2022年数控车床自动回转刀架机电系统设计_.docx
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《2022年数控车床自动回转刀架机电系统设计_.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2022年数控车床自动回转刀架机电系统设计_.docx(36页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第 1 节 自动回转刀架总体设计1.1 概述数控车床地刀架是机床地重要组成部分.刀架用于夹持切削用地刀具,因此其结构直接影响机床地切削性能和切削效率.在肯定程度上,刀架地结构和性能表达了机床地设计和制造技术水平.随着数控车床地不断进展,刀架结构形式也在不断翻新.其中按换刀方式地不同,数控车床地刀架系统主要有回转刀架、排式刀架和带刀库地自动换刀装置等多种形式 .自 1958 年首次研制胜利数控加工中心自动换刀装置以来,自动换刀装置地机械结构和掌握方式不断得到改进和完善 .自动换刀装置是加工中心地重要执行机构,它地势式多种多样,目前常见地有:回转刀
2、架换刀,更换主轴头换刀以及带刀库地自动换刀系统 .初步明白了设计题目(电动刀架)及进展简况,设计背景,对刀架有了一些印象,对整理设计思路 支配设计时间有很好地帮助作用.对一些参数地进行明白同时按准就要求来完成设计.1.2 数控车床自动回转刀架地进展趋势数控刀架地进展趋势是:随着数控车床地进展,数控刀架开头向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展. 目前国内数控刀架以电动为主,分为立式和卧式两种.主要用于简易数控车床;卧式刀架有八、十、十二等工位,可正、反方向旋转,就近选刀,用于全功能数控车床 .另外卧式刀架仍有液动刀架和伺服驱动刀架 .电动刀架是数控车床重要地传统结构,合理地选配电动刀架,并
3、正确实施掌握,能够有效地提高劳动生产率,缩短生产预备时间,排除人为误差,提高加工精度与加工精度地一样性等等 .另外,加工工艺适应性和连续稳固地工作才能也明显提高:特别是在加工几何外形较复杂地零件时,除了掌握系统能供应相应地掌握指令外,很重要地一点是数控车床需配备易于掌握地电动刀架,以便一次装夹所需地各种刀具,敏捷 地加工 .便利地完成各种几何外形名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 数控刀架地市场分析:国产数控车床将向中高档进展,中档采纳普及型数控刀架配套,高档采纳动力型刀架,兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种 .
4、数控刀架地高、中、低档产品市场数控刀架作为数控机床必需地功能部件,直接影响机床地性能和牢靠性,是机床地故障高发点.这就要求设计地刀架具有具有转位快,定位精度高,切向扭矩大地特点 .它地原理采纳蜗杆传动,上下齿盘啮合,螺杆夹紧地工作原理 .1.3 自动回转刀架地工作原理回转刀架地工作原理为机械螺母升降转位式.工作过程可分为刀架抬起、刀架转位、刀架定位并压紧等几个步骤 .图1.1为螺旋升降式四方刀架,其工作过程如下: 刀架抬起 当数控系统发出换刀指令后 , 通过接口电路使电机正转 , 经传动装置、驱动蜗杆蜗轮机构 .蜗轮带动丝杆螺母机构逆时针旋转,此时由于齿盘处于啮合状态,在丝杆螺母机构转动时,使
5、上刀架体产生向上地轴向力将齿盘松开并抬起 ,直至两定位齿盘脱离啮合状态 ,从而带动上刀架和齿盘产生“ 上抬 ” 动作 . 刀架转位 当圆套逆时针转过 150时,齿盘完全脱开,此时销钉精确进入圆套中地凹槽中,带动刀架体转位 .刀架定位当上刀架转到需要到位后(旋转90、180或270),数控装置发出地换刀指令使,霍尔开关中地某一个选通,当磁性板与被选通地霍尔开关对齐后,霍尔开关反馈信号使电机反转插销在弹簧力作用下进入反靠盘地槽中进行粗定位,上刀架体停止转动,电机连续反转,使其在该位置落下,通过螺母丝杆机构使上刀架移到齿盘重新啮合, 实现精确定位 .名师归纳总结 刀架压紧刀架精确定位后,电机及许反转
6、,夹紧刀架,当两齿盘增加到肯定夹紧力时,电机由第 2 页,共 21 页数控装置停止反转,防止电机不停反转而过载毁坏,从而完成一次换刀过程.- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图1.1 螺旋升降式四方刀架第 2 节 主要传动部件地设计运算2.1 蜗杆副地设计运算自动回转刀架地动力源是三相异步电动机,其中蜗杆与电动机直联,刀架转位时蜗轮与上刀体名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 直联 .已知电动机额定功率P1=90W,额定转速 n1=1440rmin ,上刀体设计转速n2=30rm
7、in,就蜗杆副地传动比 i= n 1= 1440=48.刀架从转位到锁紧时,需要蜗杆反向,工作载荷不匀称,起动时冲n 2 30击较大,今要求蜗杆副地使用寿命 Lh=10000h.1 蜗杆地选型 GB T10085-1988 举荐采纳渐开线蜗杆 ZI 蜗杆 和锥面包络蜗杆 ZK 蜗杆 .本设计采纳结构简洁、制造便利地渐开线型圆柱蜗杆 ZI 型.2 蜗杆副地材料 刀架中地蜗杆副传递地功率不大,但蜗杆转速较高,因此,蜗杆地材料选用 45 钢,其螺旋齿面要求淬火,硬度为4555HRC ,以提高表面耐磨性;蜗轮地转速较低,其材料主要考虑耐磨性,选用铸锡磷青铜ZCuSnl0P1,采纳金属模铸造.3 按齿面
8、接触疲惫强度进行设计刀架中地蜗杆副采纳闭式传动,多因齿面胶合或点蚀而失效.因此,在进行承载才能运算时,先按齿面接触疲惫强度进行设计,再按齿根弯曲疲惫强度进行 校核 .按蜗轮接触疲惫强度条件设计运算地公式为:a3KT 2ZEZP2H1 确定作用在蜗轮上地转矩T2 设蜗杆头数Z1=1 ,蜗杆副地传动效率取 =0.8.由电动机地额定功率P1=90W ,可以算得蜗轮传递地功率P2=P1 ,再由蜗轮地转速n2=30rmin 求得作用在蜗轮上地转矩:T 29.55 Pn 29.55 90 0.83022.92 N m 22920 N m 6-3 查得,由于工作2确定载荷系数K 载荷系数 K=KAKBKV,
9、 .其中 KA 为使用系数,由表载荷不匀称,起动时冲击较大,因此取KA=1.15 ;KB 为齿向载荷分布系数,因工作载荷在起动和停止时有变化,故取KB=1.15 ;Kv 为动载系数,由于转速不高、冲击不大,可取Kv=1.05. 就载荷系数:名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - K=KAKBKV=1.15 1.15 1.05 1.393确定弹性影响系数ZE. 铸锡磷青铜蜗轮与钢蜗杆相配时,从有关手册查得弹性影响系数1Z E 160Mpa 2 .4确定接触系数 Z p 先假设蜗杆分度圆直径 d1和传动中心距 a地比值 d
10、10 . 35,从而可查a出 Z p =2.95确定许用接触应力 H 依据蜗轮材料为铸锡磷青铜 ZCuSnl0P1、金属模铸造、蜗杆螺旋齿面硬度大于 45HRC ,查表可得蜗轮地基本许用应力 H =268MPa.已知蜗杆为单头,蜗轮每转一转时每个轮齿啮合地次数 j=1 ;蜗轮转速 n1=30rmin ;蜗杆副地使用寿命 Lh=10000h.就应力循环次数: N=6Qjn2Lh=60 130 x 10000=1.8 107 寿命系数:7K HN 810 0.929N许用接触应力:6 运算中心距 H=KHN H =0.929 268Mpa 249Mpaa31.39 22920 160 2.9 24
11、9248 mm Z =1,m=1.25mm,蜗杆分度圆直径查表得,取中心距a50mm,已知蜗杆头数d1=22.4mm.这时d10.448 ,从而可查得接触系数ZP2 . 72,由于ZPZP,因此以a上运算结果可用 .蜗杆和蜗轮主要几何尺寸运算(1)蜗杆分度圆直径: d1=28mm直径系数: q=17.92,名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 蜗杆头数: Z1=1分度圆导程角: =3 1138mm蜗杆轴向齿距:PA=m=3.94mm ;蜗杆齿顶圆直径:da 1d12 h a*m32 .2 mm蜗杆齿根圆直径:df1d
12、12ha*c *m24.16蜗杆轴向齿厚:Sa1m=2.512mm 2蜗杆轴向齿距:pa1m1.6mm5.04mm(2)蜗轮蜗轮齿数: Z2 =45变位系数 =0验算传动比: i= 2z/ 1z=45/1=45蜗轮分度圆直径:d2=mz2= 72mm 蜗轮喉圆直径:da2=d2+2ha2=93.5mm蜗轮喉母圆直径:rg2=a-1/2 da2 =50-1/2 93.5=3.25mm蜗轮齿顶圆直径:da 2 d 2 2 ha * m 75.2 mm蜗轮齿根圆直径:df 2 d 2 2 ha *_ c * m 68.16 mm蜗轮外圆直径:当在 z=1时,de 2 da 2 2 m 78.4 mm
13、2.2 蜗杆轴地设计(1) 蜗杆轴地材料挑选,确定许用应力名师归纳总结 考虑轴主要传递蜗轮地转矩,为一般用途中小功率减速传动装置.第 6 页,共 21 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 选用 45 号钢,正火处理,b600 MPa(2) 按扭转强度初步估算轴地最小直径M2aT21( 2-21)caW扭转切应力为脉动循环变应力,取 =0.6抗弯截面系数 W=0.1d3取dmin=15.14mm(3) 确定各轴段地直径和长度依据各个零件在轴上地定位和装拆方案确定轴地势状及直径和长度 .图2.1 蜗杆轴d1=d5 同一轴上地轴承选用同一型号,以便于轴承座孔
14、镗制和削减轴承类型 .d5轴上有一个键槽,故槽径增大 5%d1=d5=d1 1+5%=15.89mm , 圆整 d1=d5=17mm所选轴承类型为深沟球轴承,型号为6203,B=12mm ,D=40mm ,d2起固定作用,定位载荷高度可在(0.070.1) d1范畴内,d2=d1+2a=19.38 20.04mm,故 d2取20mmd3为蜗杆与蜗轮啮合部分,故 d3=24mmd4=d2=20mm, 便于加工和安装名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - L1 为与轴承协作地轴段,查轴承宽度为 就 L1=22mm12mm,端
15、盖宽度为 10mm,L2 尺寸长度与刀架体地设计有关,蜗杆端面到刀架端面距离为 65mm,故 L2=43mmL3 为蜗杆部分长度 L3(11+0. 6z2)m=38mm圆整 L3取40mmL4 取55mm ,L5 在刀架体部分长度为(度为 50mm,故 L5=70mm12+8) mm,伸出刀架部分通过联轴器与电动机相连长两轴承地中心跨度为 128mm,轴地总长为 230mm(4)蜗杆轴地校核作用在蜗杆轴上地圆周力T 19550000P9550000Ft2 T 1N 2-222 .16105N. mm(2-23)d 110.56. mmn467其中 d1=28mm就名师归纳总结 Ft2 T 32
16、.2076 10N1 . 294 10N(2-24)N 2-25第 8 页,共 21 页d3320径向力F rFttan1 . 29104tan20.4 693 10切向力FnFt/cos1. 291041 .37104N 2-26cos20- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 2.2 轴向受力分析F BHF ncos 30F rcos 601 . 37104cos 30.4 693 10cos 60.1424 10N2-27F BVF rsin60F nsin30.4 693 10sin60.1 374 10sin30.2793 10N2-28求水平
17、方向上地支承反力图 2.3 水平方向支承力名师归纳总结 F AHF BHL 2FAHL 1NL240(2-27)第 9 页,共 21 页1. 421041815 .103N(2-28)2945.181- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - F CHFBHFAH.1424 10.5 43 10.8 8103N 2-29求水平弯矩 ,并绘制弯矩图MBHFAHL 14.53 10294 . 5103Nm.1 593 10Nm(2-30)水平弯矩图图 2.4 水平弯矩图求垂直方向地支承反力F切9.81 CFyapXFyfYFyvZFyKFy 2-31. 670365
18、8N查文献 9 表 2.24,CFy142,XFy0 . 73,Y Fy0 . 67,ZF yN其中a p6mm,f06.mm/r,v100m/min6.0730 .60F切9. 81 CFyapXFyfYFyvZFyKFy9. 81142 2-32切图 2.5 垂直方向支承反力名师归纳总结 FBVL 2F 切L3FAVL 1L20( 2-33)第 10 页,共 21 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - F AV2. 791031815.3 .66103120.5N1.99103N(2-34)294181F CVFBVFAVF 切.2 793 10.1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2022 数控车床 自动 回转 刀架 机电 系统 设计
![提示](https://www.deliwenku.com/images/bang_tan.gif)
限制150内