 動 力 刀 具 的 傳 動 因 此 技 術(shù) 含 量 高 已 趨 向 專 業(yè) 化 開 發(fā) 生 產(chǎn) 所 以 對 數(shù) 控 轉(zhuǎn) 塔 刀 架 的 研 究 開 發(fā) 及 應 用 已 引 起 數(shù) 控 機 床 行 業(yè) 重 視 典 型 數(shù) 控 轉(zhuǎn) 塔 刀 架 一 般 由 動 力 源 電 機 或 油 缸 液 壓 馬 達 機 械 傳 動 機 構(gòu) 預 分 度 機 構(gòu) 定 位 機 構(gòu) 鎖 緊 機 構(gòu) 檢 測 裝 置 接 口 電 路 刀 具 安 裝 臺 刀 盤 動 力 刀 座 等 組 成 數(shù) 控 轉(zhuǎn) 塔 刀 架 的 動 作 循 環(huán) 為 T 指 令 換 刀 指 令 刀 盤 放 松 轉(zhuǎn) 位 刀 位 檢 測 預 分 度 精 確 定 位 刀 盤 鎖 緊 結(jié) 束 信 號 畢業(yè)設計說明書 論文 第 5 頁 第 二 章 數(shù) 控 車 床 自 動 換 刀 裝 置 2 1 概 述 自 動 換 刀 裝 置 的 形 式 是 多 種 多 樣 的 有 刀 庫 式 和 轉(zhuǎn) 塔 式 雖 然 換 刀 過 程 選 刀 方 式 刀 庫 結(jié) 構(gòu) 機 械 手 類 型 等 各 不 相 同 但 都 是 在 數(shù) 控 裝 置 及 可 編 程 序 控 制 器 控 制 下 有 電 動 機 或 液 壓 或 氣 動 機 構(gòu) 驅(qū) 動 刀 庫 和 機 械 手 實 現(xiàn) 刀 具 的 選 擇 與 交 換 我 們 把 這 種 為 實 現(xiàn) 多 工 序 的 連 續(xù) 加 工 在 加 工 中 心 或 車 削 中 心 中 可 進 行 刀 具 的 選 擇 與 交 換 的 裝 置 叫 自 動 換 刀 裝 置 automatic tool change 簡 稱 ATC 自 動 換 刀 裝 置 是 數(shù) 控 車 床 最 普 遍 的 一 種 輔 助 裝 置 它 可 使 數(shù) 控 車 床 在 工 件 一 次 裝 夾 中 完 成 多 種 甚 至 所 有 的 加 工 工 序 以 縮 短 加 工 的 輔 助 時 間 減 少 加 工 過 程 中 由 于 多 次 安 裝 工 件 而 引 起 的 誤 差 從 而 提 高 機 床 的 加 工 效 率 和 加 工 精 度 3 我 國 對 加 工 中 心 的 需 求 一 直 是 有 增 無 減 同 時 加 工 中 心 自 動 換 刀 裝 置 的 開 發(fā) 也 有 長 足 的 發(fā) 展 對 于 臥 式 加 工 中 心 來 說 有 從 用 于 JCS 013 的 獨 立 式 自 動 換 刀 裝 置 到 用 于 TH6350 TH6363 TH6380 和 TH63100 的 TB51 02 雙 層 缸 式 通 用 機 械 手 加 鏈 式 刀 庫 北 京 機 床 研 究 所 設 計 并 制 造 的 自 動 換 刀 裝 置 對 于 立 式 加 工 中 心 來 說 有 從 用 于 JCS 018 的 氣 液 型 鼓 輪 式 自 動 換 刀 裝 置 到 用 于 XH715B 和 XH715C 的 多 凸 輪 聯(lián) 動 型 鼓 輪 式 自 動 換 刀 裝 置 特 別 是 用 于 TH715B 和 TH715C 的 多 凸 輪 聯(lián) 動 型 鼓 輪 式 自 動 換 刀 裝 置 他 的 研 制 成 功 為 我 國 自 動 換 刀 裝 置 設 計 與 制 造 翻 開 了 嶄 新 的 一 頁 自 1991 年 鑒 定 后 批 量 生 產(chǎn) 已 累 計 生 產(chǎn) 了 50 多 臺 由 于 其 結(jié) 構(gòu) 簡 單 迅 速 可 靠 刀 對 刀 2 5s 受 到 廣 大 國 內(nèi) 外 用 戶 的 一 致 好 評 加 工 中 心 和 車 削 中 心 自 動 換 刀 裝 置 的 發(fā) 展 趨 勢 是 四 個 方 向 一 是 高 速 可 靠 追 求 的 目 標 是 換 刀 時 間 盡 量 的 短 以 換 取 加 工 中 心 和 車 削 中 心 的 高 效 性 二 是 簡 單 實 用 造 價 低 使 用 可 靠 但 換 刀 速 度 不 快 自 動 換 刀 裝 置 開 發(fā) 技 術(shù) 要 全 面 注 意 下 列 五 個 方 面 畢業(yè)設計說明書 論文 第 6 頁 1 自 動 換 刀 裝 置 的 可 靠 性 與 優(yōu) 化 設 計 研 究 通 過 對 自 動 換 刀 裝 置 進 行 可 靠 性 分 析 研 究 找 出 其 薄 弱 環(huán) 節(jié) 通 過 改 進 設 計 使 自 動 換 刀 裝 置 故 障 率 大 大 減 少 保 證 百 萬 次 以 上 正 常 換 刀 的 品 質(zhì) 通 過 對 自 動 換 刀 裝 置 進 行 多 目 標 的 優(yōu) 化 設 計 使 其 動 態(tài) 性 能 達 到 最 優(yōu) 進 而 提 高 自 動 換 刀 裝 置 的 性 能 降 低 其 制 造 成 本 使 刀 對 刀 換 刀 時 間 對 40 刀 柄 不 大 于 1s 達 到 世 界 先 進 水 平 2 自 動 換 刀 裝 置 的 系 列 化 與 CAD 設 計 使 自 動 換 刀 裝 置 適 用 國 內(nèi) 廠 家 的 各 種 產(chǎn) 品 以 便 得 到 推 廣 和 使 用 即 達 到 廠 家 一 旦 提 出 的 參 數(shù) 不 同 刀 柄 型 號 刀 庫 容 量 等 的 自 動 換 刀 裝 置 使 廠 家 立 即 投 入 生 產(chǎn) 并 且 是 處 于 國 內(nèi) 先 進 水 平 的 3 自 動 換 刀 裝 置 制 造 技 術(shù) 研 究 針 對 自 動 換 刀 裝 置 中 關(guān) 鍵 零 件 的 制 造 技 術(shù) 進 行 研 究 以 提 高 其 制 造 質(zhì) 量 和 降 低 制 造 成 本 4 自 動 換 刀 裝 置 新 技 術(shù) 的 研 究 跟 蹤 國 際 加 工 中 心 和 車 削 中 心 自 動 換 刀 裝 置 的 發(fā) 展 主 流 研 究 自 動 換 刀 裝 置 的 新 工 作 原 理 及 新 技 術(shù) 5 自 動 換 刀 裝 置 產(chǎn) 業(yè) 化 研 究 自 動 換 刀 裝 置 由 專 業(yè) 廠 生 產(chǎn) 比 現(xiàn) 有 各 廠 家 自 行 生 產(chǎn) 可 降 低 成 本 也 能 保 證 質(zhì) 量 同 時 在 我 國 有 巨 大 的 市 場 因 此 在 技 術(shù) 研 究 的 基 礎(chǔ) 上 應 研 究 使 我 國 的 自 動 換 刀 裝 置 生 產(chǎn) 走 上 產(chǎn) 業(yè) 化 的 道 路 建 立 生 產(chǎn) 自 動 換 刀 裝 置 的 基 地 自動換刀裝置的設計應滿足以下基本要求 1 換刀時間短 以減少非加工時間 2 減少換刀動作對加工范圍的干擾 3 刀具重復定位精度高 4 識刀 選刀可靠 換刀動作簡單可靠 5 刀庫刀具存儲量合理 6 刀庫占地面積小 并能與主機配合 使機床外觀協(xié)調(diào)美觀 7 刀具裝卸 調(diào)整 維修方便 并能得到清潔的維護 4 2 2 ATC 刀 具 自 動 換 刀 形 式 為 進 一 步 提 高 數(shù) 控 機 床 的 加 工 效 率 數(shù) 控 機 床 正 向 著 工 件 在 一 臺 機 床 一 次 裝 夾 即 可 完 成 多 道 工 序 或 全 部 工 序 加 工 的 方 向 發(fā) 展 因 此 出 現(xiàn) 了 各 種 類 型 的 加 工 中 心 機 床 如 車 削 中 心 鏜 銑 加 工 中 心 鉆 削 中 心 等 等 這 類 多 工 序 加 工 的 數(shù) 畢業(yè)設計說明書 論文 第 7 頁 控 機 床 在 加 工 過 程 中 要 使 用 多 種 刀 具 因 此 必 須 有 自 動 換 到 裝 置 以 便 選 用 不 同 刀 具 完 成 不 同 工 序 的 加 工 工 藝 自 動 換 到 裝 置 應 當 具 備 換 刀 時 間 短 刀 具 重 復 定 位 精 度 高 足 夠 的 刀 具 儲 備 量 占 地 面 積 小 安 全 可 靠 等 特 性 5 各 類 數(shù) 控 機 床 的 自 動 換 到 裝 置 的 結(jié) 構(gòu) 取 決 于 機 床 的 類 型 工 藝 范 圍 使 用 刀 具 種 類 和 數(shù) 量 數(shù) 控 機 床 常 用 的 自 動 換 刀 裝 置 的 類 型 特 點 適 用 范 圍 見 表 1 1 表 1 1 自動換刀裝置類型 類別型式 特點 適用范圍 回轉(zhuǎn)刀架 多為順序換刀 換刀時間 短 結(jié)構(gòu)簡單緊湊 容納 刀具較少 各種數(shù)控車床 數(shù)控車削加工中心 轉(zhuǎn) 塔 式 轉(zhuǎn)塔頭 順序換刀 換刀時間短 刀具主軸都集中在轉(zhuǎn)塔頭 上 結(jié)構(gòu)緊湊 但剛性較 差 刀具主軸數(shù)受限制 數(shù)控鉆 鏜 銑床 刀具與主軸之 間直接換刀 換刀運動集中 運動 不見少 但刀庫容量受限刀 庫 式 用機械手配 合刀庫進行換刀 刀庫只有選刀運動 機械手進行換刀運動 刀 庫容量大 各種類型的自動換刀數(shù)控機床 尤 其是對使用回轉(zhuǎn)類刀具的數(shù)控鏜 銑床 類立式 臥式加工中心機床 要根據(jù)工藝范圍和機床特點 確定 刀庫容量和自動換刀裝置類型 2 3 數(shù)控車床刀架的功能 類型和滿足的要求 數(shù) 控 轉(zhuǎn) 塔 刀 架 是 加 工 中 心 數(shù) 控 車 床 必 備 的 機 床 附 件 尤 其 適 用 全 功 能 數(shù) 控 車 床 當 前 數(shù) 控 機 床 發(fā) 展 迅 猛 一 方 面 向 高 速 高 效 高 精 度 方 面 發(fā) 展 同 時 在 制 造 行 業(yè) 中 廣 泛 存 在 原 有 設 備 的 數(shù) 控 改 造 和 系 統(tǒng) 升 級 問 題 作 為 關(guān) 鍵 附 件 高 性 能 的 數(shù) 控 轉(zhuǎn) 塔 刀 架 對 于 提 高 機 床 整 體 運 行 的 可 靠 性 穩(wěn) 定 性 和 效 率 有 著 重 要 意 義 數(shù) 控 轉(zhuǎn) 塔 刀 架 是 由 數(shù) 控 系 統(tǒng) 來 控 制 的 因 此 在 轉(zhuǎn) 塔 刀 架 本 身 性 畢業(yè)設計說明書 論文 第 8 頁 能 提 高 的 情 況 下 如 何 實 現(xiàn) 控 制 任 務 就 顯 得 十 分 重 要 了 2 3 1 數(shù)控車床刀架的功能 數(shù)控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(zhuǎn)塔車床的轉(zhuǎn)塔刀架 回輪式轉(zhuǎn)塔車床的回輪刀架 自動 車床的轉(zhuǎn)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(shù)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(zhuǎn)刀盤 加工中心則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要特征 6 因此 刀架的性能和結(jié)構(gòu)往往直接影響到機床的切削性能 切削效率和體現(xiàn)了 機床的設計和制造技術(shù)水平 7 2 3 2 數(shù)控機床刀架的類型 按換刀方式的不同 數(shù)控車床的刀架系統(tǒng)主要有回轉(zhuǎn)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 其結(jié)構(gòu)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 2 1 所示 這種刀架在刀具布置和機床調(diào)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(zhuǎn)刀架 畢業(yè)設計說明書 論文 第 9 頁 回轉(zhuǎn)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 回轉(zhuǎn)刀架的換刀動作可分為刀架抬起 刀 架轉(zhuǎn)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 回轉(zhuǎn)刀架 根據(jù)刀架回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(gòu)組成 a 回轉(zhuǎn)刀架 b 排式刀架 圖 2 1 機床刀架類型結(jié)構(gòu)圖 2 3 3 數(shù)控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工序加工 所以要求刀架可以方便地轉(zhuǎn)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(diào)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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 畢業(yè)設計說明書 論文 第 10 頁 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(diào)刀 切 屑流出方向不能朝向工人 而且操作調(diào)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 8 畢業(yè)設計說明書 論文 第 11 頁 第三章 車削中心動力刀架總體方案設計 3 1 調(diào)查研究與資料收集 3 1 1 課題的調(diào)查研究 從國內(nèi)外市場調(diào)研結(jié)果看 國內(nèi)對數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔刀架的設計和生產(chǎn)都是依賴于 先進國家的 而且產(chǎn)品的性能方面跟國外還有一定的差距 期待開發(fā)設計一種性能 最優(yōu) 最有實用價值的轉(zhuǎn)塔刀架 適應市場 替代進口產(chǎn)品低價位的數(shù)控車床用轉(zhuǎn) 塔刀架 占領(lǐng)國內(nèi)市場 并達到國際領(lǐng)先水平 為國產(chǎn)機床工業(yè)的發(fā)展作出貢獻 車削加工中心是目前國際上比較前端的一種數(shù)控機床 可以進行多工序加工 如車 削 鉆削 銑削等 有關(guān)人士指出 數(shù)控機床附件及其配套功能附件是我國機床工 具制造業(yè) 十五 計劃重點發(fā)展產(chǎn)品 雖然我國數(shù)控機床產(chǎn)品附件的研制由無到有 取得了顯著成績 但與國外先進水平相比還是有一定差距的 為確保國產(chǎn)數(shù)控機床 的大發(fā)展 就必須把數(shù)控機床附件盡快搞上去 為此他們建議國家有關(guān)部門 盡快 制定有關(guān)鼓勵 扶持國產(chǎn)數(shù)控機床附件發(fā)展的相關(guān)政策 加大數(shù)控機床附件行業(yè)科 研和技術(shù)改進投入 使國產(chǎn)數(shù)控機床附件行業(yè)有一個大發(fā)展 而且動力刀架是數(shù)控 機床附件中尤為重要的一個部件 把這一技術(shù)提高是我們義不容辭的事情 3 1 2 資料收集 課題涉及到的有關(guān)知識包括 數(shù)控機床結(jié)構(gòu) 車削加工中心 自動換刀裝置等 等方面 其次還包括一些機械設計 機械傳動 液壓 間歇分度機構(gòu)等方面的知識 在校圖書館借閱了一些關(guān)于本次設計有關(guān)的資料 而且還在網(wǎng)上搜索了一些相關(guān)資 料 1 現(xiàn)代實用機床設計手冊 2 實用機床設計手冊 3 機械設計手冊 4 數(shù) 畢業(yè)設計說明書 論文 第 12 頁 控車床設計 5 數(shù)控機床結(jié)構(gòu)與維修等等 3 2 動力刀架的整體方案設計與選擇 3 2 1 動力刀架的整體方案設計 刀架是車床的重要組成部分 車削中心的動力刀架可安裝各種非動力輔助刀夾 和動力刀夾進行切削 用于夾持切削用的刀具 因此其結(jié)構(gòu)直接影響到車床的切削性 能和切削效率 刀架采用端齒分度 轉(zhuǎn)位由交流伺服電動機驅(qū)動 刀位由二進制絕 對編碼器識別 動力刀具由變頻電機驅(qū)動 通過同步齒形帶等將動力傳遞到刀夾 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(jié)合現(xiàn)有數(shù)控 車床的實例 本次設計的 CK6130 車削中心動力刀架擬采用液壓驅(qū)動的動力轉(zhuǎn)塔刀 架 該刀架的換刀動作分為刀盤抬起 刀盤分度轉(zhuǎn)位和刀盤鎖緊三個步驟 其中刀 盤抬起由單作用液壓缸來實現(xiàn) 刀盤鎖緊由碟形彈簧復位來實現(xiàn) 而刀盤的分度轉(zhuǎn) 位是由圓柱凸輪分度機構(gòu)來實現(xiàn)的 由伺服電機驅(qū)動凸輪軸實現(xiàn)分度 3 2 2 液壓驅(qū)動的刀架工作原理 液壓驅(qū)動的轉(zhuǎn)塔刀架 是用液壓缸夾緊 液壓馬達驅(qū)動分度 端齒盤副定位 當?shù)都芙邮盏睫D(zhuǎn)位指令后 液壓油進入液壓缸的右腔 通過活塞推動中心軸將刀盤 左移 使定位副端齒盤脫離嚙合狀態(tài) 為轉(zhuǎn)位作好準備 當?shù)侗P處于完全脫開位置 時 行程開關(guān)發(fā)出轉(zhuǎn)位信號 液壓馬達帶動轉(zhuǎn)位凸輪旋轉(zhuǎn) 凸輪依次推動回轉(zhuǎn)盤上 的柱銷 使回轉(zhuǎn)盤通過鍵帶動中心軸及刀盤做分度運動 凸輪每轉(zhuǎn)一周撥過一個柱 銷 使刀盤旋轉(zhuǎn) 1 n 周 n 為刀架的工位數(shù) 中心軸的尾端固定著一個有 n 個齒的 凸輪 當中心軸和刀盤轉(zhuǎn)過一個工位時 凸輪壓合計數(shù)開關(guān)一次 開關(guān)將此信號送 入控制系統(tǒng) 當?shù)侗P旋轉(zhuǎn)到預定工位時 控制系統(tǒng)發(fā)出信號使液壓馬達剎車 轉(zhuǎn)位 凸輪停止運動 刀架處于預定位狀態(tài) 與此同時 碟形彈簧復位 通過活塞將中心 軸拉回 端齒盤副嚙合 精確定位 刀盤便完成定位和夾緊動作 刀盤夾緊后 中 心軸尾部壓下發(fā)出轉(zhuǎn)位結(jié)束信號 畢業(yè)設計說明書 論文 第 13 頁 圖 3 2 車削中心動力轉(zhuǎn)塔刀架示意圖 3 2 3 刀架定位精度及重復定位精度 定 位 精 度 是 指 轉(zhuǎn) 塔 到 位 后 刀 架 指 定 工 位 把 刀 孔 中 心 線 與 設 計 中 心 線 在 豎 直 平 面 內(nèi) 的 偏 差 重 復 定 位 精 度 是 指 刀 架 各 工 位 反 復 鎖 緊 多 次 后 的 偏 差 平 均 值 由 于 該 刀 架 轉(zhuǎn) 塔 到 位 前 控 制 刀 架 初 定 位 的 霍 爾 元 件 發(fā) 出 信 號 使 控 制 電 機 的 電 磁 閥 斷 電 此 時 電 機 內(nèi) 部 的 機 械 自 鎖 部 件 使 電 機 停 在 預 定 位 置 上 所 以 刀 架 具 有 較 高 的 定 位 精 度 和 重 復 定 位 精 度 3 3 動力刀架傳動部分方案設計 本次設計的車削中心動力轉(zhuǎn)塔刀架是通過液壓驅(qū)動來實現(xiàn)刀架抬起動作 當?shù)?架軸尾部檢測裝置觸碰到微動開關(guān) 刀架開始轉(zhuǎn)位 而轉(zhuǎn)位動作是由圓柱凸輪分度 機構(gòu)來實現(xiàn)的 換刀時間為 1s 最后一個動作為刀架瑣緊動作 由端齒盤來進行瑣 緊定位 畢業(yè)設計說明書 論文 第 14 頁 3 4 動力刀架的分度機構(gòu)方案設計 生產(chǎn)和日常生活中 經(jīng)常需要某些機構(gòu)的主動件連續(xù)運動 從動件產(chǎn)生 動作 停止 動作 的間歇運動 實現(xiàn)這種運動的機構(gòu) 稱為間歇運動機構(gòu) 常用 的間歇運動機構(gòu)有棘輪機構(gòu) 槽輪機構(gòu) 不完全齒輪機構(gòu)和凸輪式間歇機構(gòu)等 它 們廣泛用于自動及半自動機床的進給機構(gòu) 送料機構(gòu) 刀架轉(zhuǎn)位機構(gòu)及包裝機等機 構(gòu)中 1 棘輪機構(gòu)主要由棘輪 棘爪 搖桿 制動爪和機架等組成 按照結(jié)構(gòu)特點 可分為具有輪齒的棘輪機構(gòu)和摩擦式棘輪機構(gòu)兩大類 其特點結(jié)構(gòu)簡單 轉(zhuǎn)角大小 改變較方便 但它的動力不大 且傳動平穩(wěn)性差 因此只適用于轉(zhuǎn)速不高的場合 如各種機床和自動機床進給機構(gòu)中 2 槽輪機構(gòu)由主動撥盤 從動槽輪及機架組成 槽輪機構(gòu)有外嚙合槽輪機構(gòu)和 內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)兩種 其結(jié)構(gòu)簡單 工作可靠 進入和脫離嚙合時運動平穩(wěn) 由于 槽輪的轉(zhuǎn)角大小無法調(diào)節(jié) 故只能用于定轉(zhuǎn)角的間歇運動機構(gòu)中 比如電影放映機 上卷片機構(gòu)等都是槽輪機構(gòu)來實現(xiàn)的 3 不完全齒輪機構(gòu)是由普通漸開線齒輪機構(gòu)演化而成的 但不同的是輪齒不布 滿整個圓周 它可分為外嚙合和內(nèi)嚙合兩種 其結(jié)構(gòu)簡單 制造方便 從動輪的運 動時間和靜止時間比例可不受結(jié)構(gòu)的限制 其缺點是從動輪在進入和脫開嚙合時 都有嚴重的剛性沖擊 故一般只用于低速 輕載場合 4 凸輪間歇運動機構(gòu)是由凸輪 轉(zhuǎn)盤及機架組成的 凸輪間歇運動機構(gòu)有兩種 形式 一種是圓柱凸輪間歇運動 另一種是蝸桿凸輪間歇運動機構(gòu) 這種凸輪機構(gòu) 可以通過調(diào)整凸輪與轉(zhuǎn)盤中心距來消除滾子與凸輪突脊接觸的間隙 這種轉(zhuǎn)位機構(gòu)依靠凸輪輪廓強制刀架作轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(qū)動回轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)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(zhuǎn) 回轉(zhuǎn)盤也不會轉(zhuǎn)動 即完成了一次刀盤分度轉(zhuǎn)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(zhuǎn)進均可帶動刀盤正反兩個方向的旋轉(zhuǎn) 這種轉(zhuǎn)位機構(gòu) 轉(zhuǎn)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(jié) 畢業(yè)設計說明書 論文 第 15 頁 構(gòu)尺寸較大 這種轉(zhuǎn)位機構(gòu)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(zhuǎn)方向 以縮短轉(zhuǎn)位輔助時間 凸輪間歇運動機構(gòu)的優(yōu)點是 傳動可靠 平穩(wěn) 轉(zhuǎn)盤可以實現(xiàn)任何運動規(guī)律 以 適應高轉(zhuǎn)速要求 可以改變凸輪曲線槽所對應的 角 改變轉(zhuǎn)動與停歇時間比值 轉(zhuǎn)盤停歇時 一般就依靠凸輪棱進行定位 不需要附加定位裝置 但凸輪加工要求 精度高 常用于需間歇轉(zhuǎn)位的分度裝置和要求步進動作的機械中 如多共位立式半 自動機床工作盤的轉(zhuǎn)位 輕工業(yè)包裝機等 9 圖 3 3 圓柱凸輪分度機構(gòu) 結(jié)合上述三種轉(zhuǎn)位機構(gòu)的轉(zhuǎn)位機理和特點 并結(jié)合實際情況 本次設計的車削 中心動力刀架決定采用間歇分度機構(gòu) 圓柱凸輪分度轉(zhuǎn)位機構(gòu) 如圖 3 3 3 5 動力刀架動力刀具方案設計 車削加工中心自驅(qū)動動力刀具主要由三部分組成 動力源 變速傳動裝置和自 驅(qū)動力刀具附件 鉆孔附件和銑削附件 采用變頻電機作為其動力源 圓柱齒輪 傳動作為其變速傳動裝置 目前齒輪技術(shù)可達到的指標 圓周速度 v 300m s n 105r min 傳遞的功率 P 105kW 模數(shù) m 0 004 100 mm 直徑 d 1mm 152 3mm 畢業(yè)設計說明書 論文 第 16 頁 3 5 1 齒輪傳動的分類和特點 漸 開 線 齒 輪 傳 動圓 弧 齒 輪 傳 動圓 柱 齒 輪 傳 動平 行 軸 齒 輪 傳 動 擺 線 齒 輪 傳 動其 他非 圓 柱 齒 輪 傳 動齒 輪 傳 動 直 齒 錐 齒 輪 傳 動斜 齒 錐 齒 輪 傳 動曲 線 齒 錐 齒 輪 傳 動交 錯 軸 斜 齒 輪 傳 動相 交 軸 齒 輪 傳 動 準 雙 曲 面 齒 輪 傳 動普 通 圓 柱 蝸 桿 傳 動圓 弧 圓 柱 蝸 桿 傳 動蝸 桿 傳 動 環(huán) 面 蝸 桿 傳 動錐 蝸 桿 傳 動 其特點 1 瞬時傳動比恒定 非圓齒輪傳動的瞬時傳動比又能按需要的變化 規(guī)律來設計 2 傳動比范圍大 可用于減速或增速 3 速度 指節(jié)圓圓周速度 和傳動功率的范圍大 可用于高速 v 40m s 中速和低速 v 25m s 的傳動功率可從小于 1W 到 105W 4 傳動效率高 一對高精度的漸開線圓柱齒輪 效率可達 99 以上 5 結(jié)構(gòu)緊湊 適用于近距離傳動 6 制造成本較高 某些具有特殊齒形或精度很高的齒輪 因需要專 畢業(yè)設計說明書 論文 第 17 頁 用 或高精度的機床 刀具和量儀等 故制造工藝復雜 成本高 7 精度不高的齒輪 傳動時噪聲 振動和沖擊大 污染環(huán)境 8 無過載保護作用 3 5 2 齒輪傳動類型選擇的原則 1 滿足使用要求 如對傳動結(jié)構(gòu)尺寸 重量 功率 速度 傳動比 壽命 可靠 性的要求等 對以上要求應作全面的 深入分析 滿足主要的要求 兼顧其他 如 對大功率長期運轉(zhuǎn)的固定式設備 則著重于齒輪的壽命長和提高齒輪的傳動效率 對短期間歇運動的移動式設備 應要求結(jié)構(gòu)緊湊為主 對重要的齒輪傳動 則要求 可靠性高 2 考慮工藝條件 如制造廠的工藝水平 設備條件 生產(chǎn)批量等 3 考慮合理性 先進性和經(jīng)濟性等 由于本次設計的 CK6130 車削中心動力刀架動力刀具傳遞范圍和切削功率比較 大以及加工的難易程度 為了滿足要求 所以選擇以漸開線圓柱齒輪傳動來實現(xiàn)動 力刀具的旋轉(zhuǎn) 畢業(yè)設計說明書 論文 第 18 頁 第 4 章 典型零件的設計和選用 4 1 動力刀架傳動部分 4 1 1 刀架軸的結(jié)構(gòu)設計及計算 10 1 軸是組成刀架的重要零部件之一 在設計當中主要考慮的是軸的剛度 而碳鋼 與合金鋼的彈性模數(shù)相差很小 所以通常選用軸的材料 35 和 45 鋼 這里選用的是 45 鋼 進行調(diào)質(zhì)處理 以改善裝配工藝和保證裝配的精度 2 這次刀架中用到了以下幾種固定方式 1 常用的是運用軸肩 其結(jié)構(gòu)簡單 定位可靠 2 螺母的軸向定位 其定位可靠 裝拆方便 但是會增加零件的數(shù)量 常用 雙螺母或圓螺母與止動墊圈固定 運用在軸承的固定上 3 軸套也是用到比較多的 它的結(jié)構(gòu)簡單 定位可靠 軸不開槽 鉆孔等 可以提高軸的強度 4 彈性擋圈其結(jié)構(gòu)簡單 緊湊 工藝性好 但是應力集中較大 適合軸向力 小的場合 在這里主要用于軸承的固定 5 軸端擋圈裝拆方便可以承受大的軸向力 振動 用于軸端固定零件 6 花鍵的縱向固定 其承載能力高 定心性 導向性好 裝拆方便 不過制 造困難 在這次設計中運動的是矩形花鍵 主要用在分度機構(gòu)轉(zhuǎn)盤與刀架軸 凸輪 的縱向定位中 7 其次平鍵 其承受載荷不大 8 緊定螺釘結(jié)構(gòu)簡單 不僅可以縱向定位 還能軸向定位 承受不大的軸向 力 3 由刀架裝配圖可知 刀架主軸的支承方式為兩端游動支承 其一端與刀盤固連 另一端與液壓缸的活塞間隙配合 同時起到左端支承作用 而軸的中間部位由刀盤 至液壓缸的方向分別與推力球軸承和從動盤相連 雙列圓柱滾子軸承與滾針軸承起 畢業(yè)設計說明書 論文 第 19 頁 左端支承作用 已知伺服電機的功率為 0 3kW 電機轉(zhuǎn)速 n1 1400r min 取圓柱凸 輪效率為 0 96 如圖 4 1 1 先求出刀架主軸上的傳遞功率 轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)矩2P33T P2 P 0 3 0 96 0 288kW n3 60 8 7 5r min 30 28950953670T Ngm 2 初步確定軸的最小直徑 由式 可初步估算設計軸的最小直徑0PdAn 式中 為系數(shù) 軸的材料不同 則 的值會不同 0A 為軸傳遞的功率 單位為 kW 為計算截面處軸的直徑 單位為 mm d 為軸的轉(zhuǎn)速 單位為 n minr 選取軸的材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 根據(jù)表 15 3 取 于是得015A 33min00 28155 47PdA 從而取軸的最小直徑為 dmin 36mm 軸的最大直徑為 dmax 119mm 圖 4 1 刀架軸示意圖 4 1 2 液壓缸的設計 4 1 2 1 選擇液壓缸類型 液壓缸按其結(jié)構(gòu)的形式 可以分為活塞缸 柱塞缸和伸縮缸等 畢業(yè)設計說明書 論文 第 20 頁 1 活塞式液壓缸 雙桿活塞缸 缸筒固定的雙桿活塞缸 活塞兩側(cè)的活塞直徑相等 它的進 出油位于缸筒兩端 當工作壓力和輸入流量相同時 兩個方向上輸出的推 力 F 和速度 v 是相等的 這種安裝形式 工作臺移動范圍約為活塞有效行程的三倍 占地面積大 使用 于小型機械 單桿活塞缸 由于只在活塞的一端有活塞桿 使兩腔的有效工作面 積不相等 因此在兩腔分別輸入相同流量的情況下 活塞的往復運動速度不相等 他的安裝也有缸筒固定和活塞桿固定兩種 進 出口的布置根據(jù)安裝方式而定 但 工作臺移動范圍都為活塞有效行程的兩倍 11 由于該液壓缸主要用于驅(qū)動刀架主軸的直線往反運動 故選用雙作用單桿活塞缸 4 1 2 2 液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞直徑 d 的計算 計算液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿直徑都必須考慮到設備的類型 例如在金屬切削機 床中 對于動力較大的機床 刨床 拉床和組合機床 一定要滿足牽引力的要求 計 算時要以力為主 對于輕載高速的機床 磨床 珩磨機和研磨機等 一定要滿足速度的 要求 計算時要以速度為主 由于本刀架的抬起動作是在數(shù)控車床脫離切削時完成 的 因而在換刀過程中并沒有承受切削力的作用 所以進油壓力不需要很大 此次 設計進油壓力確定為低壓 0 2 5MPa 然后根據(jù)進油壓力查表 20 6 3 可初步選定速 比 1 33 計算速比主要是為了確定活塞桿的直徑和要否設置緩沖裝置 速度不宜 過大或過小 以免產(chǎn)生過大的背壓或造成因活塞桿太細導致穩(wěn)定性不好 可按下式初步選取 d 值 4 1 1 35D 根據(jù)活塞桿側(cè)公式 4 2 2 26 64409 8103 15Fddp 式中 F2 液壓缸的理論拉力 畢業(yè)設計說明書 論文 第 21 頁 p 供油壓力 D 缸筒內(nèi)徑 d 活塞桿直徑 根據(jù)式 4 1 和式 4 2 得 D 94 8mm 查液壓設計手冊表 20 6 2 選 D 100mm 再 根據(jù)表 20 6 9 中選得缸筒外徑 D1 121mm 根據(jù)表 20 6 16 選出 d 50mm 4 1 3 碟形彈簧的計算及選用 10 碟形彈簧是用鋼板沖壓成形的截錐形壓縮彈簧 它有四個特點 1 剛度大 能以小變形承受大載荷 適合于軸向空間要求小的場合 2 具有變剛度的性質(zhì) 碟形彈簧壓平變形量 h0 和厚度 t 的比值不同 其特性曲 線 也不同 根據(jù)液壓缸內(nèi)徑 100mm 查機械設計手冊表 7 2 2 碟形彈簧的系列 尺寸和參 數(shù)選出彈簧 D 100mm d 51mm t 6mm h 0 2 2mm H0 8 2mm D 彈簧外徑 d 彈簧內(nèi)徑 t 厚度 h0 壓平時變形量 H0 自由高度 已知上述選用的碟形彈簧參數(shù) 采用對合組合形式彈簧組合 抬起時需要承受 載荷 F1 2000 9 8 19600N 如圖 4 3 1 求 f1 由彈簧的直徑比 C 從表 7 2 5 查得96 15 0 dD K1 0 686 K 2 1 211 K 3 1 362 碟簧是無支承面的 K 4 1 計算得到 3532042221 610 6780CthEF ND 畢業(yè)設計說明書 論文 第 22 頁 FC 彈簧壓平時載荷 N K1 K2 K3 K 4 計算系數(shù) 01 10 960 317 2 28 6274ChFft h 根 據(jù) 和 由 圖 查 得 由此變形量 f1 0 28h0 0 28 2 2 0 616mm 總變形量 fz 6 0 616 3 696mm 2 疲勞破壞的關(guān)鍵部位 由 和 C 1 96 從圖 7 2 3 查得疲勞破壞的關(guān)鍵部位在 點 4 0 th 3 計算應力 當 f1 0 616mm 時 204231hEtffKKDtt 5224 06 612 061 323 8 8 9aMP 圖 4 3 碟形彈簧示意圖 4 1 4 軸承的選用 1 軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu) 軸承內(nèi)部一般由內(nèi)圈 外圈 滾動體和保持架組成 通常稱為四大件 對于 密封軸承 再加上潤滑劑和密封圈 或防塵蓋 又稱六大件 2 軸承分類與特點 畢業(yè)設計說明書 論文 第 23 頁 總的可以分為球軸承和滾子軸承兩大類 球軸承分為深溝球軸承 角接觸球軸 承 調(diào)心球軸承 推力球軸承 推力角接觸球軸承 滾子軸承分為圓柱滾子軸承 滾針軸承 圓錐滾子軸承 調(diào)心滾子軸承 推力圓柱滾子軸承 推力滾子軸承 推 力圓錐滾子軸承 推力調(diào)心滾子軸承 刀架軸向所選軸承的特點 深溝球軸承 1 轉(zhuǎn)速高 2 精度高 3 噪聲 振動小 4 主要承受徑向載荷 5 也能承受一定軸向載荷 6 制造簡單 成本低 滾針軸承 1 轉(zhuǎn)速較高 2 能承受較高的徑向載荷 比徑向尺 寸相同的其他軸承承受的徑向載荷大 3 不能承受軸向載荷 4 剛性較高 推力球軸承 1 轉(zhuǎn)速低 2 只能承受單面軸向載荷 3 軸圈和座圈不能傾斜 3 軸承的轉(zhuǎn)速 滾動軸承的轉(zhuǎn)速主要受容許運轉(zhuǎn)溫度的限制 摩擦阻力較低的軸承產(chǎn)生的內(nèi)熱 較小 最適合高速運轉(zhuǎn) 只承受徑向載荷時 深溝球軸承或圓柱滾子軸承的容許轉(zhuǎn)速 最高 但若承受聯(lián)合載荷時 角接觸球軸承的容許轉(zhuǎn)速最高 12 本次刀架軸從動盤以左使用深溝球軸承和滾針軸承來承受徑向載荷 右端使用 畢業(yè)設計說明書 論文 第 24 頁 推力球軸承來承受軸向載荷 4 1 5 端齒盤的選用 4 1 5 1 端齒盤的應用 端齒盤又稱多齒盤 細齒盤 鼠牙盤 是具有自動定心功能的精密分度定位元 件 廣泛應用與加工中心 柔性單元 數(shù)控機床 組合機床 測量儀器 各種高精 度間歇式圓周分度裝置 多工位定位機構(gòu) 以及其他需要精密分度的各種設備上 如數(shù)控車床中的多工位自動回轉(zhuǎn)刀架 銑床及加工中心用的回轉(zhuǎn)工作臺及其它分度 裝置中都采用端齒盤作為精確定位元件 端齒盤的齒形有直齒和弧齒兩種 直齒端 齒盤由于加工方便 定位精度及其重復定位精度高而最受歡迎 端齒盤實際上相當 于一對齒數(shù)相同的離合器 其嚙合過程與離合器的嚙合類似 4 1 5 2 端齒盤的特點 目前在刀架的定位機構(gòu)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(jié)構(gòu) 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 3 4 0 時具有自動定心作用 所以中心軸的回轉(zhuǎn)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