龙门加工中心数控转台设计.docx
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龙门加工中心数控转台设计
编号
南京航空航天大学
毕业设计
题目龙门加工中心数控转台设计
学生姓名
学号学院机电工程学院
专业机械工程及自动化
班级指导教师
二〇一六年四月
南京航空航天大学
(学号):
龙门加工中心数控转台设计
摘要
随着我国制造业的发展,数控转台将得到越来越广泛的应用,扩大加工范围,提高生产率。
近年来组装数控转台将大大的增长。
预计在未来几年,虽然一些行业产能过剩,宏观调控的影响,继续保持一个相对较低的行业的景气度,装备制造业的部分预计将保持较高的增长率,尤其是那些对国家产业政策鼓励装备工业的振兴和发展。
作为一个主要的机械设备制造,通用机床将在约15%,平均每年20%的速度稳步增长。
本论文设计龙门加工中心数控转台,通过对数控转台的基本原理的研究,结合数值控制,电机传动,蜗杆传动等知识,设计了一种数控转台。
为了提高数控转台的精密度,本设计采用蜗轮蜗杆传动方式可以大大提高承载能力,和间隙调整蜗杆定位精度的实现。
关键词:
加工中心,数控,传动,结构设计
DesignofNCrotarytableformachiningcenterinLongmen
Abstract
WiththedevelopmentofChina'smanufacturingindustry,therotatingpositioningtablewillbeusedmorewidely,expandtherangeofprocessing,improveproductivity.Assemblyofrotarypositioninginrecentyearswillgreatlyincrease.Expectedinthenextfewyears,althoughexcessproductioncapacityinsomeindustries,theimpactofmacro-control,continuetomaintainarelativelylowindustryboom,partoftheequipmentmanufacturingindustryisexpectedtowillremainrelativelyhighgrowthrate,especiallythoseofthenationalindustrialpolicytoencourageindustrialequipmentvibrationXinghedevelopment.Asamechanicalequipmentmanufacturing,generalmachinetoolswillbeabout15%,anaverageannualrateof20%growth.
ThedesignofLongmenmachiningcenterCNCturntable,throughresearchonbasicprincipleofNCrotarytable,combinedwithnumericalcontrol,motordrive,wormdriveandotherknowledge,thedesignofaCNCturntable.Inordertoimprovetheprecisionofrotarypositioning,thedesignofwormgeartransmissioncangreatlyimprovethebearingcapacity,andtheclearanceadjustmentofthepositioningaccuracyoftheworm.
Keywords:
MachiningCenter,CNC,transmission,structuredesign.
KeyWords:
NCmachining;NCverification;Machiningenvironment;Helpfiles
第一章引言………………………-1-
1.1数控技术简介………………………-1-
1.2数控设备的发展现状和趋势………………………-2-
1.2.1我国数控设备的发展现状………………………-2-
1.2.2数控设备的发展趋势………………………-2-
1.3数控工作台的研究………………………-3-
1.4数控转台的研究………………………-4-
1.4.1数控转台的功能………………………-4-
1.4.2数控转台的构成与分类………………………-4-
1.5课题的研究意义………………………-6-
第二章数控转台机构的结构设计………………………-7-
2.1传动方案的确定………………………-7-
2.1.1步进电机的原理………………………-7-
2.1.2传动方案传动时应满足的要求………………………-7-
2.1.3传动方案及其分析………………………-8-
2.2电液脉冲马达的选择及运动参数的计算………………………-9-
2.3蜗轮及蜗杆的选用与校核………………………-10-
2.3.1选择蜗杆传动类型………………………-10-
2.3.2按齿面接触疲劳强度设计………………………-10-
2.4轴的校核与计算………………………-16-
2.4.1画出受力简图………………………-16-
2.4.2画出扭矩图………………………-16-
2.4.3画出弯矩图………………………-17-
2.4.4弯矩组合图………………………-17-
2.5键的选取与校核………………………-17-
2.6轴承的选择计算………………………-17-
2.6.1轴承的选择………………………-18-
2.6.2轴承材料的选择………………………-18-
2.6.3轴承类型的选择………………………-19-
2.6.4轴承的校核计算………………………-20-
2.6.5轴承的组合设计………………………-21-
第三章数控转台机构的总体设计………………………-23-
3.1数控转台原理图………………………-23-
3.2机械部分的设计………………………-24-
3.2.1蜗杆蜗轮的配合………………………-24-
3.2.2角接触球轴承的选择………………………-25-
3.3光栅尺的选型设计………………………-25-
3.3.1光栅尺简介………………………-25-
3.3.2光栅尺工作原理………………………-25-
3.3.3光栅尺主要应用………………………-27-
3.3.4光栅尺的选型………………………-27-
3.4绘制数控转台总体设计图………………………-27-
参考文献………………………-29-
致谢………………………-30-
摘要
随着我国制造业的发展,数控转台将得到越来越广泛的应用,扩大加工范围,提高生产率。
近年来组装数控转台将大大的增长。
预计在未来几年,虽然一些行业产能过剩,宏观调控的影响,继续保持一个相对较低的行业的景气度,装备制造业的部分预计将保持较高的增长率,尤其是那些对国家产业政策鼓励装备工业的振兴和发展。
作为一个主要的机械设备制造,通用机床将在约15%,平均每年20%的速度稳步增长。
本论文设计龙门加工中心数控转台,通过对数控转台的基本原理的研究,结合数值控制,电机传动,蜗杆传动等知识,设计了一种数控转台。
为了提高数控转台的精密度,本设计采用蜗轮蜗杆传动方式可以大大提高承载能力,和间隙调整蜗杆定位精度的实现。
关键词:
加工中心,数控,传动,结构设计
Abstract
WiththedevelopmentofChina'smanufacturingindustry,therotatingpositioningtablewillbeusedmorewidely,expandtherangeofprocessing,improveproductivity.Assemblyofrotarypositioninginrecentyearswillgreatlyincrease.Expectedinthenextfewyears,althoughexcessproductioncapacityinsomeindustries,theimpactofmacro-control,continuetomaintainarelativelylowindustryboom,partoftheequipmentmanufacturingindustryisexpectedtowillremainrelativelyhighgrowthrate,especiallythoseofthenationalindustrialpolicytoencourageindustrialequipmentvibrationXinghedevelopment.Asamechanicalequipmentmanufacturing,generalmachinetoolswillbeabout15%,anaverageannualrateof20%growth.
ThedesignofLongmenmachiningcenterCNCturntable,throughresearchonbasicprincipleofNCrotarytable,combinedwithnumericalcontrol,motordrive,wormdriveandotherknowledge,thedesignofaCNCturntable.Inordertoimprovetheprecisionofrotarypositioning,thedesignofwormgeartransmissioncangreatlyimprovethebearingcapacity,andtheclearanceadjustmentofthepositioningaccuracyoftheworm.
Keywords:
MachiningCenter,CNC,transmission,structuredesign. 1 本科毕业设计(论文)诚信承诺书
本人郑重声明:
所呈交的毕业设计(论文)(题目:
龙门加工中心数控转台设计 2 )是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。
尽本人所知,除了毕业设计(论文)中特别加以标注引用的内容外,本毕业设计(论文)不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
作者签名:
年月日
摘要………………………i
Abstract ………………………ii
目录………………………iii
第一章引言
1.1数控技术简介
数控技术和设备是一个高新技术产业和高新技术产业的发展(如信息技术和信息产业,生物技术和产业,航空、航天和国防工业)的使能技术和最基本的装备。
马克思曾经说过“各种经济时代的区别,不在于生产,但在如何生产,什么样的劳动材料生产。
“人类的生产活动是最基本的生产资料,生产技术和设备和数控技术的核心是当今先进制造技术和设备。
数控加工技术的今天,世界制造业钢钒,为了提高制造能力和水平,提高动态适应市场和竞争能力。
世界上发达国家数控技术和数控设备作为国家战略物资,不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业,而且在“高级”数控关键技术和设备对中国的封锁和限制。
总之,大力发展数控技术为核心的先进制造技术已成为重要的方法在发达国家加快经济发展,提高综合国力和国家地位。
数控设备是一个机床装备制造业,是现代制造业的基础技术和设备,以确保设备的高技术产业发展战略和国防和军队的现代化。
16在东北装备制造业重点领域,每个领域的振兴的需要大量的先进的数控设备,如大型火电、核电站、大型化工设备生产、海洋运输船舶的大规模的发展,大型板成套设备的发展,高速列车的热轧和冷轧,新的地铁和轨道交通车辆,都需要大量的高速度、精度、效率高、数控设备制造。
同时,数控设备的战略防御设备,制造各种武器装备是最重要之一,是国防和军事装备现代化的重要保证。
一些发达国家将采用国际战略材料的高性能数控设备和严格控制,限制中国进口高性能数控设备。
目前,由于中国的数控设备行业发展滞后,这限制了装备制造业的发展,直接影响到安全国防工业。
国内外经验表明,装备制造业的发展,装备制造业,数控设备的基础,因此,全面落实科学发展观,加快数控设备行业的发展在中国,有一个基本的和前瞻性的战略,总体情况。
1.2数控设备的发展现状和趋势
1.2.1我国数控设备的发展现状
在中国的数控设备和数控技术的研究开发始于1958,直到第二十世纪60年代中期仍在发展,发展的时期。
1965,中国开始研制晶体管数控系统。
第二十世纪60年代末至70研制成功数控立式铣床,CJK-18数控系统和数控插齿机,并不是圆的。
20世纪70年代开始,中国数控技术的车,铣,钻,磨、齿轮加工、电火花加工、等领域,成功地开发了数控加工中心在上海,北京。
但由于稳定性还没有解决,所以没有广泛。
在此期间,数控线切割机由于其结构简单,使用方便,成本低,得到了广泛的应用和模具数控加工中推广。
在第二十世纪80年,中国进口的数控系统和直流伺服电机的一部分,直流主轴电机技术从日本FANUC公司,并引进一些新的技术从发达国家美国,欧洲,和商业化生产,该数控系统具有可靠性高,性能稳定,功能齐全,促进数控设备在中国的稳定发展,使中国的数控设备的性能和质量产生质的飞跃。
“十五”期间,中国机床工具工业的快速发展几年,我国机床生产世界上第九个五年计划从2005年上市的最后第八,跃升至第三世界。
其中,2005年数控金切机床60000台的生产,4.3次超过200014000。
”高速,精密,复杂的情报,”为方向,技术创新和产品开发取得了重大进展,一个新产品的多轴加工中心,数控设备的发展,高速度、高精度数控设备等,在国民经济建设中发挥着重要的作用。
目前,1500多个品种达到数控设备。
机床行业国内企业和企业集团,如沈阳机床(集团)公司和大连机床集团机床销售有15个在进入世界机床企业。
“十五”期间,加速中国机床行业的发展,装备制造业的发展在最初的发展奠定了坚实的基础。
但总的来说,中国机床行业与世界先进水平相比,差距是显而易见的:
一个是国内高档数控设备的要求中国的发展是在品种、质量和数量,高档数控设备仍大量进口;第二,数控设备零件,数控系统发展滞后,成为中国数控设备行业发展的瓶颈,三是技术和设备水平不高,机床制造企业制造能力,综合管理和服务能力,不能满足快速发展的需求。
1.2.2数控设备的发展趋势
自20世纪中叶出现的数控技术,数控设备在机械制造业带来革命性的变化。
数控设备有以下特点:
弹性好,加工精度高,高生产率,降低操作人员的劳动强度,改善工作条件,有利于生产管理的现代化和经济效益。
数控设备是一种高集成机电产品的,适用于多品种、小批量零件,精密机械加工零件,结构复杂和频繁变化的部分需求,价格昂贵不允许取消的关键部件,精密零件,需要复制需要缩短生产周期的备件和100%检验要求的部分。
数控设备的特点和应用范围,使其成为重要的装备国民经济和国防建设的发展。
在第二十一世纪,中国的经济与国际全面接轨,进入了一个蓬勃发展的良好机遇,也面临着激烈的中国加入世界贸易组织和国际市场竞争后,加快数控设备的发展来解决企业的机床制造业可持续发展的关键。
随着数控设备的需求量很大的制造业的快速发展以及计算机技术和现代设计技术,高速数控设备,高精度,复杂的,聪明的,开放的,网络,多轴联动发展的趋势,绿色等。
1.3数控工作台的研究
数控设备床身、列、表、输送机制,等。
工作台数控设备的一个重要组成部分,和准确性的一个重要组成部分。
x-y的线性运动开始的表,以满足加工简单零件的设计,目前为了实现加工和制造业的转移索引表和索引表,等。
为了满足现代制造业的发展,和环境需求,从最初的机械驱动工作台驱动液压驱动,现在采用气动装置,为了更好地保护环境,节约资源。
数控工作台作为一种机床附件,是发展现状和机床及机床附件行业密切相关。
机床附件开发的驱动,它将不得不提到中国机床工具工业的发展前景,是中国机床工具工业更加稳定和快速发展,我们必须进行一次全面的数控改造和创新,使一系列机床附件行业继续跟踪进展。
但中国的机床配件厂大部分资金仍相对紧张,这使得大影响技术创新的改革,也是重要的部分水平在中国未能迅速进步。
成为一个障碍,机床行业的发展。
国内机床附件教国际技术术语,无论质量或性能与发达国家有一定的差距,技术。
随着中国经济的稳步增长,机床配件行业在中国还将呈现稳定发展的趋势,市场份额将继续改善,主导作用,中国机床行业的不断发展,但我国机床附件行业也存在一些缺点,当然也有很好的发展空间。
1.4数控转台的研究
1.4.1数控转台的功能
为一个点的零件加工表面上的需要,以减少装卸工件数,保证加工表面的相互位置精度的角部分,经常使用数控转台。
数控转台的一个关键特性是机床,主要用于与机床匹配,机床的指数的指数函数。
确保充分利用机床的基本功能,扩展过程的使用性能,机床的使用,保证加工精度,提高生产效率,减少劳动强度起着重要的作用。
因此,机械表已成为发展水平重要标志的机床行业的技术水平。
数控工作台,提供索引坐标加工中心和数控设备,由第四个轴的精确角度,第五轴驱动表或相等的数控转台头,不等长或连续数控转台加工,加工复杂曲面的完成,加工机床范围扩大。
随着经济和技术的飞速发展,数控工作台必须在未来会有更广泛的发展。
1.4.2数控转台的构成与分类
数控转台按照不同分类方法大致有以下几大类:
①由安装方式有—立卧工作台与立式工作台。
②由数控转台形式有—等分工作台与任意数控转台。
③由驱动方式有—液压工作台与电动工作台。
④由数控转台轴轴数有—单轴工作台、可倾工作台(两轴联动)与多轴并联工作台。
另外,将各种不同机构组合,便可以得到现目前正在使用的各种数控工作台,如:
液压等分工作台、电动等分工作台(分抬起和不抬起)、电动任意数控转台、立卧两用数控转台、立式数控转台、多轴并联可倾工作台等。
工作台分为立式工作台和卧式工作台两种。
(1)立式工作台垂直表框轴垂直于地平面,音叉式工作台的垂直结构的大部分,内框架结构的一个O型圆盘式,结构如图1.1所示。
图1.1立式工作台
(2)卧式工作台外轴平行于地平面的水平表,结构如图1.2所示。
图1.2卧式工作台
(1)转角位置伺服控制
在位置伺服控制式工作台,可发出指示,调整框的位置伺服位置,并具有所要求的频率响应。
(2)转角速度伺服控制
在速度伺服控制模式表,可以根据给定的速度伺服调节指示各帧速率,并具有所要求的频率响应。
(3)工作台限位告警
工作台限制软限幅和两种限制:
表硬软限制在控制器面板上任意设定的极限值,当桌角大于软限值,限位报警指示和保护的软件处理指令。
努力限制是通过安装在平台上的限位开关来实现,当角桌大于硬限值,限位开关,保护和报警电路接通工作表,表的保护。
(4)工作台保护告警
工作台的保护:
功率放大器故障、工作台越位、手动应急等。
当出现工作台保护时,工作台控制器响应动作为:
工作台表位置闭环控制电路的增益低,工作台位置回路的输入为零,切断伺服功率放大器,从台伺服电机和功率放大器,台伺服电机线圈短路。
(5)转角的实时显示
显示的数值实施阶段的控制器可以工作台转角,一般0.01°角显示分辨率。
(6)微机监控
工作台数字控制器采用微机数字控制,工作台控制具有与上位微机接口的能力。
工作台控制器可以接受监控器的指令或上位微机的指令,并可使工作台的位置传送到上位微机。
(7)紧急停车
当异常发生时,或当操作员在必要的时候,可以按下紧急按钮,工作台控制系统的紧急关闭状态。
当表进入紧急停车状态,在同一工位的控制与保护。
1.5课题的研究意义
随着我国制造业的发展,数控转台将得到越来越广泛的应用,扩大加工范围,提高生产率。
近年来组装数控转台将大大的增长。
预计在未来几年,虽然一些行业产能过剩,宏观调控的影响,继续保持一个相对较低的行业的景气度,装备制造业的部分预计将保持较高的增长率,尤其是那些对国家产业政策鼓励装备工业的振兴和发展。
作为一个主要的机械设备制造,通用机床将在约15%,平均每年20%的速度稳步增长。
发展趋势:
1)延伸到规格的两端,即小型和大型的开发;
2)中的表现将开发钢作为水轮机材料,大大提高的速度表和工作台的承载能力;
3)继续数控工作台的两个轴和轴形成平行数控转台。
第二章数控转台机构的结构设计
2.1传动方案的确定
2.1.1步进电机的原理
步进电机可以数字输入脉冲电磁增量旋转或直线电机。
对于每一个输入轴,一步一步角增量脉冲。
通用汽车的旋转角度与输入脉冲的数量成正比,对应的速度取决于输入脉冲的频率。
步进电机是一种机电一体化的关键组件产品,常用的定位控制和恒速控制。
低惯性步进电机的特点,定位精度高、无累积误差、控制简单。
广泛应用于机电一体化产品,如:
包装机械、数控设备、计算机外围设备、复印机、传真机等。
步进电机的选择,首先确保步进电机输出功率大于负载所需的功率。
功率步进电机的选择,应该首先把扭矩计算机械系统,高频矩特性能满足机械载荷和一些利润,确保运行可靠。
在实际工作的过程中,每一个频率的高频矩负载转矩特性曲线的范围。
一般mjmax最大的电机、静态转矩负载转矩。
选择步进电机,步进角应该匹配和机械系统,使脉冲当量机器可以请求。
在机械传动的过程中为了使较小的脉冲当量,它可以改变线,二是可以通过步进电机细分驱动。
但是错的分辨率可以改变它,不改变其准确性。
准确性是机器的固有特征。
功率步进电机的选择,应该是惯性矩的机械载荷和机械的需求估计负载启动频率,使步进电机相匹配的频率特性,和一些边缘的惯性在高速连续工作频率能满足需求的快速移动的机器。
2.1.2传动方案传动时应满足的要求
数控转台机构是原动力,传动装置和工作台的设备,原动机和工作单位之间的运动和动力,并能实现运动。
在这篇文章中,原动机,电液脉冲马达的环形槽机工作台,通过蜗轮蜗杆传动驱动。
合理的传动方案主要符合以下要求:
(1)机械功能要求:
应符合权力,表的速度和运动的形式。
(2)工作要求:
例如,现场的工作环境和工作系统。
(3)性能要求,保证工作可靠,传动效率高。
(4)处理需求的结构,如结构简单、体积小、方便操作和维护,技术经济合理。
2.1.3传动方案及其分析
数控转台驱动方案:
伺服电机、蜗轮、蜗杆传动、工作台
蜗杆传动具有以下特点:
1大传动比在1000多个数控转塔机构。
与其他传动相比,传动比是相同的,身体的大小,结构紧凑。
两个稳定传输和蠕虫是一个连续的螺旋齿轮
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