數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)樣本

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1、資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。 目 任 ????????????????? 1 體 構(gòu) ???????????????? 2 自 回 刀架的工作原理??????????? 2 主要 部件的 ????????????? 3 器控制部分的 ????????????? 13 參考文獻(xiàn)?????????????????? 20 一、 任

2、 目 : 數(shù)控 床自 刀架 PLC控制系 任 : 一臺(tái)四工位立式回 刀架 , 適用于 CA6132數(shù)控 床。要求 制自 回 刀架的機(jī)械 構(gòu) 。 推薦刀架所用 機(jī)的 定功率 90W, 定 速 1440r/min, 刀 要求刀架 的速度 20r/min 。 二、 體 構(gòu) 1、 減速 機(jī)構(gòu)的 資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。 普通的三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)因轉(zhuǎn)速太快 , 不能直接驅(qū)動(dòng)刀架進(jìn)行換 刀 , 必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臏p速。 根據(jù)立式轉(zhuǎn)位刀架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) , 采用蝸桿副減速時(shí)

3、最佳選擇。 蝸桿副傳動(dòng)能夠改變運(yùn)動(dòng)的方向 , 獲得較大 的傳動(dòng)比 , 保證傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性 , 而且具有自鎖功能 , 還能夠 實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的小型化。 2、 上刀體鎖緊與精定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 由于刀具直接安裝在上刀體上 , 因此上刀體要承受全部的切削 力, 其鎖緊與定位的精度將直接影響工件的加工精度。 本設(shè)計(jì)上刀 體的鎖進(jìn)玉定位機(jī)構(gòu)選用端面齒盤 , 將上刀體和下刀體的配合面 加工成梯形端面齒。 當(dāng)?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時(shí) , 上下端面齒相互嚙合 , 這時(shí)上刀體不能繞刀架的中心軸旋轉(zhuǎn) ; 換刀時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) , 抬起機(jī)構(gòu)使上刀體抬

4、起 , 等上下端面齒脫開(kāi)后 , 上刀體才能夠繞刀架中心軸轉(zhuǎn)動(dòng) , 完成轉(zhuǎn)位動(dòng)作。 3、 刀架抬起機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 要想使上、 下刀體的兩個(gè)端面齒脫離 , 就必須設(shè)計(jì)適合的機(jī)構(gòu)使 上刀體抬起。本設(shè)計(jì)選用螺桿 - 螺母副 , 在上刀體內(nèi)部加工出內(nèi)螺 紋 , 當(dāng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)蝸桿 - 渦輪帶動(dòng)蝸桿繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) , 作為螺母的上刀體要么轉(zhuǎn)動(dòng) , 要么上下移動(dòng)。 當(dāng)?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時(shí) , 上刀 體與下刀體的端面齒相互嚙合 , 因?yàn)檫@時(shí)上刀體不能與螺桿一起 轉(zhuǎn)動(dòng) , 因此螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使上刀體向上移動(dòng)。 當(dāng)端面齒脫離嚙合時(shí) , 上刀體就與螺桿一起

5、轉(zhuǎn)動(dòng)。 設(shè)計(jì)螺桿時(shí)要求選擇適當(dāng)?shù)穆菥?, 以便當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度 資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。 時(shí), 使得上刀梯與下刀體的端面齒能夠完全脫離嚙合狀態(tài)。 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖 , 詳細(xì)的裝配圖在圖紙上。 三、 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的工作原理 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的換刀流程如下圖。 圖上表示自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架在換刀過(guò)程中有關(guān)銷的位置。其中上部 的圓柱銷 2 和下部的反靠銷 6 起著重要作用。 當(dāng)?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時(shí) , 兩銷的情況如圖 A 所示 , 此時(shí)反靠銷 6 落在圓盤

6、 7 的十字槽內(nèi) , 上刀體 4 的端面齒和下刀體的端面齒處 于嚙合狀態(tài) ( 上下端面齒在圖中未畫出 ) 。 需要換刀時(shí) , 控制系統(tǒng)發(fā)出刀架轉(zhuǎn)位信號(hào) , 三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)正 向旋轉(zhuǎn) , 經(jīng)過(guò)蝸桿副帶動(dòng)蝸桿正向轉(zhuǎn)動(dòng) , 與螺桿配合的上刀體 4 逐漸抬起 , 上刀體 4 與下刀體之間的端面齒慢慢脫開(kāi) ; 與此同時(shí) , 上蓋圓盤 1 也隨著螺桿正向轉(zhuǎn)動(dòng) ( 上蓋圓盤 1 經(jīng)過(guò)圓柱銷與螺桿聯(lián) 接) , 當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)約 時(shí), 上蓋圓盤 1 直槽的另一端轉(zhuǎn)到圓柱銷 2 的 正上方 , 由于彈簧 3 的作用 , 圓柱銷 2

7、落入直槽內(nèi) , 于是上蓋圓盤 1 就經(jīng)過(guò)圓柱銷 2 使得上刀體 4 轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái) ( 此時(shí)端面齒已完全脫 開(kāi)) 。 上蓋圓盤 1、 圓柱銷 2 以及上刀體 4 在正轉(zhuǎn)的過(guò)程中 , 反靠銷 6 能夠從反靠圓盤 7 中十字槽的左側(cè)斜坡滑出 , 而不影響上刀體 4 尋找刀位時(shí)的正向轉(zhuǎn)動(dòng)。 上刀體 4 帶動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)到需要的刀位時(shí) , 發(fā)信盤上對(duì)應(yīng)的霍爾元 資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。 件輸出低電平信號(hào) , 控制系統(tǒng)收到后 , 立即控制刀架電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn) , 上蓋圓盤 1 經(jīng)過(guò)圓

8、柱銷 2 帶動(dòng)上刀體 4 開(kāi)始反轉(zhuǎn) , 反靠銷 6 馬上就會(huì)落入反靠圓盤 7 的十字槽內(nèi) , 至此 , 完成粗定位。此時(shí) , 反靠銷 6 從反靠圓盤 7 的十字槽內(nèi)爬不上來(lái) , 于是上刀體 4 停止轉(zhuǎn)動(dòng) , 開(kāi)始下降 , 而上蓋圓盤 1 繼續(xù)反轉(zhuǎn) , 其直槽的左側(cè)斜坡將圓柱銷 2 的頭部壓入上刀體 4 的銷空內(nèi) , 之后 , 上蓋圓盤 1 是下表面開(kāi)始與圓柱銷 2 的頭部滑動(dòng)。再次期間 , 上、 下刀體的端面齒逐漸嚙合 , 實(shí)現(xiàn)精定位 , 經(jīng)過(guò)設(shè)定的延時(shí)時(shí)間后 , 刀架電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn) , 整個(gè)換刀過(guò)程結(jié)束。 由于蝸桿副具有自鎖功能 , 因此刀架能夠穩(wěn)定地工作。 資料內(nèi)容僅供

9、您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。 蝸桿 - 渦輪減 銷連接 刀架電動(dòng)機(jī) 螺桿正轉(zhuǎn) 上蓋圓盤旋 上刀體抬起 霍爾元件觸 到位回答 上刀體旋轉(zhuǎn) 端面齒錯(cuò)開(kāi) 圓柱銷落入 蝸桿 - 渦輪減 反 靠 銷 反 刀架電動(dòng)機(jī) 螺桿反轉(zhuǎn) 刀架電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn) 延時(shí)鎖緊 刀架電動(dòng)機(jī) 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的換

10、 四、 主要傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì) 資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。 1. 蝸桿副的設(shè)計(jì)計(jì)算 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的動(dòng)力源是三相異步電動(dòng)機(jī)。 其中蝸桿與電動(dòng)機(jī)直聯(lián) , 刀架轉(zhuǎn)位時(shí)蝸輪與上刀體直聯(lián)。已知電動(dòng)機(jī)額定功率 =90W。, 額 定轉(zhuǎn)速 n1 =1440r/min, 上刀體設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速 n2 =20r/min, 則蝸桿副的 傳動(dòng)比 i= n1/ n2 =1440/20=72 。刀架從轉(zhuǎn)位到鎖緊時(shí) , 需要蝸桿反向 , 工作載荷不均勻 , 啟動(dòng)時(shí)沖擊較大 , 今要求蝸桿副的使用壽命

11、 Lh =10000h。 ( 1) 蝸桿的選型 GB/T10085-1988 推薦采用漸開(kāi)線蝸桿和錐面包絡(luò)蝸桿。本設(shè)計(jì) 采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 制造方便的漸開(kāi)線型圓柱蝸桿。 ( 2) 蝸桿副的材料 刀架中的蝸桿副傳動(dòng)的功率不大 , 但蝸桿轉(zhuǎn)速干 , 一次 , 蝸桿的材料選用 45 鋼, 其螺旋齒面要淬火 , 硬度為 45～55HRC,以提高其表面耐磨行 ; 蝸輪的轉(zhuǎn)速較低 , 其材料主要考慮耐磨性 , 選用 鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1, 采用金屬模制造。 ( 3) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 刀架中的蝸桿副采用閉

12、式傳動(dòng) , 多因齒面膠合或點(diǎn)蝕而失效。 因此 , 進(jìn)行載荷計(jì)算時(shí) , 先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) , 再按 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。 按蝸輪接觸疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)計(jì)算的公式 a ≥ 3 KT2 ( Z E Z P ) 2 [ H ] (4-1) 資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。 式中  a--  蝸桿副的傳動(dòng)中心距  , 單位  mm; K--  載荷

13、系數(shù)  ; T 2 --  作用在渦輪上的轉(zhuǎn)矩  , 單位  N.mm; Z E --  彈性影響系數(shù)  ,  單位  MP Z P --  接觸應(yīng)力  , [  H ]--  許用接觸應(yīng)力  ,  單位為  MPa。 從式中算出蝸桿副的中心距 a 之后 , 根據(jù)已知的傳動(dòng)比 i=72, 查表選擇一個(gè)合適的中心距 a 值, 以及相應(yīng)的蝸桿 , 蝸輪參

14、 數(shù)。 1) 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 蝸桿頭數(shù) Z1 =1, 蝸桿副的傳動(dòng)效率 =0.6, 由電動(dòng)機(jī)的額定 功率 P1 =90W, 能夠算出蝸輪傳動(dòng)的功率 P2 =P1 η, 再由蝸輪 的轉(zhuǎn)速 n 2 =20r/min 求得作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T2 =9.55 p2 =9.55 p1 =34.38N m=34380Nmm n2 n2 2) 確定載荷系數(shù) K 載荷系數(shù)  K= K A  K  K  V  其中  KA為使用系數(shù) 

15、 ,  查表得 ,  由 于工作載荷不均勻  , 啟動(dòng)時(shí)沖擊較大  ,  因此取  KA =1.15; K 為齒向分布系數(shù)  ,  因工作載荷在啟動(dòng)和停止時(shí)有變化  ,  故 取 K =1.15; K  V  為動(dòng)載系數(shù)  ,  由于轉(zhuǎn)數(shù)不高。沖擊不大  ,  可 取 KV  =1.05 。則載荷系數(shù)  K= K A  K  K V  ≈ 1.39 使用系數(shù)  KA