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带自动分度机构的法兰盘加工回转工作台的设计【5张CAD图纸和说明书】

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编号:1824831    类型:共享资源    大小:730.09KB    格式:ZIP    上传时间:2017-09-27 上传人:俊****计 IP属地:江苏
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自动 分度 机构 法兰盘 加工 回转 工作台 设计 cad 图纸 以及 说明书 仿单
资源描述:

 

摘要
本课题是设计一种专门对法兰盘进行加工的带自动分度机构的回转工作台的设计,利用步进电动机进行自动分度的控制,再通过齿轮传动带动心轴和工件转动,配合钻床对法兰盘进行加工,使工件能任意角度的旋转。在单片机的控制下,步进电机每秒钟发出的脉冲数决定了工作台的转位角度。
关键词 步进电动机;自动分度;齿轮传动


Abstract
   This subject is a special design to the flange with automatic processing of the rotary table, the subject is to use a stepper motor of automatic control, then through the drive spindle and the workpiece rotation, and then processing flange plate of the drilling machine, the work piece can be revolving random angle. Under the control of the microcontroller, the pulse per second from the stepper motor decides the table of the transfer point.
?Keywords  stepper motor   automatic degrees  gear

 
目       录
 1 绪论 1
1.1 回转工作台的简介和应用 1
1.1.1 回转工作台的简介 1
1.1.2 回转工作台的应用 2
2 方案的选择 3
2.1  数控回转工作台 4
2.2 分度工作台 4
2.2.1  开环数控转台 4
2.2.2  闭环数控回转工作台 5
3工作台的设计 7
3.1 加工零件分析 7
3.2步进电动机的选择 8
3.2.1 步进电动机简介 8
3.2.2 步进电动机的选择和参数 9
3.2.3单片机控制步进电机原理 11
3.2.4 单片机驱动工作台上步进电机设计 12
3.3锥齿轮的选择和计算 21
3.3.1齿轮设计输入参数 21
3.3.2齿轮的材料及热处理 21
3.3.3齿轮的基本参数 21
3.3.4齿面接触疲劳强度校核 23
3.3.5齿根弯曲强度校核 24
3.4心轴的设计 25
3.4.1轴类零件的技术要求 25
3.4.2轴类零件的材料、毛坯及热处理 25
3.4.3心轴的较核 25
3.5轴承的选择 30
3.5.1轴承的分类 30
3.5.2 推力球轴承的作用 30
3.5.3 轴承的选定 31
3.5.4轴承的动载荷和寿命计算 31
3.6 夹紧装置的设计 32
3.7箱体的设计 33
结论 33
致谢 36
参考文献 37
附录 38
附录1 38
附录2 43


1 绪论
1.1 回转工作台的简介和应用
1.1.1 回转工作台的简介
回转工作台(以下称转台)根据其精度的不同分别是铣床、钻床和坐标镗床、坐标磨床的主要附件,高精度的转台还是计量检验工作中的测量仪器。
(1) 国内转台简介
工作台直径是转台主参数,目前我国专业生产厂制造的转台有手动和手动—机动(即通过万向节传动)两种,全是水平式,规格有200, 250, 320, 400和500五种,分度精度按部标为3′。去年获得一机部质量信得过产品奖的武汉机床附件厂生产的400mm转台。
(2) 国外转台简介
国外转台品种繁多,按驱动控制方式可分电动、气动、浓压和数控。按分度方式可分机械、光学、数显、端齿盘、钢球、电感和多面体。工业水平发达国家生产的转台品种多、规格全、精度高。没有单一的转台生产厂,如西德霍夫曼公司生产七十多个品种规格的转台,日本津田驹工业株式会社也有四十多种,这两家还生产多种分度头,有的产品既是转台又是分度头,而机床附件又都仅是这两家公司的一个分部。在分度精度上,首推美国莫尔公司的1440齿机械分度转台,其精度高达±0.1″。瑞士的西浦公司生产200-450 mm八种规格的转台,分度精度在4"-18"之间。以前的产品采用蜗轮副分度,近年则多采用光学分度。在锁紧机构上采用钢盘机构,不致使工作台面受力而产生变形。英国OMT光学测量工具公司生产的转台与其座标锉床配套,它采用圆柱销锁紧,.工作台面不受力、结构简单、工艺性也好,但操作不集中,它有12个品种规格,自Φ203一Φ914mm,分度精度在4 "-30″之间,全是光学转台。:日本工业株式会社以生产钢球分度超精密转台而著称,有手动和电气液压驱动两类11个规格,自Φ200-Φ1250mm,分度精度高达±1″。国外转台制造厂,据不完全统计约一百余家,以美、法、英、西德、日本、瑞士最多,下面简略介绍三家典型的公司:
美国莫尔公司(Moors)
1924年创立,五十年代制造转台,生产座标铣床、座标磨床,是美国精密机床厂代表之一,职工380人。莫尔转台,蜗轮副分度,不使用校正装置、操作方便、重复精度好,易于维修,制造难度大。它还可用步进电机调整角度增量,对转台进行程序控制,,实现简单的分度控制。蜗轮副加工是转台的关键,莫尔公司有一整套工艺予以保证,其分度精度为:标准级±12",精密级±6″、超精级±2″。转台直径仅有Φ726mm一种,立卧式,中心高200mm,可当分度头用。莫尔端面齿分度台,1440齿,分度精度高达±0.1″。1440齿分布在8寸的圆周长上即203×Л= 610mm,每齿间距仅为0.432mm,每一齿侧接触仅为百分之几毫米,可见端齿加工的难度。1440齿分度只能细分到十度,加装小角度发生器便可直接读到0.1"。1440齿分度盘是计量莫尔转合的仪器。
西德霍夫曼公司(Hofmann)
霍夫曼是生产分度头和转台颇具盛名的厂家,但这却是该公司一个很小的部分,霍夫曼仅有职工350人,一各类机床附件晶种达几十种,规格200余个,据统计仅转台一项就有30余种126个规格。霍夫曼GR型手动精密机械转台采用180齿的蜗轮,模数1.75,压力角10°。蜗杆升角2°13",因而分度精度高,且蜗轮副分度误差可由杠杆机构进行补偿,转台结构紧凑、密封性好,转合高度也较低,、分度精度为±5″和±10″两种。日本北川铁工厂生产的R、RI、WR和WRI型转台均自霍夫曼引进,以同型号共商标出厂。
日本津田驹工业株式会社
津田驹主要生产纺织机械,分度头、转台、平口钳等机床附件,约占生产能力10%。现有职工1500人。1937年开始生产转台,是日本最大的机床附件生产厂之一。津田驹生产14种转台、计41个规格, CTK型手动转台,快速进给的CTM型手动转台。
津田驹转台的几种方法简介如下:
1) 手动蜗轮分度:分度精度可达10"-15",鉴于蜗轮副节距误差和齿面接触精度直接影响分度精度,严格地控制了蜗轮的副加工和装配。
2) 伺服电机分度:利用数控装置发出信号、操纵伺服电机驱动转台。也采用蜗轮副,工作台主轴系用向心止推滚珠轴承,滑动部位用钢球支承,为适用于强力切削选用自动锁紧机构,分度精度为12"-15"。
3) 分度盘分度:为电动转台采用,在电机驱动主轴上装分度盘,分度数为一些固定量,在分度盘侧装有与分度数相等的信号销,电动机根据信号准确停止,一般可分24的约数,分度精度取决于分度盘,当然也受主轴和分度盘不同心度影响。
4) 分度盘:蜗轮并用分度。大型转台多采用并用分度,因为大规格转台定位销相应增大,使电磁吸铁吸力受到限制,大转台受冲击力,惯性力大,为此还采用了减速机构,分度精度可达3"。
5) 端齿盘分度: CTPM-300型转台系超精密自动分度转台,即是此法分度。分度精度可达4"。能承受重切削,自动定心精度高。
1.1.2 回转工作台的应用
回转工作台在各种数控铣床中的应用
例如
TK13250B数控立卧回转工作台
TK13250B数控立卧回转工作台是各类数控铣床和加工中心的理想配套附件,可分别以垂直或水平两种方式安装于主机工作台上。工作时,利用主机的有关控制系统完成与主机相协调的各种分度回转工作。工作台上可安装板、盘或其它形状较复杂的加工零部件。也可利用与之相配套的尾座,安装棒、轴类的被加工零件,从而实现等分和不等分的,连续的孔盘、槽盘、曲面的加工,且达到较高的精度。另外也可和非数控机床配套,利用专门控制系统,独立地完成等分的和不等分的、连续的分度圆弧面的加工。
TK13315B数控立卧回转工作台
TK13315B数控立卧回转工作台是各类数控铣床和加工中心的理想配套附件,可分别以垂直或水平两种方式安装于主机工作台上。工作时,利用主机的有关控制系统完成与主机相协调的各种分度回转工作。工作台上可安装板、盘或其它形状较复杂的加工零部件。也可利用与之相配套的尾座,安装棒、轴类的被加工零件,从而实现等分和不等分的,连续的孔盘、槽盘、曲面的加工,且达到较高的精度。另外也可和非数控机床配套,利用专门控制系统,独立地完成等分的和不等分的、连续的分度圆弧面的加工。
TK13400B数控立卧回转工作台
TK13400B数控立卧回转工作台是各类数控铣床和加工中心的理想配套附件,可分别以垂直或水平两种方式安装于主机工作台上。工作时,利用主机的有关控制系统完成与主机相协调的各种分度回转工作。工作台上可安装板、盘或其它形状较复杂的加工零部件。也可利用与之相配套的尾座,安装棒、轴类的被加工零件,从而实现等分和不等分的,连续的孔盘、槽盘、曲面的加工,且达到较高的精度。另外也可和非数控机床配套,利用专门控制系统,独立地完成等分的和不等分的、连续的分度圆弧面的加工。
TK13500数控立卧回转工作台
TK13500数控立卧回转工作台是各类数控铣床和加工中心的理想配套附件,可分别以垂直或水平两种方式安装于主机工作台上。工作时,利用主机的有关控制系统完成与主机相协调的各种分度回转工作。工作台上可安装板、盘或其它形状较复杂的加工零部件。也可利用与之相配套的尾座,安装棒、轴类的被加工零件,从而实现等分和不等分的,连续的孔盘、槽盘、曲面的加工,且达到较高的精度。另外也可和非数控机床配套,利用专门控制系统,独立地完成等分的和不等分的、连续的分度圆弧面的加工。


2  方案的选择
回转工作台是加工法兰盘不可缺少的重要附件。它的作用是按照控制装置的信号或指令作回转分度或连续作回转进给运动。常用的回转工作台有数控回转工作台和分度工作台。
2.1  数控回转工作台
数控回转工作台的功用有:
(1)使工作台进行圆周进给完成切削工作;
(2)使工作台进行分度工作。
它按照控制系统的指令,在需要时候完成任务。其作用是既能作为数控机床的一个回转坐标轴,用于加工直线、曲线、圆弧或与直线坐标轴联动加工曲面,又能作为分度头完成工作的转位换面。

内容简介:
附录 附录 1 英文翻译 n of of by as as to to to If it to to at by a a in It is to be In we to be to a a it to be to of to be to be A of as is no an it in of to It of be to be of be to is is be 1. of it is it is to a or in of a to be to it to be to it is to of is be be as as to to a of on a of be of (1) or of a or id a is to at so in of a is a he he up of is A a mm 75. a 5mm as (2) of a is he or he of so be to be be 100+2. a a if is is to be of if is to be of be be by or it be so be by be so in or be so is to is of of be (1) of as of of is id to be a of of is id to be a of of be or id to be a (2) In to a of of of it is to a of a be a of of a 5in of to of of a of is to a be of e by or is as a a be of is by or as is as a a is it as a is it is to a to a of is a it is to 3. of t is to a of to to an is to A of a of To of a of of if be to of to of to of of of of 4. 500: 1969, S 4500 is a S 1961 to of to do to be to Or or is up 150 s he in 946, to of 6 952, of to . of In a he is as of an of in of by a at is s to do to do to be as a of to of as to s at of of s to of is of to of at of of on So as of on of to is it is it is it to to to of C S - 51 as to , Z of In in is C S - 1 of of it is a of in to of to be as is as to of is to of be of or is As is it to be in to If As to of is be So to on of at at of is it is no to In in an a a of to In if is 附录 2 中文译文 尺寸控制 在早期的工程(问题)中,配合零件获得的方法是,首先尽可能 把 一个零件加工到所 需的尺寸,再将与它相配合的零件 加工到接近所需尺寸,不断将这两个零件试配,再进一 步加工直至获得所许的配合关系。如果加工中不便于将两个零件进行试配,则最后的工作 是由钳工在钳工台完成,钳工刮削配合零件直至达到所许配合,因此“钳工”在英文中用 适当的,适配的)这一词。显然,两个配合件应该总是在一起(工作)当其中任意一个需要替换时,所有的适配刮削工作又要从头开始。这时,我们期盼能购买到可以替换坏掉零件的替用品,而无须刮削或其它钳工操作就能正常工作。 当一个零件一从架子上拿来就可以替换同样尺寸同样材料规格的另一个零件,就说这 个 零件是可互换的。具有可互换性的系统不必进行高成本的辅助刮削工作,因此降低了产 品的成本。在要替换掉磨损的零件时,零件的可互换性对维护而言也是大有好处的。然而, 可互换系统要求配合件的 尺寸必须规格化,还必须考虑由于加工操作的不足之处引入的尺寸变化。必须采用某种形式的检测方法以确保对加工的控制。这一点非常重要。因为尺寸误差有时可能要过一段时间才会发现,而此时却已远离加工的地方。 1 公差与极限尺寸 大家知道,事实上零件不可能毫无误差的加工出来,或者说没有误差的零件是不可能 的,要说明尺寸的好坏(因为测量仪器 必然有误差),就有必要指出最大允许误差。绘图 人员必须标明零件正常工作时的最大允许尺寸和最小允许尺寸。这些尺寸的极限值就称作 极限尺寸,它们之间的差值称为公差。公差的大小取决于所涉及的加工操作类型、机械工 的技能、机床的精确度以及零件的尺寸。对于给定级别的公差,实际公差应随着尺寸的增 大而增大。公差应尽可能取大以使加工成本最小。 在图上标注公差时,许用公差主要取决于所用操作类型,但也必须考虑本国的优先级。 以下用例子说明用到的一些标注方法: ( 1) 单边极限。单边极限通常用于当两个面之间的距离,或孔径、轴径 被指定的情况下。例如,当直径要圆整时,机械工更愿意向最大允许尺寸圆整,这样,当他加工到所得直径尺寸略大于最大允许尺寸时,还可以在整个公差范围内再切一次而不产生废品。制图员可能将公称直径是 轴标注为 样的,公称直径是 75孔也可能标的尺寸是 同样也适用于轴的标注。 ( 2) 双边极限。双边极限通常用于:比如当孔的位置已确定的情况下。机床操作人员可能将孔的位置定得较接近或远离所需数据,而且,当孔的加工已经开始,操作人员不可能改变孔的位置,他必须在尺寸 位置限度间加工,以便在最大误差时不会使零件变成废品。因此,应将两个孔的中心距规定出来,比如,为 100+ 2. 配合 配合是关于两个零件之间的关系。考虑孔和轴的装配;如果轴的尺寸大于孔的尺寸,这种情况称为过盈配合;如果轴的尺寸小于孔的尺寸,这种情况称为间隙配合。过盈配合的两个零件只有通过收缩才能装配,或者过盈量非常小可通过用手压力的操作装配零件。同样,间隙非常小,轴可以很容易的在孔中旋转,或者孔的尺寸大一些,以便于有足够的间隙供螺栓从中穿过。为了确保精确,孔和轴的极限尺寸都必须予以规定。 ( 1) 装配分类如下: 间隙配合 当孔和轴的尺寸界限满足轴总是小于孔,则其配合为间隙配合。 过盈配合 当孔和轴的尺寸界限满足轴总是大于孔,则其配合为过盈配合。 过渡配合 当孔和轴的尺寸界限所处的情况可能是间隙也可能是过盈,则称为过渡配合。 ( 2 ) 基孔制和基轴制。为了得到不同程度的间隙和过盈,有必要使孔和轴的尺寸有变化范围。比如,制造公 _们的基本直径都是 25它们的实际尺寸都是在允许极限尺寸内稍有不同,以满足每对零件的实际装配要求。这就是说需要大量的钻头、绞刀和量具等 。从逻辑上看,要减小钻头、绞刀和量具等的数量,应对每种基本的尺寸用一个标准的孔,通过把与它配合的轴的尺做得稍大或稍小以获得不同的配合关系,这就是基孔制。另一种方法,每种基本尺寸都 用一个标准的轴,用比它的尺寸稍大后稍小的孔与它配合以获得不同的配合关系,这就是基轴制。用基孔制更好些,因为它可使“固定尺寸”设备如绞刀、测量仪等标准化。但也可用基轴制,当要用同一个轴和许多零件装配实现不同配合关系时用基轴制更方便。有时,直接用棒料进行装配而无须进一步加工,也使用基轴制。 3. 极限尺寸与配合系统 建立一个标准化的极 限尺寸及配合系统是很方便的,它不但省略了绘图员每次确定装配确定极限尺寸的需要,而且还可使刀具及量具标准化。一种极限尺寸及配合标准应适用于不同的质量范围的工件。如果可能,这个系统应做成表格形式以免除使用者根据配合种类工件质量及零件尺寸来计算尺寸的麻烦。 4. 英制标准 4500: 1969, 这个标准取代了 以是英制的尺寸也可以是公制的尺寸 。除了完全采用公制外,基本上是的改进把英国标准和最近推荐的国际标准化组织结合起来。这个系统引用的是轴和孔,但这些术语不仅适用于圆柱型的工件, 也同样适用于包含两个平行面或矩形面的地方。把这个系统列成表,其尺寸范围达到 3150 数控车床的发展 1946年诞生了世界上第一台电子计算机,这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比,起了质的飞跃,为人类进入信息社会奠定了基础。 6年后,即在 1952年,计算机技术应用到了机床上,在美国诞生了第一台数控机床。从此,传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来,数控系统经历了两个阶段和六代的发展。数控机床作为机电一体化的典型产品,在机械 制造业中发挥着巨大的作用,很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题,且能稳定产品的加工质量,大幅度地提高生产效率。但从目前企业面临的情况看,因数控机床价格较贵,一次性投资较大使企业心有余而力不足。我国作为机床大国,对普通机床数控化改造不失为一种较好的良策。本文针对目前国内企业现状,提出简易型经济数控改造思路和设计方法供数控技术人员参考。 数控改造一般是指对普通机床某些部位做一定的改造 ,配上数控装置 ,从而使机床具有数控加工能力 ,其目的是为了提高老设备的加工精度和生产效率 ,适应多品种 和小批量零件的生产 ,同时可以使技术等级较低的工人也能加工出高质量的零件 ,减少设备技术改造的投资等。所有这些都是为了提高机床的价格性能比 ,即用较少的钱得到较高的机械性能和加工能力。因此 ,把普通机床改造为数控机床是一条提高数控化率的有效途径。一般来说 ,对现有普通车床进行数控改造的具体做法是 ,主传动系统一般不作变动 ,进给传动系统中采用高精度的滚珠丝杠替换进给轴原有的普通丝杠。机械部分改造完成后 ,配上 用步进电机作驱动元件 ,经过一级减速齿轮驱动、轴的运动。在我国数控机床改造中 ,微型 计算机大多采用 51型系统单片微型计算机 ,它是超大规模集成电路发展的产物 ,在控制领域中得到广泛的应用 ,发展非常迅速。按数控系统的功能水平,可以把数控系统分为高、中、低三挡,低档数控系统即可认为是经济型数控系统。经济型数控系统是相对标准数控系统而言的,不同时期,不同国家和地区的含义是不一样的。根据实习机床的使用要求,合理简化系统,降低成本,即可称为经济型。区别于经济型数控系统,将功能比较齐全的数控系统称为全功能数控系统,或称为标准型数控系统。 就其功能而言,经济型数控系统一般分辨率和进给速度较低、连动轴 数少、人机借口较简单。如点位 /直线切削控制系统都可以认为是经
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