HMC40d高速臥式加工中心回轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

HMC40d高速臥式加工中心回轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)臥式加工中心通常是體積大、動(dòng)作慢且適合單機(jī)加工，嚴(yán)重影響廠房內(nèi)部布局及整體加工效率，為開拓高端市場(chǎng)，增加零件加工種類范圍，自主設(shè)計(jì)研發(fā)小型高速臥式加工中心，占地小，整機(jī)吊裝，高速動(dòng)作節(jié)拍快，適合與其他設(shè)備組成生產(chǎn)線批量加工，為滿足整機(jī)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)研發(fā)可給自動(dòng)液壓夾具中心通油的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，機(jī)械零件全部自制，自主安裝調(diào)試，性能可靠。.加工中心整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，加工中心總體設(shè)計(jì)布局為縱、橫T字形床身，立柱橫向移動(dòng)，滑板上下移動(dòng)，主軸箱前后移動(dòng)，具有剛性良好、受力均勻、熱平衡性好和精度穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，具體結(jié)構(gòu)尺寸及性能參數(shù)見表1。圖1加工中心整機(jī)外觀表1機(jī)床技術(shù)參數(shù)表整機(jī)外觀長/mm4300整機(jī)外觀寬/mm2200TOC\o"1-5"\h\z整機(jī)外觀高/mm 2700X軸行程/mm 600Y軸行程/mm 500Z軸行程/mm 450B軸(°) 1x360三軸加速度/(m/min) 60.工作臺(tái)結(jié)構(gòu)及原理設(shè)計(jì)(1)工作臺(tái)整體結(jié)構(gòu)圖2所示為傳統(tǒng)工作臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，工作臺(tái)采用四點(diǎn)接觸球軸承支撐實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)動(dòng)作，心軸中只有兩路油路，用于工作臺(tái)板的升起下降及鎖緊，無法實(shí)現(xiàn)液壓油液從工作臺(tái)底部經(jīng)過工作臺(tái)中心通向夾具。

夾具用油臺(tái)板升降及夾具進(jìn)油口圖2傳統(tǒng)工作臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)1一夾具用油臺(tái)板升降及夾具進(jìn)油口圖2傳統(tǒng)工作臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)1一工作臺(tái)板2一定心套3一旋轉(zhuǎn)格萊圈4一上齒盤5一下齒盤6—轉(zhuǎn)臺(tái)軸承7—活塞8—液壓缸9—液壓缸端蓋10一蝸輪11一心軸12一底座13—蝸桿全新設(shè)計(jì)牙盤式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)如圖3所示。鎖緊用油曲通路）圖3全新設(shè)計(jì)工作臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理1—定位板2—工作臺(tái)板3—定心套4—旋轉(zhuǎn)格萊圈5—上齒盤6—下齒盤7—轉(zhuǎn)臺(tái)軸承8—活塞9—液壓缸10—液壓缸端蓋11—蝸桿12—心軸13一蝸輪14—底座B軸電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器與蝸桿相連，驅(qū)動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸輪與液壓缸通過螺栓剛性聯(lián)接，液壓缸與活塞可沿軸向相對(duì)移動(dòng)，之間通過8個(gè)銷軸導(dǎo)向相連，當(dāng)液壓油進(jìn)入液壓缸升起腔后，液壓缸將工作臺(tái)板頂起，上齒盤跟隨臺(tái)板浮起并與下齒盤分離，工作臺(tái)板即可執(zhí)行旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，在推力/向心角接觸球軸承YRT200的協(xié)助下，液壓缸通過銷軸帶動(dòng)活塞和工作臺(tái)板旋轉(zhuǎn)，達(dá)到預(yù)定角度后，液壓缸升起腔油液排出，同時(shí)下降腔進(jìn)入液壓油液，帶動(dòng)工作臺(tái)板下降，最后上下齒盤完好嚙合，并用液壓油持續(xù)輸出壓力，保證臺(tái)板定位準(zhǔn)確，其主要技術(shù)參數(shù)見表2。表2工作臺(tái)技術(shù)參數(shù)表臺(tái)面尺寸/（mmxmm） 400x400TOC\o"1-5"\h\z最大承重/kg 450B軸轉(zhuǎn)速/（r/min） 35通油壓力/MPa 6夾具油路數(shù)量 8最小分度（°） 1定位精度（"） ±2.5

重復(fù)定位精度（9（2）蝸輪和蝸桿傳動(dòng)副選用延長漸開線右旋蝸桿，材料為20CrMnTiH,表面滲碳淬火S0.7-1.1-HRC58-62，頭數(shù)1，模數(shù)3,法向齒形角15°，節(jié)徑60mm；配合蝸輪材料為ZQSn10-1,齒數(shù)85，節(jié)圓直徑255mm，蝸輪蝸桿中心距157.5mm，精度等級(jí)5-D。（3）液壓夾具通油心軸固定在底座上，夾具用油由心軸從液壓站輸送進(jìn)入工作臺(tái)內(nèi)，活塞與心軸間可相互轉(zhuǎn)動(dòng)，各油路間通過旋轉(zhuǎn)格萊圈密封，油液在活塞內(nèi)通過孔系進(jìn)入工作臺(tái)板內(nèi)，如圖3所示，活塞與工作臺(tái)板間采用O形圈密封，最終油液通過臺(tái)面進(jìn)入液壓夾具內(nèi)，再按照閥的動(dòng)作指令完成夾具對(duì)應(yīng)動(dòng)作。a）立體b)剖面圖4活塞內(nèi)部結(jié)構(gòu)孔系(4)設(shè)計(jì)參數(shù)核算如下所述。1)工作臺(tái)板浮起計(jì)算。工作臺(tái)質(zhì)量m1=148kg,浮起時(shí)帶起其他零件，質(zhì)量包含：上齒盤11.5kg,活塞20.5kg,液壓缸底蓋4kg,總質(zhì)量m2=40kg,工件最大質(zhì)量為載重m3=500kg,鼠牙盤浮起時(shí)，浮起部分的總質(zhì)量m0=m1+m2+m3=688kg,W=m0xg=6742N,活塞外徑D1=160mm,內(nèi)徑D2=120mm,系統(tǒng)油液壓力P=6MPa,F=P-A(A為有效截面積)，當(dāng)液壓缸浮起腔進(jìn)油時(shí)，活塞受到的液壓力F=Pn(D12-D22)/4=52778N,因?yàn)镕>W,所以，活塞大小及其液壓油的壓力符合要求，液壓缸設(shè)計(jì)合理。為了進(jìn)一步保證其浮起穩(wěn)定性，在管路上裝有減壓閥，調(diào)節(jié)管路壓力和工作臺(tái)升起速度及其穩(wěn)定性。2)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算。預(yù)選電動(dòng)機(jī)為西門子伺服電動(dòng)機(jī)型號(hào)為1FK7063-2AF71-1DG1：11/7.3Nm,具體參數(shù)是：額定轉(zhuǎn)速n=3000r/min,額定扭矩M=7.3Nm,功率P=2.3kW,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J0=14.7x10-4(kg-m2)o①工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)扭矩的計(jì)算：工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)，鼠牙盤浮起后，活塞內(nèi)油面與回轉(zhuǎn)座的零件接觸，摩擦系數(shù)為 0.0005，浮起零件產(chǎn)生的摩擦力最大為： f=6742x0.0005=3.37N,r={120+(160-120)/2}/2=70mm,摩擦力矩為：M1=fxr=0.23N-m,折算到電動(dòng)機(jī)上的扭矩為：M2=M1xi=0.0027Mm(i=85,為蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比)，M>M2,所選電動(dòng)機(jī)滿足要求。②工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算：工作臺(tái)回轉(zhuǎn)部分及工件總的回轉(zhuǎn)慣量 J=m0x(112+122)/12=18.3(kg-m2)(11、12為臺(tái)面尺寸，參見表2)