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机械-毕业设计正文、结论、参考文献标准格式.doc

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本科毕业设计(论文)第37页共38页1引言数控铣床今后将向中高挡发展,中档采用普及型数控刀架配套,高档采用动力型刀架,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加。但是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,它常被使用于卧式的镗床和加工中心上,可提高加工效率,完成更多的工艺,它主要由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作台等部分组成,并可进行间隙消除和蜗轮加紧,是一种很实用的加工工具。1.1研究数控回转台的意义大型飞机、轿车生产线、重型船舶柴油机这些各行各业关键装备的加工制造,都要依靠高档数控机床和基础制造装备来完成。这些行业要提高产品的性能和质量、降低成本、缩短生产周期等。

都受到了高档数控机床和基础制造装备这些“工作母机”的水平制约。高档数控机床和基础制造装备是实现制造技术和工业现代化的基石,其性能、质量和拥有量已成为当今衡量一个国家工业化水平及综合国力的重要标志。世界装备制造业强国无不重视控制高端制造装备这一产业制高点,重视用高技术优化提升传统装备制造业,支撑高端制造,保持产业优势,这也从一个侧面证明,大力发展高档数控机床与基础制造装备,具有全局性、战略性的意义。随着生产力水平的发展,数控技术越来越广泛的应用于各个领域。数控机车是数控技术最普遍的应用。数控回转工作台是一种可以实现圆周进给和分度运动的工作台,它常被使用于卧式的镗床和加工中心上,可提高加工效率。

完成更多的工艺,它主要由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作台等部分组成,并可进行间隙消除和蜗轮加紧,是一种很实用的加工工具。本课题主要介绍了它的原理和机械结构的设计。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。数控回转台的出现必将给数控机床带来质的飞跃,从而加工出加工难度大,精度要求高的零件,为高科技产品的制造奠定坚实的基础,这也必将把机械制造业的发展推向高潮。1.2数控回转台的国内现状从20世纪中叶数控技术出现以来,数控机床给机械制造业带来了性的变化。

数控加工具有如下特点:加工柔性好,加工精度高,生产率高,减轻操作者劳动强度、改善劳动条件,有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品,适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。进入21世纪,我国经济与国际全面接轨,进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机,也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力。

加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步,数控机床的应用范围还在不断扩大,并且不断发展以更适应生产加工的需要。随着电控技术的发展,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。回转轴直接驱动的数控回转工作台已经出现,完全改变了传统回转工作台的结构,回转速度及精度要比传统的机械结构高得多。我国数控机床附件产品的水平与10年前相比,应该说有了非常大的提高。当时研发此类产品主要是参照国外产品,也有引进技术生产的。首先是从动力卡盘、分度类数控附件、数控刀架几个产品开始的。近20年的发展,品种不断完善,主要性能和可靠性方面提高较大。

我国生产的数控机床附件产品应该说满足中低档数控机床的配套需求没有问题,但在为高档数控机床配套的机床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。1.3数控回转台的发展趋势数控机床及由数控机床组成的制造系统以其卓越的柔性自动化的性能、高效而可靠的生产效率、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能,充分显示出它是改造传统产业、构建先进的数字化企业的重要基础制造装备。因此,数控技术已成为先进制造技术中的一项核心技术,随着用户需求的多样化和市场竞争激剧化。

促进数控技术的加速发展。高精度,高效率,数字化和智能化,复合化和集成化这是其未来发展趋势。开放式数控系统是数控系统发展的必然趋势。随着计算技术、信息技术、网络技术的迅速发展,开放式数控系统的优越性已被越来越多的系统制造商、设备制造商和用户所认识和欢迎,。它满足了目前技术、市场、生产组织等多方面快速变化对数控系统的柔性和通用性提出的要求,为将来车间自动化向更高层次的集成提供了广阔的前景,极大地提高了制造业的世界市场竞争能力。1.4数控回转台的种类以及各自的优缺点加工中心的回转工作台分为数控分度台和数控转台,它们适用不同的场所,各自有不同的特点。数控分度台通常只能完成整数度数的分度,如5的整数倍、1的整数倍等,不能实现连续分度,但以分度精度高、生产装配简单的优点,在加工中心的回转工作台中占有很高的比例。

数控转台因定位精度低、精度保持性差,生产、调试,使用复杂等不利因素,在加工中心中较少使用。但在一些具有空间曲面零件(如一些刀具、空间滚子凸轮等)的加工则必须使用数控转台。为此,我们必须掌握数控转台的典型结构及其对分度定位精度的影响。按照数控机床驱动系统的分类方法,数控回转工作台也分为点值控翻和连续控制,或可分为开环何船控制,闭环伺服控制和半闭环伺服控制等。开环伺服控制系统的回转工作台,其运动精度和分度定位主要取决于传动链(主要是蜗轮副)的制造、安装精度。因此,要达到高的分度定位精度比较困难。对于闭环伺服控制系统的回转工作台,其分度定位精度,主要取决于角度位置反馈测量元件的分辨率和制造精度。对于半闭伺服控制系统的回转台。

其分度定位精度也和开环伺服控制系统一样取决于伺服传动链的传动精度但如果精定位是由非传动的机械(如定位销或端面齿盘等)保证,则分度精度取决于所采用的机械定位元件的制造精度。2数控回转工作台的原理与应用数控机床的圆周进给由回转工作台来完成,可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,从而可加工出各种球、圆弧曲线等。回转工作台可以实现精确的自动分度,从而扩大了数控机床的加工范围。2.1数控回转工作台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。数控回转台的进给、分度转位和定位锁紧

工作台的运动是由步进电机经减速器﹑蜗轮蜗杆来完成的。数控回转工作台的定位精度主要取决于蜗杆副的传动精度,因而必须采用高精度蜗杆副。在半闭环控制系统中,可以在实际测量工作台静态定位误差之后,确定需要补偿角度的位置和补偿的值,记忆在补偿回路中,由数控装置进行误差补偿。在全闭环控制系统中,由高精度的光栅尺发出工作台精确到位信号,反馈给数控装置进行控制。回转工作台设有零点,当它作回零运动时,先用挡铁压下限位开关,使工作台降速,然后由圆光栅或编码器发出零位信号,使工作台准确地停在零位。数控回转工作台可以作任意角度的回转和分度,也可以作连续回转进给运动。数控转台和分度工作台没有多大区别,但在结构上具有一系列的特点。

由于数控回转台能实现伺服进给运动,所以他在结构上和数控机床的进给伺服机构有许多共同之处。不同点是进给伺服机构实现直线伺服进给运动,而数控回转台实现的是圆周伺服进给运动。数控回转台分为开环﹑闭环﹑半闭环三种类型。开环﹑闭环﹑半闭环数控转台结构大致相同,区别在于:开环数控转台没有转动角度的测量元件,并由步进电机驱动。闭环和半闭环数控转台由交流伺服电机驱动,有转动角度的测量元件(圆光栅或圆感应同步器),所测量的结果反馈回去与指令值进行比较,按闭环原理进行工作,使转台定位精度更高。半闭环数控转台利用伺服电机轴端带的旋转变压器或脉冲编码盘,直接反馈的是电机轴的转速和角位移,进行半闭环控制。回转工作台是数控铣床﹑数控镗床﹑加工中心等数控机床不可缺少的重要部件。

其作用是按照控制装置的信号或指令作回转分度或连续回转进给运动,以使数控机床完成指定的加工工序。常用的回转工作台有数控回转工作台和分度工作台。数控回转工作台是金属切削机床配套装置,用于实现一个旋转坐标轴,具有分度和连续圆周进给功能,定位锁紧功能。本课题除具备一般数控回转台所具有的接受来自数控系统控制指令的功能外,还能够与主机工作台一个直线机械位移联动的功能。数控回转台的发展在机械行业十分有意义,国家应大力发展。2.2设计准则我的设计过程中,本着以下几条设计准则:1)创造性的利用所需要的物理性能2)分析原理和性能3)判别功能载荷及其意义4)预测意外载荷5)创造有利的载荷条件6)提高合理的应力分布和刚度7)重量要适宜8)应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸9)根据性能组合选择材料10)零件与整体零件之间精度的进行选择11)功能设计应适应制造工艺和降低成本的要求2。

3主要技术参数(1)回转半径:255mm(2)重复定位精度:0.005mm(3)步进电机步距角:0.9(4)回转台脉冲当量:1秒/脉冲(5)总传动比:3100(6)最大承载重量:100㎏2.4本章小结主要简单介绍毕业设计题目(数控回转工作台),包括其性能和工作原理,大致的结构和一些主要参数,使我们对其有个初步了解。3数控回转工作台的结构设计3.1传动方案的确定3.1.1驱动方式的选择由于数控回转台的控制精度要求较高且工作功率不大,动力源应选择微特电机,可以选择步进电机或伺服电机,经过分析,我选择步进电机85BYGH201.步进电机是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件。

每当输入一个电脉冲时,它便转过一个固定的角度,这个角度称为步距角β,简称为布距。脉冲一个一个地输入,电动机便一步一步地转动,步进电机便因之而命名。步进电机的位移量与输入脉冲数严格成比例,这就不会引起误差的积累,其转速与脉冲频率和步距角有关。控制输入脉冲当量﹑频率及电动机各相绕组的接通次序,可以得到各种需要的运行特性。尤其是当与其他数字系统配套时,它将体现出更大的优越性,因而,广泛地用于数字控制系统中。步进电机和一般旋转电机一样,分为定子和转子两大部分。定子由硅钢片叠成,装上一定相数的控制绕组,由环形分配器送来的电脉冲对多相定子绕组轮流进行励磁;转子用硅钢片叠成或用软磁性材料做成凸极结构。步进电机工作原理。

其实就是电磁铁的工作原理,如图所示:由环形分配器送来的脉冲信号,对定子绕组轮流通电。通电顺序为A-B-C-A时,转子便按顺时针方向一步一步转动。每换接一次,则转子前进一个步距角。电流换接三次,磁场旋转一周,转子前进一个齿距角。步进电机的分类方式很多,常见的分类方式有按产生力矩的原理、按输出力矩的大小以及按定子和转子的数量进行分类等。根据不同的分类方式,可将步进电机分为多种类型:我选择的步进电机85BYGH201参数如下:步距角0.9/1.8相数4电压2.8额定电流4电阻0.7电感2.8(mh)静转矩50(kg.cm)定位转矩45重量3.5(kg)机身长113mm出轴长37mm3。

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