第五組第四周第一次次作業(yè)

1、 數(shù)控安裝與調(diào)試一.工作臺的組成零件二.工作臺的選型與計算 小組成員：夏輝夏輝徐晗徐晗徐靜徐靜王銳王銳薛嘉瑋薛嘉瑋許冬梅許冬梅王徐榮王徐榮王永健王永健王熠蒞王熠蒞王艷輝王艷輝工作臺的組成零件驅(qū)動電機電機支承聯(lián)軸器前端軸承前端軸承座滾珠絲杠后端軸承后端軸承座導軌工作臺滾珠螺母工作臺的分類工作臺是數(shù)控機床的重要部件，為了提高數(shù)控機床的生產(chǎn)效率，擴大其工藝范圍，對于數(shù)控機床的進給運動除了沿坐標軸XYZ三個方向的直線進給運動之外，還需要有分度運動和圓周進給運動分度工作臺分度工作臺的結(jié)構(gòu)形式種類很多，從臺面的定位形式角度出發(fā)，可將其分為三大類：1.端齒盤式分度定位工作臺2.定位銷式分度工作臺1.端齒盤式

2、分度定位工作臺特點：端齒盤齒輪具有高的分度精度，能傳遞大扭矩。優(yōu)點：能進行高精度的結(jié)合分度，能正確進行自動對中，嚙合時不需要再找正中心，直線齒向?qū)τ谶x擇磨削砂輪的外徑自由度大，最后具有互換性，耐磨性好，經(jīng)濟效率高。缺點：制造困難且不能進行任意角度的分度分度轉(zhuǎn)位動作過程：1.工作臺的抬起2.回轉(zhuǎn)分度3.工作臺下降定位加緊分度轉(zhuǎn)位動作過程：1.當機床需要分度時，數(shù)控裝置就會發(fā)出分度指令，由電磁鐵控制液壓閥，使壓力油經(jīng)管道至分度工作臺中央的夾緊液壓缸的下腔，推動活塞上移，經(jīng)推力球軸承使工作臺抬起，上端面齒盤和下端面齒盤脫離嚙合，與此同時，工作臺向上移動的過程中，帶動內(nèi)齒圈向上移并與齒輪嚙合。2.工作

3、臺向上抬起時，推杠2在彈簧的作用下向上移動，使推杠1右移，松開微動開關(guān)D的觸頭，控制電磁閥使壓力油經(jīng)管道進入分度液壓缸的左腔內(nèi)，推動齒條活塞右移，與它相嚙合的齒輪逆時針轉(zhuǎn)動。3.當工作臺轉(zhuǎn)到預(yù)定位置，擋塊壓動推杠使開關(guān)E被壓下，控制電磁鐵使夾緊液壓缸上腔通入壓力油，活塞下移，工作臺下降2.定位銷式分度工作臺這種工作臺的定位元件由定位銷和定位套孔組成，圖這種工作臺的定位元件由定位銷和定位套孔組成，圖6-15所示為所示為自動換刀臥式數(shù)控銑鏜床的定位銷式分度工作臺的結(jié)構(gòu)。自動換刀臥式數(shù)控銑鏜床的定位銷式分度工作臺的結(jié)構(gòu)。分度工作臺面分度工作臺面1的兩側(cè)有長方形工作臺的兩側(cè)有長方形工作臺,在不單獨使用

4、分度工作臺在不單獨使用分度工作臺時，它們可以作為整體工作臺使用。時，它們可以作為整體工作臺使用。在分度工作臺在分度工作臺1的下方又八個均布的圓柱定位銷的下方又八個均布的圓柱定位銷7，在轉(zhuǎn)臺座，在轉(zhuǎn)臺座19上上有一個定位套有一個定位套6和一個供定位銷移動的環(huán)形槽。其中只有一個定和一個供定位銷移動的環(huán)形槽。其中只有一個定位銷位銷7進入定位套中，其它進入定位套中，其它7個定位銷都在環(huán)形槽中。定位銷之間個定位銷都在環(huán)形槽中。定位銷之間間隔間隔45，工作臺只能作二、四、八等分的分度運動。，工作臺只能作二、四、八等分的分度運動。精度要求：定位銷式分度工作臺的定位精度取決于定位銷和定位孔的精度，有時為了調(diào)頭

5、鏜孔，對最常用的相差180度同軸線孔的定位精度要求高些，而對其它角度定位精度要求可低些。定位銷和定位套的制造和裝配精度要求都很高，硬度的要求也很高，且耐磨性要好。動作過程：1.當機床需要分度時，數(shù)控裝置就會發(fā)出分度指令，使六個均布于固定工作臺圓周上的夾緊液壓缸8上腔中的壓力油流回油箱，活塞10被彈簧11頂起，分度工作臺處于放松狀態(tài).2.中央液壓缸15由管道16進油，使活塞14上升，通過止推螺釘13，止推軸套4，把止推軸承18向上抬起，頂在轉(zhuǎn)臺座19上，分度工作臺1用四個螺釘與轉(zhuǎn)臺軸2相連，而轉(zhuǎn)臺軸2用六角螺釘3固定在軸套4上，軸套4上移，通過轉(zhuǎn)臺軸使工作臺抬高。3.工作臺抬高之后發(fā)出信號使液壓

6、馬達驅(qū)動減速齒輪，帶動固定在工作臺下面的大齒輪9轉(zhuǎn)動，進行分度運動.回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺主要用于數(shù)控鏜床和銑床，其數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺主要用于數(shù)控鏜床和銑床，其外形和通用工作臺幾乎一樣；它的外形和通用工作臺幾乎一樣；它的功用功用是使工是使工作臺進行圓周進給，以完成切削工作，也可使作臺進行圓周進給，以完成切削工作，也可使工作臺進行分度。工作臺進行分度。圖圖1-1為自動換刀數(shù)控鏜床的回轉(zhuǎn)工作臺，為自動換刀數(shù)控鏜床的回轉(zhuǎn)工作臺， 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的外形和分度工作臺很相似，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的外形和分度工作臺很相似，但由于要實現(xiàn)圓周進給運動，所以其內(nèi)部結(jié)構(gòu)但由于要實現(xiàn)圓周進給運動，所以其內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有數(shù)控進給驅(qū)

7、動機構(gòu)的許多特點，區(qū)別在于具有數(shù)控進給驅(qū)動機構(gòu)的許多特點，區(qū)別在于數(shù)控機床的進給驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)的是直線運動，數(shù)控機床的進給驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)的是直線運動，而而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺實現(xiàn)的是旋轉(zhuǎn)運動數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺實現(xiàn)的是旋轉(zhuǎn)運動。數(shù)控回。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺分為轉(zhuǎn)工作臺分為開環(huán)開環(huán)和和閉環(huán)閉環(huán)兩種。兩種。 1蝸桿 2蝸輪 3、4夾緊瓦5小液壓缸 6活塞 7彈簧8鋼球 9支座 10光柵 11、12軸承開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺和開環(huán)直線進給機構(gòu)和開環(huán)直線進給機構(gòu)一樣，都可以用功率一樣，都可以用功率步進電機驅(qū)動。步進電機驅(qū)動。圖圖6-16各部件名各部件名1-偏心環(huán)偏心環(huán) 2、

8、6-齒輪齒輪 3-電動機電動機 4-蝸桿蝸桿 5-墊圈墊圈 7-調(diào)整環(huán)調(diào)整環(huán) 8、10-微動開關(guān)微動開關(guān) 9.11-擋快擋快 12、13-軸承軸承 14-液壓缸液壓缸 15-蝸輪蝸輪 16-柱塞柱塞 17-鋼球鋼球 18、19-夾緊瓦夾緊瓦 20-彈簧彈簧 21-底座底座 22-圓錐滾子軸圓錐滾子軸承承 23-調(diào)整套調(diào)整套 步進電機3的輸出軸的運動由齒輪2和六傳遞給蝸杠，蝸杠4的兩端裝有滾針軸承，左端為自由端，可以伸縮，右端有兩個角接觸球軸承，承受蝸杠的軸向力，蝸輪15下部的內(nèi)外兩面裝有夾緊瓦18和19，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的底座21上的固定支座24內(nèi)均部6個液壓缸14，液壓缸上腔進壓力油時，柱塞1

9、6向下移動，通過鋼球17推動夾緊瓦將蝸輪夾緊，從而將工作臺夾緊，實現(xiàn)精確定位。閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)和開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)和開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺大致相同臺大致相同 ，其區(qū)別在于閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)，其區(qū)別在于閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺有轉(zhuǎn)動角度的測址元件臺有轉(zhuǎn)動角度的測址元件 (圓光柵或圓感圓光柵或圓感應(yīng)同步器應(yīng)同步器 ）測址結(jié)果經(jīng)反饋與指令值進）測址結(jié)果經(jīng)反饋與指令值進行比較，行比較，按閉環(huán)原理進行工作，使轉(zhuǎn)臺分度精度按閉環(huán)原理進行工作，使轉(zhuǎn)臺分度精度更高。更高。圖圖2-2所使為閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)所使為閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)1-工作臺 2-鑲鋼滾柱導軌 3、4-夾緊瓦 5-液壓缸

10、6-活塞 7-彈簧 8-鋼球 9-光柵 10、11-軸承 12-蝸桿 13-蝸輪 14、16-齒輪 15-電機圖圖2-2 閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺工作臺的選型與計算模塊化的X-Y數(shù)控工作臺，通常由導軌座、移動滑塊、工作、滾珠絲杠螺母副，以及伺服電動機等部件構(gòu)成。其中伺服電動機做執(zhí)行組件用來驅(qū)動滾珠絲杠，滾珠絲杠螺母帶動滑塊和工作平臺在導軌上運動，完成工作臺在X、Y方向的直線移動。 由于工作臺的精度將直接影響到零件的加工精度，因此工作臺的選型與計算至關(guān)重要。下面舉例說明任務(wù)：設(shè)計一種供應(yīng)式數(shù)控銑床使用的X-Y數(shù)控工作臺，主要參數(shù)如下：1、立銑刀最大直徑的d=20mm；2、立銑刀齒數(shù)Z

11、=3;3、最大銑削寬度=20mm;4、最大背吃刀量=10mm;5、加工材料為碳素鋼活有色金屬。6、X、Y方向的脈沖當量=0.005mm;7、X、Z方向的定位精度均為mm;8、工作臺尺寸1320X320mm，加工范圍為680X330;9、工作臺空載進給最快移動速度：=2300mm/min;10、工作臺進給最快移動速度: =700mm/min； 機械傳動部件的選擇(1)絲杠螺母副的選用 伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運動，需要滿足正負0.20mm的定位精度，滑動絲杠副不能達到要求，因此選用滾珠絲桿副，滾珠絲桿副的傳動精度高、動態(tài)響應(yīng)快、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、效率高、預(yù)緊后可消除反向間

12、隙。軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊方式：選用墊片調(diào)隙式，這種方法結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、裝卸方便，適用于一般精度的機構(gòu) 滾珠絲杠的安裝：采用一端固定，一端游動的方式，因其壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速較高。2)導軌副的選用 要設(shè)計數(shù)控車床工作臺，需要承受的載荷不大，而且定位精度高，因此選用直線滾動導軌副，它具有摩擦系數(shù)小，不易爬行，傳動效率高，結(jié) 5 構(gòu)緊，安裝預(yù)緊方便好且精度保持性等優(yōu)點。 選滾珠導軌，適合用于導軌上運動部件重量小于200kg的機床，摩擦阻力小，制造容易，成本較低。3)伺服電動機的選用 任務(wù)書規(guī)定的定位精度也未達到微米級，空載最快移動速度也只有因此3000mm/min，故本設(shè)計不必采用高檔次的伺服電動

13、機，因此可以選用混合式步進電動機。以降低成本，提高性價比控制系統(tǒng)的設(shè)計 1）設(shè)計的X-Z工作臺準備用在數(shù)控車床上，其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有單坐標定位，兩坐標直線插補與圓弧插補的基本功能，所以控制系統(tǒng)設(shè)計成連續(xù)控制型。 2）對于步進電動機的半閉環(huán)控制，選用MCS-51系列的8位單片機AT89S52作為控制系統(tǒng)的CPU，能夠滿足任務(wù)書給定的相關(guān)指標。 3）要設(shè)計一臺完整的控制系統(tǒng)，在選擇CPU之后，還要擴展程序存儲器，鍵盤與顯示電路，I/O接口電路，D/A轉(zhuǎn)換電路，串行接口電路等。 4）選擇合適的驅(qū)動電源，與步進電動機配套使用。 導軌上移動部件的重量估算X向拖板(上拖板)重量為:重量:按重量=體積*材料

14、比重估算體積=長x寬x高=2200X320X40 =2200X320X40X10X7.8=2196N 材料選用鑄鐵，其密度為7.8X10kg/cm。 Y向拖板(下拖板) 重量估算為: 工作臺的重量為； W=1320X320X30XN=988N按照下導軌上面移動部件的重量來進行估算，包括夾具、工件、上層電動機、減速箱、滾珠絲杠副、導軌座等,估計重量約為300N；所以，其總重量為：2196+748+988+300=4200N塊承受工作載荷的計算及導軌型號的選取工作載荷是影響直線滾動導軌副使用壽命的重要因素。本例中的X-Y工作臺為水平布置，采用雙導軌、四滑塊的支承形式?？紤]最不利的情況，即垂直于臺面

15、的工作載荷全部由一個滑塊承擔，則單滑塊所受的最大垂直方向載荷為： 其中，移動部件重量4200N，外加載荷，代入式，得最大工作載荷=747+4200/4=1797N=1.8KNmaxGFF4查表根據(jù)工作載荷=1.8kN，工作臺面尺寸為，加工范圍為等數(shù)值，并考慮一定的余量；查表初選直線滾動導軌副的型號為KL系列，其中X向?qū)к墳镴SA-LG35型，長度2200mm，其額定動載荷，額定靜載荷；Y向?qū)к墳镴SA-LG20型，長度為760m m；其額定動載荷，額定靜載荷.距離額定壽命L的計算上述所取的KL系列導軌副的滾道硬度為60HRC，工作溫度不超過C，每根導軌上配有兩只滑塊，精度為4級，工作速度較低，

16、載荷不大。JSA-LG20系列所允許的靜載荷值 比JSA-LG35型更小，所以此處只需對JSA-LG20系列進行驗算即可。精度系數(shù)，載荷系數(shù)，代入下式，得距離壽命分別取硬度系數(shù)f=1.0，溫度系數(shù)f=1.00，接觸系數(shù)f=0.81，精度系數(shù)f=0.9，載荷系數(shù)f=1.5，得距離壽命：kmFCfffffLaWRCTH247150)(3max遠大于期望值50Km，故距離額定壽命滿足要求。 滾珠絲杠螺母副的計算與選型1.最大工作載荷Fm的計算:如前所述，在立銑時，工作臺受到進給方向的載荷（與絲杠軸線平行）Fx=2162N,受到橫向載荷（與絲杠軸線垂直）Fy=419N，受到垂直方向的載荷（與工作臺面垂

17、直）Fz=747N.已知移動部件總重量G=4200N，按矩形導軌進行計算，取顛覆力矩影響系數(shù)K=1.1，滾動導軌上的摩擦系數(shù)=0.005。求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：=1.12162+0.005(747+491+4200)N2405N 2.最大動工作載荷FQ的計算設(shè)工作臺在承受最大銑削力時的最快進給速度v=700mm/min，初選絲杠導程,則此時絲杠轉(zhuǎn)速。取滾珠絲杠的使用壽命T=15000h,代入,得絲杠壽命系數(shù)L0=126（單位為：106r）。查表，取載荷系數(shù),滾道硬度為60HRC時，取硬度系數(shù)fH=1.0，求得最大動載荷：NFffLFmHWQ14408303 初選型號根據(jù)計算出的最大動載

18、荷和初選的絲杠導程，選擇CM系列3205-5型滾珠絲杠副，為外循環(huán)插管埋入式反向器雙螺母預(yù)緊式，其公稱直徑為32mm，導程為5mm，循環(huán)滾珠為系列，精度等級取5級，額定動載荷為17998N，大于，滿足要求。 4 傳動效率的計算將公稱直徑 ,導程 ,代入 ，得絲杠螺旋升角 。 將摩擦角 ，代入 ,得傳動效率 。 mmd320)/(arctan0dPh)tan(/tan512o10%95mmPh55、剛度的驗算1、X-Y工作臺上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用“單推-單推”的方式。絲杠的兩端各采用-對推力角接觸球軸承，面對面組配，左、右支承的中心距約為a=2000mm；鋼的彈性模量 ;查表得滾珠直徑Dw=3