【JX319】锯片刀具工具磨床的分度工作台的设计[FY+RW]
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【JX319】锯片刀具工具磨床的分度工作台的设计[FY+RW],jx319,刀具,工具,磨床,分度,工作台,设计,fy,rw
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模拟优化工程磨具纹图案 工程磨削工具（ ）的特点是由磨粒预定和控制的安排。可用于磨粒分布，以提高磨削过程中，通过改善冷却水的供应和排屑空间。这是特别有趣的研磨高的材料去除率的操作。开发的一种数值方法优化 粮食格局。这种方法包括随机工具模型，运动学过程模型，材料去除模型和磨粒磨损模型。工具模型理解有关的磨料层的几何性质。材料去除模型是基于运动学几何切削条件下的假设。磨损模型是基于粮食负荷极限，被认为是成正比，它的切割面积和谷物的负载。一粒切割面积一旦超过限值，磨损发生。模型验证比较 数值模拟 和实验的方法取得的工件表面粗糙度的磨损行为。 1 介绍 是单层磨削工具技术的进一步发展。这些工具的主要特点是一个参数化模式下的磨粒控制安排。合适的分布能够提高谷物冷却液对磨削差距和芯片空间，功能，特别是所需的磨削操作具有较高的材料去除率。这个工具的技术要求设计和制造技术的发展，并已被广泛探讨在技术出版物。 布克哈德和 开发了半自动化系统生产钎焊保税工具的纹路。平托 7的特点，本系统的精度。对粮食的定位精度进行了评估（直径 1） 作为一个圆形区域，围 绕粮食的边缘的名义位置。为 直径 平均被评为 187 毫米。 生产测试工具 3提出的方法来评估不同的纹路（ A， B 和 C 在图 2）的影响，并比较与传统的电镀工具的 。较高的谷物的密度导致尺 1 的较低值，如图所示。 3。这种效应引起的晶粒在磨削过程中参与人数较多，产生较小的切割领域。工件表面变得顺畅也增加材料去除率 是相关联的磨损 /休息的最突出的谷物，扩大工具的积极谷物的数量和减少镭。 在实验模式已经崩溃（粮食密度最低的测试）对材料的去除率达 32 毫 米每秒的作用。 数值在目前的工作方法，以评估在 粮食格局的性能。该方法理解的工具（模型相结合的确定性和随机变量来描述磨料层），运动过程模型，材料去除模型和磨粒磨损模型的详细模型。已特别注意给予粮食磨损模型，以不同的工艺参数预测工具的性能。磨削试验的结果进行了讨论与模型验证。 2 外表特征 食磨损特性，得到与磨料层上的测试工具的详细观察。 后在显微镜下的磨料层的详细观察，主导粮食故障特征观察测试工具是微晶粒的休息。这种故障机制的进步与增加材料去除率 4），实现了破碎 粒和应用的 额之间的关系 3 模型 运动几何仿真的三维工具模型已经被应用和验证。 表面粗糙度的预测 4,5。的失败，我的工具，但是，还没有被透露这些测试工具，对粮食的磨损（微表达对处理结果的影响，必须在纹图案的数值计算研究。 具模型 该工具为蓝本根据宏观微克特点。宏观几何认为，牛逼的工具几何形状公差身体特征之外。微观几何形状分为两组 料建模 据理论晶体形态磨料（图 5） 晶粒形貌和晶粒尺寸分布，获得了 大量的 粮食样品（ 251）的观察。为图案的模型，认为粮食名义边缘分布（如图 1），围绕其标称的位置（ 刀具表面上的晶粒随机取向的粮食边缘位置的偏差。 粮食集群和模式的失败，还包括在模型作为模式的偏差。这两个特点被评为概率和评估每个图案的位置上。 动过程模型 不同磨削运动学已经仿照前出版物 9,10。对外在此工作效率暴跌操作进行了分析。 料去除模型 基于运动学分析的过程中材料去除模型。对于这种做法的真实切割的现象被认为是一些简化：理想的运动 切削条件 ;绝热过程 ;无限的机床和刀具刚度 ;完美的运动动作 ;切割过程中可以忽略不计芯片和冷却剂的影响。 与这些简化的切削现象被认为是粮食和工件之间的几何互动。这可以进一步简化，而不是完全三种粮食几何形状的三维描述，粮食切割速度快，两个立体几何，平面正交投影使用。 粮食的文件的位置取决于最高的粮食边缘的位置，如图所示。 粒磨损模型 粮食图案设计战略旨在根据运动通过在刀具性能的预测。在这种分析中考虑的主要方面是工件表面粗糙度和进程的工具的适用性。 ?工件的所有活动杂粮的工件表面粗糙度从几何的相互作用的结果。工具的适用性需要通过失败准则。上 这个准则是由于粮食负荷过多的粮食格局崩溃。 观察上占主导地位的磨损特征观察 物粮食边缘微断测试工具。为模拟，这种效果是仿照在粮食预测作为配置文件改变（图 7） 发生在一个特定的粮食的磨损参数根据其切削区：穿发生后晶粒的切割面积已经超过了预先确定的限制。 有关此限制的工件和磨削速度和粮食接触长度之间的比例来处理参数。为行测试这个限制在于粮食投影面积的 2之间 ，取决于刀具和工件之间的速比。 粮食配置文件的修改后，一个新的工具旋转是模拟的。重复这个过程，任何粮食达到临界负荷水平（所有谷物都低于临界值的切削载荷）或工具失效准则实现的时刻。承担失败的标准是：（一）刀体和工件之间的联系 ;（二）粗糙度参数不能实现。 除了工件的粗糙度和每个粮食的负载，仿真软件提供其他有用的输出工具的性能， ：配售系统的粮食模式生产的可行性 ;活跃粮食边缘的位置 ;谷物重仓工具的地区。 4 结果 实证研究和数值模拟结果之间的比较，可以用类似的粮食上 的测试工具（模式 A， B， C 在图 2）中的应用模式模拟 。 上的测试工具，样品的通过 连一个单晶粒较大的负载，导致代表磨料层地形的改变。由于 断裂特性，渐进磨损颗粒导致活跃粮食边缘分布的改变和减少工件的粗糙度。 被证实与数值模拟的颗粒磨损的主要影响。没有考虑磨粒磨损机制，工件的粗糙度模拟的行为不同于行为观察与实验。尤其是 较高的数值和经验值之间的偏差较大，主要是由于磨料层更具代表性的改动（图 8） 与磨损模型在模拟的实施，它是可能的，通过连贯的 磨粒磨损标准，重现相同的工具的行为观察与工具样本（图 9）。 晶粒的切割面积上提出的模拟方法，应用于耐磨标准。谷物的临界切削面积的价值进行了评估与仿真工具，作为工具的样本相似的特征。临界切削面积的价值假设正确时，工件的粗糙度（图 9）。粗糙度评估工具与模式模拟考虑磨损磨料层和工具样品的测试效果乙。切割面积分布模拟， B 型和无磨粒磨损模型。虚拟工具（图 10）破碎粒的份额相匹配的工具样本中获得的值。 磨料层地形改造，也可以观察到的谷物（图 11）的学科领域分布。还没穿破的磨料层上几粒主要装载 和工件粗糙度的主导作用。添加的磨损模型，晶粒切割领域是有限的关键领域的价值（卡西莫夫，图 11）。休息重载晶粒产生新的学科领域分布。在还没穿破的工具，微断字符 索的过程中，特别是对那些小切削领域，积极谷物数量上的扩大，往往产生平滑的工件表面的比较。 5 结论 根据刀具的几何特征的描述，评价磨削运动学和上一个完美的运动切削条件下的假设，模型生成的数值工具。仿真结果进行了比较 的三个不同的纹路所取得的成果。 粮食的磨损造成的工具的微轮廓的改变，经验和数值计算结果， 对工件表面粗糙度的主要影响。关于破碎粒和工件表面粗糙度的份额可以达到一个良好的相关性。提供多样化的输出数值方法方面，不能与工具样品在实验中观察到像晶粒的切割区域或工具的积极谷物的有效份额的分布和分析。 通过在数值模拟颗粒的磨损标准允许 不仅与工件粗糙度磨削工艺的适用性的评价，但也避免工具的应用，研磨谷物超载的条件。 采用的工具，模型和过程简化，允许快速评估的工具模型，甚至与传统台式机的计算能力。这一事实推动这一数值模拟在工业中的应用。 模拟战略的进一步发展，应使磨削力的预测，并纳入库 ，针对不同的磨料和工件材料的磨损特性。 a of is of on of 163 a of 7 of on as a 1) s 251 (on of 2 mm s)a is of a of to a a to to is of of of 4), a 7 (2008) 353356( of is to 3 of A, B 2) to GT in a,in on of of of 87a of K. 3) . 1), of to be , on a.* 223 2008 by a is of a a is on of a is on a of is GT 008 of of to 1. of et 7 (2008) 353356354,5of of of as of is in to of 5). 82. of on of of a of 251). as of on on ,10is on of 4. of 2mm s)on 5. (1) to s (2) 3) 8. of by of on by et 7 (2008) 353356 355is be a of a of on to a is as 6. of D 7. of GT at of to in of to of of of a GT is to on on is of is as in 7)of on a is to a is to as %on of a of is is up to a or a (a) (b) to of of of of GT on , B, 2)on to of to of an of to of of of of on 8)of as 9)of is as of of as of )9. of by of on by of on of of by s on on A of be of in of or on et 7 (2008) 35335635610. of of of 10) of of be on of of 11). On a on of of 11). of of of to on on on to is on of s on 11. GT , K, E (1994) of 3(1):313317.2 M (1999) A :15401543.3 , (2002) of 1(1):271274.4 003)of 2(1):271274.5 C, , , (2003) of a of 2(1):275280.6 , K (2007) 7(1213):17991806.7 W (2005) 005:412421.8 W, K (1995) (95):1114.9 (1996) on of 5(1):347350.10 D, B, , (2004) of of GT a to of of of a of of of of of a in of GT BT 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 锯片刀具工具磨床分度工作台的设计 学号： 2008963332 姓名： 罗仲 专业 ： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 张高峰 系主任： 一、主要内容及基本要求 磨床高精度砂轮架分度机构，主要包括滑座、回转砂轮架、轴承座、立柱、力矩电动机、转子套、角度编码器和锁紧装置等主要零件。立柱固定在滑座中心，滑座上放置轴承座及回转平面轴承，回转平面轴承上安装回转砂轮架，轴承座与回转砂轮架之间安装有力矩电动机，其中力矩电动机的定子与轴承座相 连接，力矩电动机的转子与转子套连接。转子套则与回转砂轮架相连接。回转砂轮架上方装有锁紧装置，在立柱上有与锁紧装置相配合的轴杆法兰，在立柱的顶部安置角度编码器。回转砂轮架与立柱之间通过轴承活动连接；回转砂轮架与轴承座及滑座之间通过回转平面轴承连接。设计该种高精度砂轮分度机构的目的在于能使安装该机构的数控磨床可以在工件一次装夹的条件下，通过砂轮架分度机构的精准定位功能对工件的锥面、台肩、外圆、螺纹、圆角、甚至非圆表面进行多工序复合磨削。 二、重点研究的问题 分度回转工作台是机械加工中常用的机床附件，用于镗床， 铣床，钻床等需要多面转位加工的工件。传统分度回转工作台操作不便，而且分度只限于某些规定的角度 ,难以满足一些特殊分度工件的加工要求。本课题利用单片机控制技术、步进电动机控制技术对分度回转工作台进行了数控化改造，设计了一种自动分度回转工作台。它以单片机为 控制核心，通过控制脉冲分配器向步进电机发送脉冲 , 驱动步进电动机带动蜗轮蜗杆实现对工件的回转分度，相对于传统机械分度头，操作方便，分度精度高。 三、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 熟悉课题、调研、收集资料 第 12 周 2 方案设计、论 证 第 35 周 3 总体设计、机械设计计算 第 67 周 4 绘制装配图、主要零件工作图 第 810 周 5 撰写说明书、翻译资料 第 1114 周 6 准备答辩 第 15 周 7 8 四、应收集的资料及主要参考文献 1床数控改造设计与实例（第一版），机械工业出版社， 2001， 2械工程及自动化简明设计手册（下册）（第二版），机械工程出版社， 2000， 3. 吴振彪主编 ,机电综合设计指导 (第一版 )，中国人民大学出版社， 2001， 4控机床，机械工业出版社（第二版） 2000， 5俊明主编，机床数控技术（第二版），哈尔滨工业大学出版社， 2001， 6控机床及应用 (第一版 )，高等教育出版社， 1999， 7建君主编，现代数控机床 (第一版 )，化学工业出版社 2000， 目 录 第 1章 绪 论 . 错误 !未定义书签。 回转工作台的主要种类及特点概述 . 错误 !未定义书签。 国内外研究现状 . 错误 !未定义书签。 分度工作台的发展趋势 . 错误 !未定义书签。 场前景 . 错误 !未定义书签。 展趋势 . 错误 !未定义书签。 课题研究的内容 . 错误 !未定义书签。 第 2章 分度工作台总体方案设计 . 错误 !未定义书签。 分度工作台原理设计 . 错误 !未定义书签。 分度工作 台的主要组成结构 . 错误 !未定义书签。 分度工作台的控制系统方案 . 错误 !未定义书签。 第 3章 分度工作台部件设计 . 错误 !未定义书签。 作台的设计 . 错误 !未定义书签。 作台的设计 . 错误 !未定义书签。 动比设定 . 错误 !未定义书签。 度精度 . 错误 !未定义书签。 进电机选择 . 错误 !未定义书签。 进电机启动力矩计算 . 错误 !未定义书签。 进电机最大转速 . 错误 !未定义书签。 进电机最大频率 . 错误 !未定义书签。 进电机型号 . 错误 !未定义书签。 轮传动设计 . 错误 !未定义书签。 轮的材料及类型 . 错误 !未定义书签。 齿面接触疲劳强度设计尺寸 . 错误 !未定义书签。 定齿轮的主要参数与主要尺寸 . 错误 !未定义书签。 核齿根弯曲疲劳强度 . 错误 !未定义书签。 杆传动设计 . 错误 !未定义书签。 杆传动类型 . 错误 !未定义书签。 轮蜗杆的材料 . 错误 !未定义书签。 齿面接触疲劳强度设计 . 错误 !未定义书签。 轮蜗杆主要参数与几何尺寸 . 错误 !未定义书签。 核蜗轮轮齿弯曲疲劳强度 . 错误 !未定义书签。 杆传动温度计算 . 错误 !未定义书签。 的设计 . 错误 !未定义书签。 杆轴的设计 . 错误 !未定义书签。 杆轴的计算 . 错误 !未定义书签。 键联接的选择 . 错误 !未定义书签。 联接的 类型 . 错误 !未定义书签。 联接的尺寸 . 错误 !未定义书签。 联接的强度验算 . 错误 !未定义书签。 承的选择 . 错误 !未定义书签。 承的类型 . 错误 !未定义书签。 承的尺寸 . 错误 !未定义书签。 承的密封装置 . 错误 !未定义书签。 轴器的选择 . 错误 !未定义书签。 轴器的类型 . 错误 !未定义书签。 轴器的尺寸 . 错误 !未定义书签。 第 4章 总 结 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未 定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 锯片刀具工具磨床分度工作台设计 摘要 ： 分度回转工作台是机械加工中常用的机床附件，用于镗床，铣床，钻床等需要多面转位加工的工件。传统分度回转工作台操作不便，而且分度只限于某些规定的角度 ,难以满足一些特殊分度工件的加工要求。本课题利用单片机控制技术、步进电动机控制技术对分度回转工作台进行了数控化改造，设计 了一种自动分度回转工作台。它以单片机为控制核心，通过控制脉冲分配器向步进电机 发送脉冲 , 驱动步进电动机带动蜗轮蜗杆实现对工件的回转分度，相对于传统机械分度头，操作方便，分度精度高。 关键词 ： 锯片刀具工具磨床；分度工作台；液压驱动；齿轮 s In is in of to of of it is to of to C of an CU to by to to to of as to of 湘潭大学兴湘学院 毕业设计说明书 题 目： 锯片刀具工具磨床分度工作台的设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 2008963332 姓 名： 罗仲 指导教师： 张高峰（副教授） 完成日期： 2012 年 5 月 25 日 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）任务书 论 文（设计）题目： 锯片刀具工具磨床分度工作台的设计 学号： 2008963332 姓名： 罗仲 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 张高峰 系主任： 一、主要内容及基本要求 磨床高精度砂轮架分度机构，主要包括滑座、回转砂轮架、轴承座、立柱、力矩电动机、转子套、角度编码器和锁紧装置等主要零件。立柱固定在滑座中心，滑座上放置轴承座及回转平面轴承，回转平面轴承上安装回转砂轮架，轴承座与回转砂轮架之间安装有力矩电动机，其中力矩电动机的定子与轴承座相连接，力矩电动机的转子与转子套连接。转子套则与 回转砂轮架相连接。回转砂轮架上方装有锁紧装置，在立柱上有与锁紧装置相配合的轴杆法兰，在立柱的顶部安置角度编码器。回转砂轮架与立柱之间通过轴承活动连接；回转砂轮架与轴承座及滑座之间通过回转平面轴承连接。设计该种高精度砂轮分度机构的目的在于能使安装该机构的数控磨床可以在工件一次装夹的条件下，通过砂轮架分度机构的精准定位功能对工件的锥面、台肩、外圆、螺纹、圆角、甚至非圆表面进行多工序复合磨削。 二、重点研究的问题 分度回转工作台是机械加工中常用的机床附件，用于镗床，铣床，钻床等需要多面转位加工的工件。传统分度回 转工作台操作不便，而且分度只限于某些规定的角度 ,难以满足一些特殊分度工件的加工要求。本课题利用单片机控制技术、步进电动机控制技术对分度回转工作台进行了数控化改造，设计了一种自动分度回转工作台。它以单片机为 控制核心，通过控制脉冲分配器向步进电机发送脉冲 , 驱动步进电动机带动蜗轮蜗杆实现对工件的回转分度，相对于传统机械分度头，操作方便，分度精度高。 三、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 熟悉课题、调研、收集资料 第 12 周 2 方案设计、论证 第 35 周 3 总体设计、机械设计计算 第 67 周 4 绘制装配图、主要零件工作图 第 810 周 5 撰写说明书、翻译资料 第 1114 周 6 准备答辩 第 15 周 7 8 四、应收集的资料及主要参考文献 1床数控改造设计与实例（第一版），机械工业出版社， 2001， 2械工程及自动化简明设计手册（下册）（第二版），机械工程出版社， 2000， 3. 吴振彪主编 ,机电综合设计指导 (第一版 )，中国人民大学出版社， 2001， 4数控机床，机械工业出版社（第二版） 2000， 5俊明主编，机床数控技术（第二版），哈尔滨工业大学出版社， 2001， 6控机床及应用 (第一版 )，高等教育出版社， 1999， 7建君主编，现代数控机床 (第一版 )，化学工业出版社 2000， 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）评阅表 学号 2008963332 姓名 罗 仲 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 锯片刀具工具磨床分度工作台的设计 评价项目 评 价 内 容 选题 现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的； 量是否适当； 研、社会等实际相结合。 能力 合归纳资料的能力； 究方 法和手段的运用能力； 论文 （设计）质量 述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范； 无观点提炼，综合概括能力如何； 无创新之处。 综 合 评 价 该生选题符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；立论 正确，论述充分，结构严谨合理；设计、计算、分析处理科学；图表图纸完备、整洁、正确，引文规范；体现该生具有一定的查阅文献、综合归纳资料的能力和有综合运用知识的能力，以及一定的设计研究能力。 评阅人： 2012 年 5 月 28 日 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： 2008963332 姓名： 罗仲 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书 ） 35 页 图 表 2. 5 张 论文（设计）题目： 锯片刀具工具磨床的分度工作台的 内容提要 ： 本毕业设计研究磨床分度工作 台，以端齿盘作为分度定位机构的液压式数控分度工作台的工作原理和机械结构的设计和计算部分，设计思路是先原理后结构，先整体后局部。 目前端齿盘为分度定位机构的液压式数控分度工作台广泛运用于数控机床和加工中心上。它的总发展趋势是： 1）在规格上向两头延伸，即开发小型和大型分度工作台。 2）在性能上研制以钢为主的齿轮、齿盘，大幅度提高分度工作台的承载能力。 3）分度定位装置不断提高分度工 作台分度时的定位精度。 指导教师评语 指导教师： 年 月 日 答辩简要情况及评语 答辩小组组长： 年 月 日 答辩委员会意见 答辩委员会主任： 年 月 日 目 录 第 1 章 绪 论 . 1 回转工作台的主要种类及特点概述 . 1 国内外研究现状 . 2 分度工作台的发展趋势 . 3 场前景 . 3 展趋势 . 3 课题研究的内容 . 3 第 2 章 分度工作台总体方案设计 . 5 分度工作台原理设计 . 5 分度工作台的主要组成结构 . 6 分度工作台的控制系统方案 . 6 第 3 章 分度工作台部件设计 . 8 作台的设计 . 8 作台的设计 . 9 动比设定 . 9 度精度 . 10 进电机选择 . 10 进电机启动力矩计算 . 11 进电机最大转速 . 12 进电机最大频率 . 12 进电机型号 . 12 轮传动设计 . 12 轮的材料及类型 . 13 齿面接 触疲劳强度设计尺寸 . 13 定齿轮的主要参数与主要尺寸 . 14 核齿根弯曲疲劳强度 . 15 杆传动设计 . 16 杆传动类型 . 16 轮蜗杆的材料 . 17 齿面接触疲劳强度设计 . 17 轮蜗杆主要参数与几何尺寸 . 18 核蜗轮轮齿弯曲疲劳强度 . 19 杆传动温度计算 . 20 的设计 . 21 杆轴的设计 . 21 杆轴的计算 . 21 键联接的选择 . 24 联接的 类型 . 24 联接的尺寸 . 25 联接 的强度验算 . 25 承的选择 . 26 承的类型 . 26 承的尺寸 . 27 承的密封装置 . 27 轴器的选择 . 27 轴器的类型 . 28 轴器的尺寸 . 29 第 4 章 总 结 . 30 致 谢 . 31 参考文献 . 32 锯片刀具工具磨床分度工作台设计 摘要 ： 分度回转工作台是机械加工中常用的机床附件，用于镗床，铣床，钻床等需要多面转位加工的工件。传统分度回转工作台操作不便，而且分度只限于某些规定的角度 ,难以满足一些特殊分度工件的加工要求。本课题利用单片机控制技术、步进电动机控制技术对分度回转工作台进行了数控化改造，设计了一种自动分度回转工作台。它以单片机为控制核心，通过控制脉冲分配器向步进电机 发送脉冲 , 驱动步进电动机带动蜗轮蜗杆实现对工件的回转分度， 相对于传统机械分度头，操作方便，分度精度高。 关键词 ： 锯片刀具工具磨床；分度工作台；液压驱动；齿轮 s In is in of to of of it is to of to C of an CU to by to to to of as to of 1 第 1 章 绪 论 回转工作台的主要种类及特点概述 带有可转动的台面、用以装夹工件并实现回转和分度定位的机床附件，简称转台或第四轴。转台按功能的不同可分为通用转台和精密转台两类。 （ 1）通用转台 通用转台是镗床、钻床、铣床和插床等重要附件，用于加工有分度要求的孔、槽和斜面，加工时转动工作台，则可加工圆弧面和圆弧槽等。通用转台按结构不同又分为水平转台、立卧转台和万能转台。 1） 水平转台： 在圆台面上有工件定位用的中心孔和夹紧用的 T 型槽 。台面外圆周上刻有 360的等分刻线。台面与底座之间设有蜗杆 蜗杆传动） ,速比为90:1 或 120:1，用以传动和分度 ,蜗杆从底座伸出的一端装有细分刻度盘和手轮。转动手轮即可驱动台面，并由台面外圆周上的刻度（以度为单位）与细分刻度盘读出旋转角度。分度精度一般为 60。水平转台的蜗杆伸出端也可用联轴器与机床传动装置联接，以实现动力驱动。 2）立卧转台： 底座有两个相互垂直的安装基面，使台面既可水平也可垂直放置。 3）万能 转台： 台面可以在 0 90范围内倾斜任意角度 , 使工件在空间的任何角度都能准确调整。回转工作台。 （ 2）精密回转工作台（ 精密转台用于在精密机床上加工或角度计量。常见的有光学转台、数显转台和超精密端面齿盘转台。 1）光学转台： 主轴上装有玻璃或金属精密刻度盘，经光学系统将刻度细分、放大，通过目镜或光屏读出角度值。 2）数显转台： 转台主轴上装有精密圆光栅或圆感应同步器，由数字显示装置读出角度值。上述两种精密转台的分度精度最高可达 1。 3）超精密端面齿盘转台： 利用 一对经过精密对研的 1440 齿、 720 齿或 360 齿的端面齿盘分度定位 ,其分度精度最高可达 作精密角度计量用。 2 国内外研究现状 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。 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。 我国数控机床附件产品水平较国外低主要表现在 : 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 200控回转工作台最高转速可达88r/国内的只有 12 16r/ 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。 我国数控机床附件产品可以说还处在一个发展阶段，品种、规格、可靠性等方面还需要有一个完善的过程，还远远没有达到成熟的程度。因此作为国家应该给予一定的扶持，作为企业应在适应市场需要、加大产品的开发力度、提高装备水平、采用新材料 、新工艺、新技术方面多下工夫。我国高档数控制造水平达到或接近国际水平，在制造手段上已逐步完善并已有颇具实力的开发生产能力，建立起不同程度的拥有一定规模的数控机床生产基地。数控机床正朝着高精度、高效率、高自动化、全功能的机电一体化方向发展。 3 分度工作台的发展趋势 场前景 随着我们制造业的发展，数控转台将会越来越多的被应用，以扩大加工范围，提高生产率。估计近几年要求转配数控转台的机床将会大幅度增长。预计未来几年，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，特别是那些国家行业政策鼓励振兴和发展的装备行业。作为装备制造业的母机，普通加工机床将获得年均 15%右的稳定增长。 展趋势 目前回转工作台已广泛应用于组合机床、数控机床和加工中心上，它的总发展趋势主要体现为： 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涡轮，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。 课题研究的内容 随着数控技术不断发展与提高，使机床 主机对配件要求与依赖都越来越高。机床配件技术发展间接决定了机床主机发展水平，专业化发展方向成为我国机床配件业总体发展趋势。为了缩小与国外工业大国差距，我们各大机床厂应全力配合，企业本身要加快技术改革步伐，积极自主创新，并且勇于与国外企业多多学习。企业应该努力学习国际先进机床技术，全面开展创新工作，企业高层也应该鼓励并且大力支持机床配件创新，从而使我们机床配件业越做越强。 本毕业设计研究 床分度工作台，以端齿盘作为分度定位机构的液压式数控分度工作台的工作原理和机械结构的设计和计算部分，设计思路是先原 理后结构，先整体后局部。 目前端齿盘为分度定位机构的液压式数控分度工作台广泛运用于数控机床和加工中心上。它的总发展趋势是： 1）在规格上向两头延伸，即开发小型和大型分度工作台。 2）在性能上研制以钢为主的齿轮、齿盘，大幅度提高分度工作台的承载能力。 3）分度定位装置不断提高分度工作台分度时的定位精度。 4 在各种数控机床和其他机械的制造中，数控端齿盘分度工作台等分度装置的应用十分广泛。近些年来，随着数控技术的不断进步、自动化程度的普遍提高，组合机床、数控车床、数控铣床的生产和应用日益广泛，对高精度、高效率的分度 装置的需求也越来越大。随着我们制造业的发展，为了适应不同的产品加工要求，扩大加工范围，分度工作台也将在一定范围内得到运用。 5 第 2 章 分度工作台总体方案设计 随着人类生活的物质要求不断提高和人类社会的不断发展，越来越复杂的零件被设计运动到各个领域。所以对加工它们的机床提出了更高的要求，同样对分度工作台能实现工件的多工位加工功能提出了较高的要求，以满足工件的加工要求。本设计的分度工作台为液压式数控式，作为 功能与磨床加工功能密切相关 。 在分度工作台总体设计关键是要确定工作台的参数，回转工作台最主要的参数为工作台尺寸等，根据确定的零件的典型零件进行选择。工作台尺寸是回转工作台的主参数，主要取决于典型零件的外廓尺寸、装夹方式等。应选比典型零件稍大一些的工作台，以便留出安装夹具所需的空间，还应考虑工作台的承载能力，承载能力不足时应考虑加大工作台尺寸，以提高承载能力。 分度工作台原理设计 工作台工作原理是采用单片机控制步进电机带动工作台回转，通过键盘和显示屏幕发送指令给单片机，控制脉冲分配器向步进电机发送脉冲，步进电机直接带 小齿轮，大齿轮在蜗轮轴上，经过蜗轮轮杆运动传动后，将工作台分度到设定好的角度。 自动回转分度主要由两部分组成，工作台传动系统部分和控制系统部分。传动系统部分主要由步进电机、齿轮副传动和蜗杆传动组成；工作台控制系统部分主要由单片机、键盘显示屏、 I/O 接口芯片和驱动器组成。工作台总体框图见图 2 图 作台总体框 6 分度工作台的主要组成结构 分度回转工作台 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。 整个传动系统由，步进电机 、轴、齿轮副、蜗轮蜗杆和工作台组成。 图 2动分度回转工作台 。它的 回转 、分度转位和定位锁紧都是由给定的指令进行控制的。工作台的运动是由伺服电动机，经齿轮减速后由 蜗轮蜗杆带动工作台回转分度。 图 1）工作台箱体； 2）回转工作台； 3）步进电机； 4）齿轮传动； 5）调整套；6）圆锥滚子轴 承； 7）深沟球轴承； 8）蜗轮轴； 9）蜗杆传动。 工作台回转分度工作时候，由控制系统发送指令给步进电机，步进电机带动齿轮副转动，由大齿轮带动蜗轮轴回转，并由蜗轮带动工作台回转分度；工作台停止时，通过蜗轮蜗杆的自锁和步进电机的自锁保证工作台的自锁。 分度工作台的控制系统方案 工作台控制系统电路由单片机主控电路、 I/O 扩展电路、步进电机接口电路和键盘显示电路组成。工作台控制系统元件主要单片机，外部 I/电隔离，功率放大，键盘，显示屏和驱动器等组成。由键盘输入参数， 7 通过 I/O 接口芯 片到进行单片机处理，然后一面通过 I/O 芯片输出到显示屏，另一面输出通过光电隔离与功率放大到驱动器，再由驱动器驱动步进电机。控制系统硬件结构如图 图 2制系统硬件结构 8 第 3 章 分度工作台部件设计 作台的设计 分度回转工作台箱体起着支承并包容各种传 动零件，如齿轮、轴、轴承等，使它们能够保持正常的运动关系和运动精度。箱体还可以储存润滑剂，实现各种运动零件的润滑。安全保护和密封作用，使箱体内的零件不受外界环境的影响，又保护机器操作者的人生安全，并有一定的隔振、隔热和隔音作用。使机器各部分分别由独立的箱体组成，各成单元，便于加工、装配、调整和修理。改善机器造型，协调机器各部分比例，使整机造型美观。 自动分度回转工作台主要用于磨床等需要多面转位加工的工件，是机械加工中常用的机床附件，因此尺寸不易过大，要能配合机床的使用。考虑箱体内零件的布置及与机床上的工件关 系，设计尺寸图 示： 自动分度回转工作台尺寸：长 宽 高 550 500 160作台右端盖部分尺寸：长 宽 高 240 50 160 作台尺寸 分度回转工作台的箱体蜗轮设计，考虑到蜗杆传动的装卸，设计成上端放置蜗轮，在蜗轮上面放置 回转工作台，而蜗轮由蜗轮上的轴与箱体用轴承固定。蜗轮箱体布置如 所示。 9 图 动分度回转工作台箱体图 自动分度回转工作台的蜗杆及轴的设计，考虑蜗杆轴的拆卸不便，将箱体后方和右边放置蜗杆轴与蜗轮配对。蜗杆箱体布置如图 示。 图 动分度回转工作台箱体图 作台的设计 动比设定 系统要实现的参数：工作台回转速度最大为 20度 /秒， 总传动比为各级传动比 1i 、 2i 的乘积，即 21i 分配总传动比，即各级传动如何取值，是设计中的重要问题。传动比分配 10 得合理，可使传动装置得到较小的外廓尺寸或较轻的重量，以实现降低成本和结构紧凑的目的；也可以使传动零件获得较低的圆周速度以减小动载荷或降低传动精度等级；还可以得到较好的润滑条件。 要同时达到这几方面的要求比较困难，因此应按设计要求考虑传动比分配方案，以满足某些主要要求。 为了保证工作台分度精度，传动比需要很大，同时为了保证结构尺寸，将蜗杆传动比设定在 120，齿轮传动比设定为 3，即传动系统的总传动比为 360。 大回转速度 工作台最大回转速度为 20度 /秒；即： r a d / 作台蜗轮 r / 2036 0n 蜗轮蜗轮 根据系统总传动比为 360，可得 r / 蜗轮电机 n 度精度 工作台的分度精度保 证主要靠步进电机的转速和系统的总传动比来确定，工作台分度精度为 蜗轮最小的转动单位为 统的总传动比为 360，即 可得步进电机最小分度精度为 90度，即步进电机每次回转的度数为 90度的倍数。 进电机选择 步进电动机是专门工厂批量生产的标准部件，设计时要选出具体型号以购置。选择步进电动机包括确定型号、结构、步距角、功率和转速，并在产品目录中查出其尺寸和型号。 步进电动机又称脉冲电动机或为阶跃电动机，步进电机有三大部分组成：步进电动机本体，步进电动机控制器及步进电动机驱动器。如图 示。 选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。应使步距角和机械系统匹配， 11 这样可以得到工作台所需的脉冲当量。 图 进电机 进电机启动力矩计算 步进电机选用三相步进电动机，初选步进电机步距角 b=3。 设步进电机等效负载力矩为 T，负载力为 P，根据能量守恒原理，电机做的功与 负载力做的功有如式（ 系： 式（ 式中 电机转角； S 转动部件的相应位移； 机械传动效率。 若取 = b，则 S= b，且 P= （ G+ 所以 ）（ 式（ 式中 G 转动部件负载， N； W 转动部件重量， N； 与中立方向一致的作用在转动部件上的负载力， N； 摩擦系数； b 步进电机步距角， T 电机轴负载力矩， N 取 = =00N。 325 810302 1075 810702 可求得 . ）（不考虑启动时运动部件的惯性影响，启动力矩为 （ =10N m（取安全系数 12 步进电机为三相六拍的电机 . 6 T mm a x 进电机最大转速 根据工作台最大转速 r/工作台与系统总传动比 i=360，可得 1 2 0 0 r / m 电机 所以，步进电机的选择的最大转速 1 2 0 0 r / m m a x 电机电机 进电机最大频率 根据步进电机的步距角 3b 与步进电机最大转速 s/电机 ，可得 s te p / 电机f 所以步进电机选择最高的频率 s te p / a x 电机电机 进电机型号 由于步进电机步距角 3b ，步进电机最高转速 1 2 0 0 r/m a 电机 ，步 进 电 机 最 高 频 率 s te p /a x 电机f ， 步 进 电 机 最 大 转 m a x ，选择的步进电机型号参数如表 表 型号 主要技术参数 外形尺寸 /量/(步距角/( ) 保持转矩 / N 数 电压/V 电流/A 外径 长度 轴径 130 12 3 27 3 100 168 22 10 轮传动设计 齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传 递动力和运动的机械传动。按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮 13 传动。具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。齿轮传动是指用主、从动轮轮齿直接、传递运动和动力的装置。在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递相对位置不远的两轴之间的运动和动力。 齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达 300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合 传动会产生噪声。 根据两轴的相对位置和轮齿的方向，可分为以下类型：圆柱齿轮传动；锥齿轮传动和交错轴斜齿轮传
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