浅谈数控回转工作台的结构设计

安徽工程大学机电学院本科毕业设计(论文)开题报告题目: 数控回转工作台的结构设计 课 题 类 型： 设计 实验研究 论文 学 生 姓 名： 吴明忠 学 号： 专 业 班 级： 机械2074班 教 学 单 位： 机械与汽车工程学院指 导 教 师： 王海 开 题 时 间： 2011年3月12日 2011 年3月12日一、毕业设计内容及研究意义 本次设计任务是设计出数控回转工作台：1.数控工作台的总体设计，2.数控工作台的机械结构设计，3.三维工作台的理论分析，4.数控工作台的有限元分析。首先应该了解所加工零件的基本情况，数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床，其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式。它可以与其他伺服进给轴联动。数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称为数控机床的第四轴：回转工作台可以与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲线等。回转工作台可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。 本课题属于导师科研课题的部分内容， 对于培养学生电路设计、机械计，三维CAD等工程实践能力具有重要意义。在实际中工作台在机床上是必不可的部件，工作台的自动化能大大减少劳动强度，提高劳动生产率。数控回转工作台是落地铣镗床，端面铣床等工作母机不可缺少的主要辅机。可用于支撑工件并使其作直线或回转等调整或进给运动，以扩大工作母机的使用性能，缩短辅助时间，广泛应用于能源，冶金，矿山，机械，发电设备，国防等行业的机械加工。二、毕业设计的研究现状和发展趋势1、研究现状 一个国家的繁荣与其先进制造业密切相关，然而制造是离不开先进机器作为辅助，机床包括床身、立柱、工作台、进给机构等机械部件。工作台作为数控机床的重要组成部分，也是影响加工精度的重要组成环节。从一开始为了满足加工简单的零件而设计的直线运动的XY工作台，到现在为了实现多工位加工而制造的分度工作台和回转工作台等。为了满足现代制造业的发展，也为了环境的要求，一作台的驱动装置从原来的机械驱动变为液旅驱动，现在更多的采用了气动装置，更好的保护了环境，节约了资源。由于工作台是一台机床的关键配套部件，因此世界各国都有对其进行研究，我国在工作台的研究开发方面也取得了长足的进步。目前工作台的种类繁多，传统的工作台只能安装在某一指定机床上，伴随着科技的与时俱进，它们的功能也由传统单一性向现代的多功能性方向发展，现在一些工作台，它不仅可以安装在钻床上，还可以安装在铣床和镗床等机床上。并且目前部分工作台还可以作为机床的第四回转轴，大大提高了机床的性能。例如：我国生产机床工作台的公司之一的烟台恒力数控机床附件有限公司生产的HLTK14系列数控可倾回转工作台（见下图），它可以实现用于数控机床和加工中心机床上，可利用原机床的两个控制坐标控制转台的回转和倾斜，也可直接利用本转台配套的数控装置与机床联接完成所需的工作循环。它可以完成任意角度的孔、槽、平面类机械加工，以及曲线、凸轮等的加工，并可达到较高的精度。另外也可用于非数控钻、铣、镗类机床上，独立完成等分和不等分的角度分度工作。国外工作台的功能与我国所生产的工作台功能基本相似，但是在其精度方面，国外的一些公司所生产的工作台要略高于我国所生产的工作台。因此我国与国外相比，还是有一定的差距，因此我们要借助时代的步伐，与时俱进，开拓创新，使我国成为具有领先技术的综合性强国。2、发展趋势数控车床今后将向中高挡发展，中档采用普及型数控刀架配套，高级采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，预计近年来对数控刀架需求量将大大增长。然数控回转工作台更有发展前途,它是一种可以实现圆周进给和分度运动的工作台，它常被应用于卧式的镗床和加工中心上，可前进加工效率，完成更多的工艺，它重要由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作台等部分组成，并可进行间隙打消和蜗轮加紧，是一种很实用的加工工具。目前数控回转工作台已广泛应用于数控机床和加工中心上，它的总的发展趋势是：1在规格上将向两头延伸，即开发小型和大型转台；2在性能上将研制以钢为材料的蜗轮，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力；3在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。 数控转台的市场分析：随着我国制造业的发展，加工中心将会越来越多地被要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范围。估计近几年要求配备数控转台的加工中心将会达到每年600台左右。预计未来5年，虽然某些行业由于产能过剩、受到宏观调控的影响而继续保持着较低的行业景气度外，部分装备制造业将有望保持较高的增长率，特别是那些国家产业政策鼓励振兴和发展的装备子行业。作为装备制造业的母机，普通工机床将获得年均1520左右的稳定增长。随着数控功能部件的发展，精密回转工作台对功能部件的依赖性越来越大。从某种程度上讲，功能部件的发展水平代表了主机的发展水平，其可靠性、先进性尤为突出。精密回转工作台球面蜗轮副具有瞬时多齿接触、磨损小、精度保持持久等优点。而且采用球面蜗轮副后，转台承载能力提高3倍以上。该设备采用气压制动，制动迅速、可靠、耐重切削。其密封采用国外先进公司的产品，防渗漏性能优异。采用高精密轴承，精度保持性能好。数控机床功能部件的产品水平与10年前相比，有了很大的提高。经过近20年的发展，数控分度头、数控刀架产品的品种不断完善，主要性能和可靠性有较大提高。数控刀架、数控转台、数控分度头已能满足中低档数控机床的配套需求。同时也要认识大，为高档数控机床配套的数控附件产品，与国外产品比还有一定差距。数控回转工作台行业的发展，依赖于行业技术水平和创新能力的提高，依赖于机床的数控化和产品快速的升级换代，依赖于制造业从刚性自动化向柔性自动化方向转变这一社会需求，由于我国机床附件厂资金紧张，造成技术创新和技术改造的力度不大，使附件水平的发展严重滞后，成为制约民族机床工业发展的瓶颈。国产回转工作台配套件在产品质量、性能、结构创新、品牌信誉、外观造型、精度稳定性等方面与发达国家相比都存在一定的差距，但在产品的价格、交货期和售后服务上占有较大的优势。三、毕业设计研究方案及工作计划1、研究方案本课题是对数控机床回转台的设计。总体设计方案就是针对数控回转工作台，在选定工艺和结构方案基础上进行方案设计。成果包括：数控纳米工作台装配图一套和数控纳米工作台装配图一套。然后可进行实物工作台的制造、实验及评价。根据实物样机的评价结果进行修改设计，最终完成产品的定型设计。2、工作难点与重点本次工作的重点是要了解工作台的内部结构和工作原理。设计过程中要保证结构的合理性和考虑各个部件的性能寿命等问题，在保证正常情况下满足机床传递动力要求，满足机床工作性能要求，满足产品设计经济性要求，调整维修方便，结构简单、合理，便于加工和装配，防护性能好，使用寿命长。而且要保证抗振性好，不会因摩擦自振而引起传动件的抖动或冲击噪声，有做够的刚度。本次工作的难点：分度工作台、数控回转工作台都广泛采用8 P. U% I1 d R! G0 b( Z3 Q涡杆涡轮传动。涡轮副的啮合侧隙对其分度定位精度影响最大, 因此消除涡轮副的侧隙就成为数控回转工作台的关键问题。一般在要求连续精确分度的机构中(如齿轮加工机床、数控三维, l回转工作台等)或为了避免传动机构因承受脉动载荷(如断续铣# ?& u0 T, M4 w+ w( : & S三维网技术论坛削)而引起扭转振动的场合往往采用双螺距渐厚涡杆, 以便调整啮合侧隙到最小限度。3、 采用的途径查阅相关书籍，请教老师，到工厂进行实际操作，网上查阅相关资料等。3、工作计划起止日期（日/月）周次内 容 进 程备 注2.18-3.121-2查找相关的资料及参考文献，开题3.13-3.193数控工作台的总体设计3.20-3.264-5数控工作台的机械结构设计3.27-4.26-7三维工作台的理论分析4.3-4.98数控工作台的有限元分析4.10-4.169-10数控纳米工作台装配图4.17-4.2311数控回转台的三维装配图光盘5.8-5.1412-13论文撰写阶段5.15-5.2814交由指导老师初步审阅5.29-6.415论文的提交及审核6.5-6.1116毕业答辩四、主要参考文献 1谢红, 高健.夹具式数控回转工作台的设计.1.同济大学 机械系， 上海市; 2.上海建筑科学研究 2 韩文渊. 数控回转工作台. 上海第三机床厂设计一科 3 孙岗存、袁丽 数控回转工作台的设计研究 沈阳机床股份有限公司, 辽宁沈阳 4 崔旭芳、周英 数控回转工作台的原理和设计 燕山大学继续教育学院, 河北秦皇岛 5 杨克冲. 数控机床电气控制. 武汉：华中科技大学出版社. 6 王永青、王春、林乐忠 精密数控回转工作台位置控制的研究 大连理工大学机械工程学院, 大连 7 张文博、高秀峰、于春明 几种数控机床回转进给机构的传动形式 沈阳机床( 集团) 设计研究院有限公司,