可倾式回转工作台设计【18张CAD图纸和说明书】

摘要：

随着科学技术的快速发展, 普通的三轴加工机床已满足不了人们对加工零件的更高要求。为了在原机床上实现五轴加工或高效准确的完成复杂曲面加工，就需要更换机床工作台，在当前追求生产效率飞速提升的时代，可倾式回转工作台的研究显得迫切与重要。
本论文对可倾式回转工作台进行了设计，通过研究回转工作台的原理，结合液压驱动、齿轮传动等知识，设计出一种用于五工位组合机床的可倾式回转工作台。为了提高工作台的回转精度，本设计采用端齿盘用作锁紧装置，液压作为驱动装置。                                                                                           
该可倾式回转工作台提供了一种动作结构紧凑、操作方便、在较小的空间尺寸范围内可实现回转倾斜功能的工作台，解决了在中小型数控机床上进行四轴或五轴加工的问题，实现了对零件的多面加工和连续曲面加工。在实际生产中，该工作台的设计可缩短生产准备时间，增加切削加工时间的比率，从而提高生产效率。

关键词：可倾式；回转；工作台；液压。

Design Of Tilt Slewing Workplace

Abstract：

With the rapid development of science and technology, the common three-axis machine tools have couldn't meet people's higher need of  processing components. To realize the original machine five-axis machining and accurate and efficient performance of complex curved surface processing, So the machine table need to design. In the time of pursuiting big progress of production efficiency, research of tilt slewing workbench becomes very urgent and important.
This paper is about the turning points degrees workbench. Based on careful study of the theory of rotary worktable and some knowledge of hydraulic drive and gear transmission, A kind of tilt slewing workbench has devised which used for five stations combination machine tools. The design used the end tooth disk as locking device and hydraulic as drive to improve the indexing accuracy of the workbench.
After all above, This workplace can produce a slewing workbench which have a compact action structure, simple operation and can be rotated tilt in smaller space. As a result to solve the problem of the four shafts or five-axis machining in small and medium-sized CNC. And at the same time, makes the many-face parts processing and continuous surface processing come true. In practical production, this table design can shorten the production preparation time and increase the ratio of cutting processing time, so as to improve the production efficiency.

Keywords: Tilting; Slewing; Workplace; Hydraulie Pressure.

目录
第一章  绪论 1
1.1 选题的目的与意义 1
1.2 可倾式回转工作台的研究状况 1
1.2.1我们现有水平及国内外对比情况 2
1.2.2我国数控机床附件产品水平较国外低主要表现 2
1.2.3相应的措施 2
1.3 可倾式回转工作台的发展趋势 3
1.3.1市场前景 3
1.3.2发展趋势 3
1.3.3针对中国工作台发展对策 3
1.4 本课题主要研究内容和设计任务 3
第二章  可倾式回转工作台设计原理 5
2.1 常用的可倾式回转工作台 5
2.1.1回转工作台的主要种类及特点概述 5
2.1.2通用转台 5
2.1.3精密回转工作台（rotary table） 6
2.2可倾式回转工作台常用原理 6
2.3液压式数控工作台设计 7
第三章  可倾式回转工作台传动设计 10
3.1可倾式回转工作台原理及设计 10
3.1.1工作台回转松开、夹紧原理和机构 10
3.1.2可倾式工作台摆动原理 10
3.2液压式可倾式回转工作台的液压系统设计 11
3.2.1拟定工作台基本参数 11
3.2.2液压系统的方案设计 12
3.2.3液压泵的选择 13
第四章 可倾式回转工作台部件设计 16
4.1工作台的设计 16
4.1.1工作台整体尺寸的设计 16
4.1.2 工作台T型槽设计 16
4.1.3工作台中心孔设计 17
4.1.4工作台螺孔分布设计 17
4.2端齿盘 17
4.3中心轴设计 19
4.3.1中心轴尺寸设计 19
4.3.2中心轴轴承选择 20
3.4活塞设计 20
4.5传动系统设计 22
4.5.1传动系统总体方案设计 22
4.5.2齿轮齿条设计计算 24
4.6工作台摆动架设计 32
4.6.1摆动架轴承选择 32
4.6.2摆动架设计 33
4.7工作台底座设计 34
4.7.1材料选择 34
4.7.2铸造斜度 35
4.7.3定位分布 36
4.8 活塞封闭块设计 37
4.9 推杆导向块设计 38
结束语 39
致   谢 40
参考文献 41
附录 42

第一章  绪论
    自从改革开放以来，世界上就有了“中国制造”这个伟大的字眼，在这些庞大的生活工艺所需品背后，是那些日夜不停息旋转的机器，而享有“机器之母”的即是机床。正是这些机床成就了这个字眼，从上世纪八十年代到现在，有些还在刚开始安装的岗位上作业。而随着现代社会机械产品的高智能化、高自动化、高效率化的发展趋势，那么那些机床是否能适应当今社会的节奏?
     其实改进这一状况的研究课题很多，从进给料、夹装装置、换刀装置、多工位加工等都可以改进机床效率，本论文就阐述了一种以改变机床工作台而提高生产效率的方法，即将原来固定的工作台改进为可以摆动回转加工的工作台，我们先了解一下本课题研究的时代背景与其意义。
1.1 选题的目的与意义
可倾式回转工作台是指在机床除了有X、Y、Z三个直线进给轴之外，还有一个可倾式进给轴和一个回转进给轴，即绕X轴倾斜的A轴和以Z轴旋转的C轴。这样能在一次装夹中，可以加工出除了定位面之外五个加工面，尤其是可对复杂的空间曲面进行高精度自动加工，所以普遍认为可倾式回转工作台的应用是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等零件加工的唯一手段。该结构的研究对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等行业的发展有着举足轻重的影响力。
可见可倾式回转工作台提供了一种动作结构紧凑、操作方便、在较小的空间尺寸范围内实现轴旋转倾斜功能的工作台，解决了在中小型数控机床上进行四轴或五轴加工的问题，实现了对零件的分度加工和连续曲面加工。同时该工作台的设计也可缩短生产准备时间，增加切削加工时间的比率，从而提高生产效率。
1.2 可倾式回转工作台的研究状况
早在20世纪60年代，国外航空工业为了加工一些具有连续平滑而复杂的自由曲面大件时，就已开始采用了旋转式加工台面，但一直没能在更多的行业中获得广泛应用，只是近10年来才有了较快的发展。我国从近十几年才展开的研究，2005年陈则仕，张秋菊通过建模完成可倾式回转工作台的仿真，到2007年8月沈阳机床集团、沈阳高精数控技术有限公司及中科院沈阳技术研究所联合开展实施的“沈阳数控”系统安装应用，使可倾式回转工作台式机床正式具有自主知识产权。1目前国内在数控机床可倾式回转工作台领域中取得了较快的发展，数控转台的品种也较多，规格从100～2500mm，基本可以满足一般用户的配套需要。但高端市场几乎没有国产品牌，只是国内主机采用境外产品配套的占有不小的比例。与国际市场的著名品牌相比，我们的技术参数与指标落后于其尖端产品（比如材料、转速、承载能力、分度定位精度等）；现在意大利宝利诺.巴吉产品技术配置已经达到横向X轴3000 mm，纵向Y轴2600 mm、垂直方向Z轴950 mm、A轴+/-135°, C轴 +/-200°；轴最快移动速度：X轴100 m/min，Y和Z轴60 m/min。2国外已经达到可倾式回转工作台普及化，生产实用化，我国普及型产品的可靠性、耐用度、精度保持性方面都比欧美和日本差一些，外观造型也不尽如人意。所以我们应该努力打造精品、提高配套水平。
随着科学技术的发展，国外相同品种、不同结构的数控机床附件产品也在不断出现。例如转轴直接驱动的数控回转工作台已经出现，完全改变了传统的工作台的结构，回转速度及精度要比传统的机械结构高得多，伺服电动机驱动数控刀架也已出现两年多时间，当然，真正普及应用还要有一个过程。
1.2.1我们现有水平及国内外对比情况
我国生产的数控机床附件产品应该说满足中低挡数控机床的配套需求没问题，但在为高档数控机床配套的附件产品方面与国外比较差距较大，产品设计能力方面有差距，但不是很大主要差距在于整个行业的装备制造能力和协作配套能力。因此对整个数控机床附件产品水平影响较大，这是目前国内产品水平较国外产品水平低的主要原因。
1.2.2我国数控机床附件产品水平较国外低主要表现
（1）速度 基于材料、检测能力、装备制造能力等方面的条件限制，我过附件产品在速度方面较国外同类产品要差。例如数控铣床、加工中心配套的各类数控回转工作台，日本日研公司直径200mm数控回转工作台最高转速可达88r/min,而国内的只有12～16r/min.主要差别在于材料的选用。
（2）可靠性 国外数控机床附件产品开发应用比较早，经验丰富，再由于技术进步，新材料、新结构的不断出现与应用，使得其产品可靠性非常好。如日本日研公司部分规格的数控回转工作台的核心部件蜗杆副，齿轮采用氮化钢，齿部表面氮化处理，硬度高；蜗杆为硬质合金蜗杆；整个蜗杆副为硬齿面接触，耐磨。既实现了高速，又保证了可靠性。而国内基本上均采用传统材料和传统的结构，加上外购配套件的可靠性差造成产品的整体可靠性较外国产品的差距。可以说数控机床附件产品的整体可靠性与我国目前整个工业发展水平有相当密切的关系，随着配套件水平的提高，整体状况将有所改善。
（3）精度 我国数控机床附件的精度及稳定性应该说还是比较好的，基本上能满足主机的配套要求。较日本、德国等工业发达国家的产品有一定差距，但不大，与台湾地区产品相当。这与行业企业近几年抓质量、提高质量意识有密切的关系。
1.2.3相应的措施