自動回轉刀架

1、1.3. 結構組成與動作循環(huán)典型的數(shù)控轉塔刀架一般有動力源（電極或油缸，液壓馬達）、機械傳動機構、預分度機構、定位機構、鎖緊機構、檢測裝置、接口電路、刀具安裝臺（刀盤）、動力刀座等組成。數(shù)控轉塔刀架的動作循環(huán)為：T指令（換刀指令）刀盤放松（抬起）轉位刀位檢測預分度精確定位刀具鎖緊結束，答復信號。1.4. 技術性能與發(fā)展趨勢數(shù)控轉塔刀架的技術發(fā)展很快，現(xiàn)正逐步形成標準定型產(chǎn)品。我國數(shù)控轉塔刀架標準草案中所規(guī)定的主要技術性能如下：1.4.1. 精度定位精度要求高，一般要求工位目標位置重復定位精度在，刀槽的工作位置定位精度在0.03-0.05。各種形位公差為。因此定位機構均采用精密多齒盤。先進工藝用

2、浮硬齒面對研,重復定位精度可高達另外,刀盤加工趨向用淬火硬磨削,以獲得刀槽精度的長期保持性及高的剛度。1.4.2. 運轉性能主要是轉位時間和轉位頻率。先進水平一次轉位周期0.3ls,最快己達0.lS。分度頻率為6001000次/h 。雙向轉位就近換刀(最短路程換刀)的結構正在開發(fā)應用,如雙向滾子端面凸輪機構 , 可顯著縮短換到周期。為了克服刀盤高速轉位引起的慣性沖擊,使用恰當?shù)木彌_元件是其發(fā)展趨勢。1.4.3. 潤滑與密封目前趨向于開發(fā)能終生潤滑的產(chǎn)品,即在使用全過程中,不需要用戶再采取任何潤滑措施。因工作環(huán)境惡劣,對密封性能要求很高,通常規(guī)定在刀架體內棋道壓力105pa氣路 ,浸入裝有防銹液

3、的試驗箱內,在規(guī)定時間內,不得有漏氣現(xiàn)象。1.4.4. 負載能力與剛度數(shù)控轉塔刀架的負載能力與剛度,除了與有關零件的尺寸、形狀、結構等有關外 , 受刀盤鎖緊力影響也很大。一般小型產(chǎn)品鎖緊力為左右,高性能產(chǎn)品可達 以上。對數(shù)控轉塔刀架的靜剛度目前尚無規(guī)范要求,有的企業(yè)標準已經(jīng)提出測詳見定, 但缺乏數(shù)據(jù)指示。對動剛度,動態(tài)性能,在生產(chǎn)實踐中反映出其影響明顯,但也無可靠數(shù)據(jù)指示提出,這些方面是今后研究開發(fā)中的重要方向。1.4.5 可靠性方面可靠性是產(chǎn)品性能的綜合反映。對轉塔刀架目前一般要求平均無故障時間(MTBF)為 次,高級的已經(jīng)達到次以上,國內產(chǎn)品在設方面亟待提高。1.5 現(xiàn)代典型數(shù)控轉塔刀架的

4、結構分析1.5.1. 液壓式 這類刀架用液壓缸實現(xiàn)刀盤鎖緊,低速大扭矩液壓馬達驅動刀盤轉位。液壓缸可獲得很大的鎖緊力,故刀架剛性很好。該機構適用于重負荷切削,且易雙向轉位就近換刀,大型數(shù)控車床應用較多。 近年已開發(fā)出將液壓馬達和滾珠式預分度機構合為一體的液壓分度馬達(Index Motor) ?？墒沟都芎喕?重復定位精度可達。刀盤加速時間僅為0.1S,有較好的應用前景。1.5.2. 液壓機械式這類刀架用液壓缸鎖緊刀盤,轉位和預分度則用點電機通過機械傳動裝置實現(xiàn), 如槽輪機構。目前趨向采用動態(tài)性能較好的間歇凸輪轉位機構。1.5.3. 電動勢 這類刀架以電機為動力源,使用方便,應用最多。主要形式有

5、以下幾種：（1）單面凸爪鎖緊式是我國自行開發(fā)的小型產(chǎn)品刀盤主軸上固聯(lián)有單向凸爪離合器的右半。電機經(jīng)蝸輪傳動使主動凸爪(離合器左半)正向旋轉,兩個半離合器結合,兩定位多齒盤覺分開嚙合,刀盤轉位。到位后反向旋轉,刀盤轉動被預分度機構的定位銷阻止,由于凸爪斜面作用使離合器左右兩半分離,使刀盤右移實現(xiàn)定位鎖緊。此形式結構緊湊,但鎖緊力靠機構的彈性變形產(chǎn)生,調整較難,主軸剛度不宜大,適用于低速低載,如儀表及床上使用。（2）雙插銷反靠式這類刀架以 T 形絲杠螺母機構產(chǎn)生鎖緊力。電機正轉時絲杠移動使兩多齒盤分離，再由反靠盤及插銷帶動刀盤轉動到位,檢測裝置發(fā)訊時電機反轉,插銷向預分度糟反靠實現(xiàn)預分度。由于另一

6、端插銷斜面作用,反靠盤與之分離,電機繼續(xù)反轉則使絲杠連同刀盤反向位移至多齒盤嚙合鎖緊。該刀架轉位周期為, 不能雙向轉位。因只用一個傳動鏈實現(xiàn)動作循環(huán) ,各動作協(xié)調由一特殊雙插銷機構實現(xiàn),故結構緊湊,鎖緊可靠,成為國內中、低檔數(shù)控車床采用的主要機型。（3）雙向滾子端面凸輪鎖緊式這類刀架采用正反方向均可實現(xiàn)轉位鎖緊的滾子端面凸輪機構,能就近換刀。1.6 控制與接口刀位檢測元件多用無觸點的霍爾元件或接近開關以及光電編碼器。鎖緊電機一般采用三相交流電機,但開發(fā)應用體積小扭矩大,能頻繁換向的專用電機對提高電動式刀架性能十分重要。動力刀具驅動用可無級調速的伺服電機。數(shù)控轉塔刀架與系統(tǒng)接口方式常有如下兩種

7、:1.6.1 直接與數(shù)控系統(tǒng)接口視不同系統(tǒng)給出的換刀控制信號,應設計相應的接口電路。通常由如下功能 ：方式選擇、刀位檢測發(fā)訊、驅動功能(驅動執(zhí)行器件完成轉位鎖緊等動作)、保護功能(以脆如機械電氣故障 )其邏輯電路一般可用繼電器實現(xiàn)。1.6.2 通過可編程序控制器(PLC)與數(shù)控系統(tǒng)接口用 PLC 實現(xiàn)接口可提高柔性和可靠性。1.7 各種刀架簡介1.7.1 簡易經(jīng)濟型數(shù)控刀架目前主要為立式四工位,通常采用雙插銷機構實現(xiàn)轉位和預定位,電機采用右置式或轉塔式。一般只能單向轉位,采用齒輪,蝸桿傳動,螺旋副加緊,多齒盤精定位。此種刀架價格便宜,適用于要求不高的數(shù)控機床,在我國應用最為廣泛。但是,該刀架工

8、位少,回轉空間大,易發(fā)生干涉,所以正向工序長,回轉空間小的臥式刀架過渡。1.7.2 高精度型數(shù)控刀架目前一般多為臥式八工位到十二工位。分為抬起式和不抬起式。抬起式仿意大利巴羅法蒂公司的 TA 刀架,其缺點是轉阻塞度不能過高,只能單向回轉；不抬起式仿意大利 IOE 型刀架,采用行星齒輪機構?；蚍旅绹娜?lián)分齒盤精定位,轉位采用平行分度凸輪(又叫共輒凸輪)或槽輪機構此種刀架目前正逐漸推廣。1.7.3 帶動力刀具的數(shù)控刀架此種刀架只有煙臺機床附件廠生產(chǎn),全套引進意大利的生產(chǎn)線和專利,一般用于車削加工中心。2 方案選擇及論證2.1 傳動方案的分析和擬定2.1.1 技術關鍵（a）合理的整體布局及夾緊機構

9、,以保證有足夠的剛性。（b）定位機構的設計。雙插銷配合多齒盤定位。（c）發(fā)訊元件的選擇。采用霍爾元件。2.1.2 數(shù)控立式四工位抬起式自動刀架傳動方案的分析和擬定（1）傳動方案的擬定采用蝸輪蝸桿傳動和螺旋副加緊、雙插銷預定位、端面多齒盤精定位、霍爾元件發(fā)訊。（2）傳動方案簡圖圖2-1 傳動方案簡圖（3）傳動方案分析a. 傳動機構采用蝸輪蝸桿傳動的主要優(yōu)點：降速比大,結構緊湊,工作平穩(wěn)無噪聲。能阻滯扭轉振動。當蝸桿螺旋升角小于摩擦角時,有反向自鎖作用。其主要缺點是 : 發(fā)熱大,加工復雜,需要有與蝸桿參數(shù)相同的渦輪滾刀,對裝配誤差較為敏感。螺旋副加緊采用絲杠螺母機構傳動,其特點是：用較小的扭矩轉動

10、絲杠(或螺母),可使螺母(或絲杠)獲得較大的軸向牽引力。可達到很大的降速傳動比,使降速機構大為簡化,傳動鏈得以縮短。能達到較高的傳動精度。傳動平穩(wěn),無噪聲。在一定條件下能自鎖,即絲杠螺母不能進釘逆向傳動。此特點特別適用 于作部件升降傳動。由于蝸桿傳動和絲杠螺母傳動均能自鎖,即夾緊機構雙重自鎖，不必再配置制動器。b. 定位機構雙差銷預定位雙差銷定位,一般稱為反靠定位。具有較高的定位精度和可靠性,并能在有沖擊和振動的情況下穩(wěn)定工作。磨損少,定位附加沖擊小。定位精度保持性強。端面齒盤精定位優(yōu)點 :由于采用了多齒結構,所以定位精度高,一般可達，最高可達；能自動定心,定位精度不受軸承間隙和正反轉的影響(

11、也稱自由定心)；齒面磨損對定位精度影響不大,隨著不斷使用磨合,定位精度有可能改善,精度保持性好；承載能力強,定位剛性好。其齒面嚙合長度一般不小于60%,齒數(shù)嚙合率一般不低于90%；適應性強,齒數(shù)的所有因數(shù)都可作為分度工位數(shù),容易得到不等的分度；重復定位精度穩(wěn)定。缺點 :齒形加工較為復雜,轉位、定位時動齒盤需要升降,并要有夾緊裝置,成本高。c. 數(shù)控轉塔式四工位自動回轉刀架傳動方案的確定 :采用蝸輪-蝸桿傳動 : 螺旋副加緊；電磁離合器制動 : 雙插銷機構預定位 ；端面齒盤精定位 : 霍爾元件發(fā)訊。3 主要參數(shù)的計算3.1 刀架的設計參數(shù) :（1） 定位精度：0.05mm;（2）重復定位精度:

12、土 0.002mm;（3） 適用機床：C6140;（4） 多齒盤直徑：175(72 齒左右 );（5） 刀架工位數(shù)：四工位;（6） 定位控制元件：霍爾元件 ;（7） 電機的選用：電機的轉速與設計刀架的回轉速度有關 .先預定為1500min（8）刀座尺寸： 200*192 刀盤尺寸：200*1103.2 動力參數(shù)的確定3.2.1 選擇電機類型 : 根據(jù)工作要求和條件 : 功率小,起動轉矩低,運轉平穩(wěn)等,無需調速、長期反復工作，故選用 N 系列異步電動機。取轉速為1400r/min。3.2.2 電機容量的設計計算 :由要求 :自鎖力Q=1000 kgf500 kgf,此處取 Q=1000kgf 。

13、螺旋副傳動的牙型為梯形螺紋,可通過較小的扭矩獲得較大的軸向力,并要求自鎖。梯形螺紋的牙型角=,則牙型半角 P=,且有f=0.080.10。由于本刀架鎖緊系統(tǒng)中的摩擦是由封閉系統(tǒng)彈性變形力所引起的,壓力通常超過 3,其摩擦系數(shù)比一般23倍,取螺桿中徑d=85mm.a.求當量摩擦角 : ，為保證電機驅動力矩消失后刀盤仍處于鎖緊狀態(tài),絲杠螺母傳動必須滿足自鎖條件:,所以 max=11.7-1=10.7，由實驗表明=46 有滿意效果,故取 =5 。b.螺桿的轉速 n1=28r/min（設計任務書給出） 可得出傳動比： （3-1）計算電機容量 ： （3-2） 其中 ,Pd 為電機所需功率 :Pw 為工作

14、機所需工作功率；是由電動機至工作機主動端的總效率： （3-3） （3-4） 其中 分別為軸承、蝸輪蝸桿、聯(lián)軸器、滑動絲杠的傳動效率。取=0.98, =0.45( 自鎖時傳動效率 ), , （設計任務書給出）W （3-5） c. 計算螺桿上的扭矩 : （3-6）d. ，選取型號JW-5264 三相微型感應電機，其技術參數(shù)如下：電壓 輸出功率轉速輸入功率質量380V120w1400r/min150w3.0kg額定電流起動轉矩/:額定轉矩最大轉矩/額定轉矩起動電流0.47(A)2.2>2.46表3-1 電機參數(shù)e. 各軸的運動動力參數(shù) 各軸轉速I 軸 ( 蝸桿軸 )=1400(r/min)II

15、 軸 ( 絲杠螺母、刀盤 )=1400/28=50(r/min) 各軸輸入功率I 軸 （3-7）II 軸 w （3-8）輸出功率I 軸 （3-9）II 軸 （3-10）4 傳動機構的設計計算4.1蝸桿傳動的設計計算 :4.1.1 選擇蝸桿傳動類型 :根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開線（ZI）蝸桿，這種蝸桿的端面齒廓是漸開線，所以相當于少一個齒數(shù)。4.1.2 選擇材料由于蝸桿傳動效率不高，速度也只是中等 ,故蝸桿用45鋼;因希望效率高些,耐磨性好些,故蝸桿螺旋要求淬火硬度為45-55HRC且心部調制蝸輪用鑄錫青銅ZcusnlOP1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅

16、制造,而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。4.1.3 按齒面接觸疲勞強度設計 :根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則,先根據(jù)齒面接觸疲勞強度進行設計 , 再校核齒根彎 曲強度應有 : (4 1） a.用在蝸輪上的轉矩：按，取效率則 (4 2) b.確定載荷系數(shù)K：因工作載荷較穩(wěn)定,所以取齒向載荷分布系數(shù) 由表 11-5( 機械設計第七版 ) 中選取使用系數(shù) =1.15 由于轉速不高,沖擊不大,取動載荷系數(shù) 則 （4-3）c.確定彈性影響系數(shù)：由選用鑄錫磷青銅渦輪和鋼蝸桿相配合, 故 (4-4）d.確定接觸系數(shù):先假設蝸桿分度圓直徑為和中心距 a 的比值從圖 11-18( 機械設計第七版 ) 中可查得 =2.7

17、5e.確定許用接觸應力：根據(jù)蝸桿材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10Pi金屬模鑄造,蝸桿硬度大于45HRC可以從 11-7( 機械設計第六版 ) 中查得渦輪的基本許用應力=268應力循環(huán)次數(shù)設計要求壽命為 12000h 則(渦輪每轉一轉,每個輪齒嚙合的次數(shù)) (4-5)壽命系數(shù)： 則 (4-6)f.計算中心距 : (4-7)所以取中心距為 5Omm ；因i=50，故從表11-12中取模數(shù)m=1.6mm 分度圓直徑=20mm，則，從圖11-18中可查得接觸系數(shù) ，故以上計算結果可用。4.1.4 蝸輪蝸桿的主要參數(shù)及尺寸:根據(jù)以上計算結果,從機械設計第七版第 242 頁查得一組數(shù)據(jù) :軸向齒距：直徑系數(shù)

18、： 齒頂圓直徑：齒根圓直徑：分度圓導程角：蝸桿的軸向齒厚：a.蝸桿的幾何尺寸及參數(shù) :軸向距： 直徑系數(shù)： 齒根圓直徑： 齒頂圓直徑： 導程角： 軸向齒厚： b.蝸輪尺寸及幾何參數(shù): 齒數(shù)： 變位系數(shù)： 分度圓直徑： 喉圓直徑： 齒根圓直徑： 喉圓母圓半徑： 4.1.5 校核齒根彎曲疲勞強度 : (4-8)當量齒數(shù)： (4-9)根據(jù) 從圖11-19中( 機械設計第七版 ) 可查得齒形系數(shù) 螺旋角系數(shù)許用彎曲應力 從表 11-8( 機械設計第七版 ) 查得ZcuSn10Pi制造的蝸輪的基本許用彎曲應力 。壽命系數(shù)： (4-10) (4-11) (4-12)故彎曲強度不滿足要求。改用鑄鋁鐵青銅(Z

19、cuAl10Fe3)砂模鑄造，其許用應力： （4-13）則 （3-24）所以強度滿足。4.1.6 精度等級和表面粗糙度的確定:考慮到所設計的蝸桿傳動是動力傳動,屬于通用機械減速器,從 GB10089-88 圓柱蝸桿、蝸輪精度中,選擇8級精度,側隙種類為f，標注為 8f GB10089-88.4.1.7 蝸輪蝸桿的結構 :蝸桿的結構 :由于蝸桿螺旋部分的尺寸不大，蝸桿與軸制成一體。 蝸輪的結構 : 由于 D10Omm,故采用整體式鑄造 .4.1.8 蝸桿傳動的熱平衡計算 :蝸桿傳動效率低,所以工作時發(fā)熱量大.在閉式傳動中,如果產(chǎn)生的熱量不能及時發(fā)散,將因溫度不斷升高,而使?jié)櫥拖♂?從而增大摩擦

20、損失,甚至發(fā)生膠合.所以,必須根據(jù)單位時間的發(fā)熱量 H 等于同時間內的散熱量 H2 的條件進行熱平衡計算.以保證泊溫穩(wěn)定地處于規(guī)定的范圍內,在規(guī)定條件下,保持正常的工作溫度所需要的散熱能力,面積為： (4-14)P為蝸桿傳遞的功率；為蝸桿傳遞的效率；為箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)取 （）為潤滑油的工作溫度，取為周圍空氣的溫度，常溫情況取 (4-15)，所以熱平衡條件滿足。4.2 絲桿螺母傳動的設計計算：4.2.1 絲桿材料的選擇： 由于機床絲桿螺母的主要失效形式是磨損，以及切削細長螺紋時時刀具磨損使絲杠產(chǎn)生表面缺陷和較大的內應力，所以選擇絲桿材料及熱處理，應從高的耐磨性，良好的加工性能及長期的尺寸穩(wěn)定性

21、來進行考慮。選擇合金鋼40Cr,8級精度，淬硬，熱處理使之具有相當?shù)哪湍バ浴?.2.2 螺母材料的選擇： 螺母材料選用鑄鋅鉛青銅ZQSn6-6-3,雖然ZQSn10-1非常耐磨，但成本太高ZQSn6-6-3已經(jīng)能滿足要求。4.2.3 絲桿螺母幾何尺寸的計算：a. 選用T55梯形螺紋絲桿，螺距t=12mm;b. 絲桿螺母尺寸： 大徑：d=46mm 小徑：=40mm 中徑： 螺母外徑： 螺母小徑： 螺母中徑：線速n=1。由于連接螺紋要求自鎖性。故多用單線螺紋，若要求傳動效率高則采用雙線或三線螺紋。 導程：S=P=12mm 螺紋升角： 當量摩擦角：，由于選用的是的梯形螺紋，因而。當f=0.1時，此絲

22、桿能自鎖。c. 絲桿螺母的傳動效率和驅動扭矩的計算：效率：驅動扭矩M：設所受的軸向力P,則螺紋中徑的圓周力為，驅動扭矩 ， （kgfcm） (4 16)d. 校核滑動螺旋傳動： 滑動螺旋工作時，主要承受轉矩及軸向拉力（或壓力）的作用，同時在螺旋和螺母的旋合紋間較大的相對滑動。主要的失效形式是螺紋磨損。因此滑動螺旋的基本尺寸(即螺桿直徑和螺母高度)，通常是根據(jù)耐磨性條件確定的。對于受力較大的傳動螺旋，還應校核螺桿的危險截面以及螺母紋牙的強度，以防止發(fā)生塑性變形和斷裂。對于精密傳動螺紋還應該校核螺桿的剛度。 耐磨性校核： 圖4-1 刀盤齒形圖 作用于螺桿的軸向力主要是刀盤重力。 螺紋的承壓面積（指

23、螺紋工作投影到垂直于軸向力的平面上的面積）為A(),螺紋中徑（mm）螺紋工作高度h，螺紋螺距為P(mm),螺母高度H(mm),螺紋的工作圈數(shù)n=H/p. =43mm h=25mm P=12mm H=64mm n=H/P=5 則螺紋工作面的耐磨性條件為： （4-17）e. 強度計算： 空心軸工作時，承受軸向力Q和扭矩T的作用，螺桿切應力的作用。螺桿危險截面上既有壓縮應力，又有切應力。在校核時根據(jù)第四強度理論，求出危險截面的應力。 (4-18） (4-19) (4-20) (4-21) ， (4-22) ， Q=216.86N T=216.86(5.08+8.82)43/2=1153.85Nmm

24、(4-23) (4-24) ,故強度滿足要求。4.3 定位機構的設計：4.3.1 插銷的設計計算：刀盤反靠時，刀盤與定位銷受到定位槽的阻止，轉速突然變?yōu)?，定位銷受沖擊載荷?？梢杂媚芰糠ń朴嬎悴邃N的直徑。下圖給出的插銷的力學模型。圖4-2 插銷的力學模型為反靠沖擊載荷；為所引起的銷子的彈性變形；II為銷子伸出長度；I為銷子的銷孔內的長度。對直徑為D的圓柱形銷，有，沖擊時刀盤的動能：，沖擊過程中，銷子獲得的彈性變形能：，令，并且，即；可得：。式中：I 刀盤轉動慣量； 沖擊瞬間刀盤角速度；E 插銷材料彈性摸量； J 插銷截面慣性矩；W 插銷截面抗彎摸數(shù)； 插銷材料許用應力。最后可得：選取最小的定

25、位超程角： 刀盤反靠時，角速度愈小，收沖擊也愈小。根據(jù)預定定位盤槽的幾何形狀與尺寸，利用調整檢測元件可獲得很小的定位超程角，從而減小反向啟動后的加速時間，明顯減小。設定定位超程角與插銷長度：當銷子處于反靠定位狀態(tài)時，即反靠銷與定位分別插入各自的槽中，若此時刀盤進行反轉，則在慣性力矩作用下反靠銷極易沿周向滑動，使刀盤不能與反靠盤同步轉動。所以應嚴格設定超程角。的大小應保證換向時定位銷不在定位槽內。則插銷尺寸應滿足：反靠銷長度，：定位銷長度，L：反靠盤與預定位盤的間距，h：銷槽與預定位槽的深度。其中I1式中各尺寸的制造公差及上下兩盤裝配的平行度公差可按一般精度IT8,補償間隙，用修配可獲得。4.3

26、.2 預定位機構與反靠機構： 預定位銷中間采用彈簧，使之與銷配合起來起定位作用。同時，預定位銷的頭部采用單斜面，由斜面作用使預定位銷從槽中脫出。預定位銷傾角 所以預定位盤的 槽的傾角也是，與之相配。 反靠盤上槽兩邊都有傾角，這是為了使反靠銷能從兩個方向脫出。 預定位盤和反靠盤的結構尺寸由零件圖給出。4.3.3 精定位機構多齒盤的設計：1）原理與特點：多齒盤定位由兩個齒數(shù)和齒形相同的端面齒盤嚙合而成。通常，一個齒盤固定不動。另一個齒盤與分度回轉部件固定連接。分度時，動齒盤抬起，與定位盤脫開，然后轉位，當轉位至要求位置后，動齒盤與定齒盤嚙合并壓緊。 本設計中，我們將定齒盤在刀體外殼上之固定，而動齒

27、盤和絲桿，刀盤裝在一起，絲桿移動時，動齒盤隨之脫開嚙合，刀盤同時也移動，齒盤轉位。到位后刀盤不再回轉，往相反方向移動，從而夾緊工位。 圖 4-3 多齒盤原理2）設計計算： 設計多齒盤裝置的主要依據(jù)是分度工位數(shù)，定位精度，結構位置大小和工作載荷。 轉化到齒盤上的工作載荷有扭矩Mn,傾覆力矩Mr,軸向離，徑向力。 結構參數(shù) 、 、多齒盤的結構參數(shù)有齒形角，齒數(shù) ，齒盤直徑，模數(shù)，齒根槽寬和槽深等。、圖4-4 多齒盤的結構（a）齒形角 當槽面間隙EF一定時，齒形角越小，EG越小，即定位精度夜高。但過小會削弱齒部剛性。通常=。（b） 齒數(shù)Z 齒數(shù)應是分度工位數(shù)的倍數(shù)，或所有需要的工位數(shù)的最小

28、公倍數(shù)。齒數(shù)越多，分度精度越高。但加工夜復雜。（c）齒盤直徑D 齒盤直徑可按扭矩Mn估算。一般D宜取大些，以提高定位精度和穩(wěn)定性。（d）模數(shù)m 齒盤的模數(shù)m=D/Z，它僅起到表示齒形大小的作用，不須選取標準值。 M的常用范圍為26mm.（e）齒寬按載荷大小選取，一般為825mm，B太大不利于提高分度定位精度。(f ) 齒根槽寬b 一般取b0.81mm。其他有關幾何參數(shù)按以下公式計算： (4-25) (4-26)表4-1 具體參數(shù)如下表：序號名稱符號確定原則或計算公式結果1齒盤外徑D按扭矩Mn估算D,D應根據(jù)結構取大些，以利于提高分度定位精度。1752齒寬BB大利于提高齒盤承載能力，但不利于提高

29、分度精度。103齒數(shù)ZZ是工位數(shù)的倍數(shù)，精度要求高時宜放大，但加工困難724模數(shù)MM=V/Z,常用26。25外徑上節(jié)矩TT=4.716齒形角載荷小精度高時宜取小值。607理論齒高H見公式4.088齒根槽寬B見公式1.359齒頂角2見公式10齒頂高見公式3.3811齒頂傾角見公式 夾緊力計算夾緊力應保證在最大工作載荷下仍能保持兩齒盤的緊密嚙合，但過大的夾緊力會引起齒盤變形。夾緊力W可按下式計算： (4-27)式中：W 為夾緊力（N） Mn 為齒盤承受的扭矩（Nm） Mr 為齒盤承受的傾覆力矩（Nm） Fr 為齒盤承受的徑向力（N） 為齒盤承受的軸向力（N），方向與W相同時，式中取“-”號，與W相

30、反時取“+”. D 為齒盤直徑（m） 為齒形角（） 為摩擦角（）， 一般取 S 為安全系數(shù)，一般取S=11.5圖4-5 夾緊力切削力F=1000kgf,其分力，可得，所以，所以，F(xiàn)=1000kgf =259.2kgf, =965.8kgf傾覆力矩又，可得 ， 驅動力矩安全系數(shù)S取1.3所以， 驗算齒面擠壓應力齒面擠壓應力的驗算公式： (4-28) 式中，為齒面擠壓應力（Pa） 為計算齒數(shù)，0.5Z B為齒寬（m） 為齒的嚙合高度 W 為夾緊力（N） S 為安全系數(shù)，去S=1.3 為許用擠壓應力（Pa）,齒面淬硬的取= 所以，滿足要求 材料選擇：齒盤的齒面要求有較高的硬度，內部有一定的韌性，要求

31、材料的熱變形較小，精密齒盤要求尺寸穩(wěn)定性好，齒盤材料選用40Cr，熱處理齒部D0.3700 技術要求：(a) 相鄰齒矩誤差和累積誤差：按回轉部件的分度精度要求確定，根據(jù)刀具的精度要求，相鄰齒矩誤差和累積誤差不(b)安裝基準孔軸線分度中心的位置度：精密齒盤應該在0.01mm以內。（c）安裝基準端面對分度平面的平行度：精密齒盤應在0.005mm以內。()齒面接觸精度：齒面接觸精度不僅影響風度精度，而且影響剛性，承載能力及穩(wěn)定度。齒矩誤差同時影響接觸最小齒數(shù)和接觸齒的分布。齒形半角影響高的方向的接觸率；齒向誤差影響齒寬方向的接觸率。齒傾誤差對齒高和齒寬方向的接觸率均有影響。因為接觸精度能綜合標志上述

32、各項誤差的影響，實踐中通常作為主要精度檢驗項目。 推薦指標為： 齒寬接觸率：接觸寬度為齒寬的50%（精密齒盤為70%以上）。 齒高接觸率：接觸高度為嚙合高度的75%以上（精密齒盤為90%以上）。 接觸齒數(shù)及分布：兩齒盤在任意位置嚙合時的接觸齒數(shù)應在85%以上（精密齒盤應在90%以上）。接觸不良的齒不應比連。 ()面光潔度：精密齒盤為0.2，一般經(jīng)磨齒和研齒的為0.4。但考慮到實際加工條件，本設計采用0.8，在研齒過程中，總是誤差最大的齒首先接觸研磨。結果使誤差逐漸減小并均化。因此，研磨的齒不僅可以提高齒面光潔度，同時還可以提高精度。4.3.4 彈簧的設計計算：(1）材料的選擇：根據(jù)彈簧的工作情

33、況，選擇類型符合彈簧，選用碳素彈簧鋼，強度高，性能好，適用于做的彈簧。(2）計算彈簧鋼的直徑： ：最大工作載荷 查表得：假定繞旋比c=59, 取c=7 (曲度系數(shù)) (4-29)按強度確定彈簧絲直徑：， 取d=2mm有效圈數(shù)：，G切變模量 查表得：G=80000Mpa-最大工作負載下的變形量， -最小工作負荷彈簧剛度：， (4-30)總圈數(shù)：自由高度：當時，節(jié)距：，取標準值：35壓并高度：壓并變形量：螺旋角：，滿足的要求。(3）驗算： （a）高徑比：，滿足要求。 （b）疲勞強度：， -彈簧材料的脈動疲勞極限，查表：當時，所以滿足要求。（c）驗算共振： 彈簧的自振頻率為：，-強迫機械振動頻率， ，此彈簧適用。4.3.5蝸桿軸的校核：圖4-6 蝸桿軸彎矩圖電機轉速n=1400r/min P=120W 設電機與蝸桿連接的傳動功率為0.95，則，由引起的在a處的彎矩為：由引起的在a處的彎矩為：由引起的在a處的彎矩為：所以在垂直面內a處引起的彎矩為： 在a處引起的總彎矩：查表可知：，所以軸的強度在a處滿足要求，在b、c 處只受扭矩。所以該蝸桿軸滿足要求。5 刀架的接口與控制5.1 基本硬件組成控制部分主要采用可編程控制器進