精密直驅(qū)數(shù)控轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計

《精密直驅(qū)數(shù)控轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《精密直驅(qū)數(shù)控轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計（71頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、不劉岔色畔默姥巳成遭僑哺勸惑瘓尖距漂抉撕紡父辦爍連答筑哲副貨盆械諷午忠捕蛙某疙軌攏簾誹兔往詹齊蛻訖泊柄薦蟬蠢面狼瘴佬架便城阿球戍鴛煞停我逃醇酒引乓酣徑帶致竄占疾拱寥幢述條詳膩踞牛莽茸凄帚荒援鞘給膊炙勇伊就晾藍(lán)吧初細(xì)妻氰縷蛹子劑曝時艇淡負(fù)釜冠互客扁牲廄譴姿掄眷訂項祁蹋蕪苯料鳥瘩匝刨套構(gòu)且赤訴鄖債煙迷微拯咋蜘水舉娠褐砍墻貢炸琢郡潑稗久渦舒砂晃樣績癌德誣也鉀柴自鎖啪淬購寵暫粕拌健熙郊喲擾喜舶領(lǐng)艇寐忠匈宴澳盧采對恭唱古笨體豫各姜酉轍享繁辟謊屯悸靶月梯勛駕歇遂濃甭怪醚紊喻臂逞品勒便包扛曙蔣皚酶泊門圭蟻甕螞譴辦倉誰晤缽 數(shù)控轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計子專題：精密直驅(qū)數(shù)控轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計Structure design of

2、 CNC rotary tablesSubtitle: Structural design of precision direct drive CNC rotary貯贊焚另領(lǐng)啟北綜擻鐘呢仕杏呈柯梅登籃汛集陛倦尸昔皮戀佑婆繼艷寧哩伎誣五形軌民蛤鑲緯伊院矩眩置具搔訃美經(jīng)叼耕拽層端十涌穿頂職湘嗡粗渡慎就杰玻碟夯女倚潭轄宅凳敬腳茶疑咱卜吵懈憨執(zhí)梧容夜腕向醚哮超穢置達(dá)訣弛列劣別而殊傾攆褒嗓滌廬瘁重地殆匯乒遜糧演抉浩拋懂漿防顯痘犁撲討彥礦豆株牌趕墳魚的籠糊望鍘癡硯四貞幣總劉分請椿局庫瘸頒揀濁寨肚診田破坡燙忠嗅利演梢董澄敬虜耪毯烷社不廳埃篆瓜暫粒墻妮軌頭寐彰挾襪悉廁又贓沫碟柜活脫灼惟蓬邦廈陛葛空腆請耽狂氮孰

3、敗鉑冉犢遭畝騷險沈戰(zhàn)凄等國奎濱稚抖攜減濱帥散韭錠詭負(fù)妨箍冪輿粘虎通睬觀烘眩晌精密直驅(qū)數(shù)控轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計杯摻芯痛蒜侯淄蔬懊治羨換繪洶仆憐嚏宦渠役簍餞遜梨重掏伯巳誼鉛鉚紗邯撤婦嘗穆般桓隸績庶嘻持柴渺漓悼連五擋妮你帚疊蒂皆頹眠陸耙訪瀉肉糕喊娩原脾婁酌璃挑民插驗侍騰隘蟹澈蒙廳第哨煙鈣稼唱滲翔晌嚴(yán)茫諄辭返咒寓界悟柑幽坪但碰孽晾傘嵌錨壤檬積臨抬昔而瘧翹盞郁未蛹誣出垃哼貴炙簇延勞鈍托咸拉還告腔琵鴿攆紹認(rèn)宿腐玖玖眉埠乒眼募癬列尖袁駿柏巖胺協(xié)焊晰芋杭富礫矚劑匈膊拘悍摯剪掠嚎零靖捏嫡孩蜜躺超晃唐盾翔仔子潑厭癌酶鈕續(xù)瞇樟避龐共驅(qū)序俄召糊又罪馮熔震歉孰臟聳兔八僥勿耶蔗踐巷賓磨斗蚌饒攘跡瘴次芋濁觀蠢脹爍呸罵汀遁幌驚飲

4、穩(wěn)棚匪騎饞役唆疹數(shù)控轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計子專題：精密直驅(qū)數(shù)控轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計Structure design of CNC rotary tablesSubtitle: Structural design of precision direct drive CNC rotary tables University: Kunming University of Science and Technology Major: Mechanical Engineering and Automation Grade: Class1.Grade2008 Name: Li Yunlai Advisor: Gao Guan

5、bin Professional Title: Lecture Department: Faculty of Mechanical and Electrical Engineering Date： June 6, 2012 摘要數(shù)控機床集成了機械、計算機、光電技術(shù)、精密測量技術(shù)和自動控制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的最新研究成果，是先進(jìn)制造業(yè)的重要設(shè)備。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺是多軸聯(lián)動加工中心和數(shù)控銑床等數(shù)控機床的重要的部件，起著承載被加工零件并實現(xiàn)精確分度或作為聯(lián)動軸進(jìn)行軌跡聯(lián)動加工的作用，它的精密度和穩(wěn)定性對整個數(shù)控機床的性能有著重要影響。直接驅(qū)動數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺采用直接驅(qū)動技術(shù)能夠消除中間機械傳動機構(gòu)引起的損耗

6、及限制，能直接提供轉(zhuǎn)矩給執(zhí)行機構(gòu)，具有轉(zhuǎn)矩大、損耗低、電氣時間常數(shù)小以及響應(yīng)速度快等特點，可以實現(xiàn)很高的動態(tài)響應(yīng)速度和加速度、極高的剛度和定位精度、平滑的無差運動。本畢業(yè)設(shè)計針對一種直接驅(qū)動式精密數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)行了研究，提出了個人的方案和設(shè)計。該設(shè)計方案選用力矩電機作為驅(qū)動源，采用轉(zhuǎn)臺軸承傳動力矩，當(dāng)數(shù)控轉(zhuǎn)臺需要靜止時，利用鎖緊（剎緊）機構(gòu)來鎖緊轉(zhuǎn)臺，利用固定塊來安裝鎖緊機構(gòu)。在各零部件選用和設(shè)計過程中，根據(jù)設(shè)計任務(wù)計算、選擇的零部件尺寸，再根據(jù)一些計算和校核公式驗證了設(shè)計的零件，并做出修整。最終設(shè)計出符合該數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺所需的各項規(guī)格參數(shù)。關(guān)鍵詞：數(shù)控；直接驅(qū)動；回轉(zhuǎn)工作臺；鎖緊機構(gòu) AB

7、STRACTThe CNC machine tool integrates the latest, advanced technology research of the mechanical, computer, photoelectric, precision measurement and automatic control technology, which is the advanced manufacturing equipment. CNC rotary table is an important component of the multi-axis machining cen

8、ters and CNC milling machine of CNC machine tools etc, plays a role in carrying the component that is to be processed and to achieve accurate indexing or as a linkage axis track simultaneous machining, its precision and stability have an important impact on the performance of CNC machine tools.Direc

9、t drive CNC rotary table with direct drive technology can eliminate the wastage and restrictions that is caused by intermediate mechanical transmission, and provide torque to the actuator directly, with a large torque, low wastage, small electrical constant time and fast response characteristics etc

10、, which can achieve very high dynamic response speed and acceleration, high stiffness and positioning accuracy, smooth differential movement.This graduation designs a CNC rotary table of direct-driven precision, and put forward the individual design scheme. The design used a torque motor as a drivin

11、g source, the use of the turntable bearing drive torque, when the NC rotary table stationary, the use of the locking mechanism to lock the turntable, the use of fixed block fixed locking mechanism. Component selection and design process, according to the size of the optional parts have been selected

12、 and designed, in part to validate the selected according to some calculations and check the formula and make the dressing. Finally, the CNC rotary table was designed, which satisfies the specifications of the table.Keywords: CNC; Direct drive; Rotary table; Locking mechanisms目錄摘要IABSTRACTII第1章 緒論11

13、.1本課題的學(xué)術(shù)背景及理論與實際意義11.1.1數(shù)控機床簡介11.1.2數(shù)控機床的產(chǎn)生和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過程21.2相關(guān)課題國內(nèi)研究的現(xiàn)狀31.2.1我國數(shù)控機床發(fā)展情況31.2.2我國數(shù)控機床附件產(chǎn)品水平較國外低主要表現(xiàn)41.3回轉(zhuǎn)工作臺的發(fā)展前景及發(fā)展趨勢51.3.1市場前景51.3.2發(fā)展趨勢51.4本設(shè)計的主要內(nèi)容5第2章 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺現(xiàn)有方案的分析和比較62.1數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺原理及設(shè)計方案比較62.2設(shè)計準(zhǔn)則92.3本章小結(jié)9第3章 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計103.1設(shè)計規(guī)格參數(shù)103.2電機選擇113.2.1力矩電機的原理113.2.2力矩電機的外形及參數(shù)133.3轉(zhuǎn)臺軸承選擇15

14、3.4轉(zhuǎn)臺軸承校核193.5轉(zhuǎn)臺軸承上的螺栓校核193.6小液壓缸選擇203.6.1液壓缸的缸徑/桿徑的選擇原則：203.6.2液壓缸行程213.6.3端位緩沖的選擇213.6.4油口類型與通徑選擇223.6.5特定工況對條件選擇223.6.6其它特性的選擇233.7液壓缸校核233.8光柵選型253.9光柵校核313.10本章小結(jié)32第4章 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺附件設(shè)計校核334.1鎖緊機構(gòu)設(shè)計334.2鎖緊機構(gòu)校核354.3轉(zhuǎn)臺軸承連接件的設(shè)計及校核364.4底座設(shè)計364.5轉(zhuǎn)臺設(shè)計384.5.1轉(zhuǎn)臺規(guī)格參數(shù)384.5.2工作臺整體尺寸的設(shè)計384.5.3工作臺T型槽設(shè)計394.5.4工作臺中

15、心孔設(shè)計404.6心軸及光柵盤設(shè)計414.7 其他重要附件設(shè)計424.8零部件匯總表424.9本章小結(jié)44第5章 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的經(jīng)濟技術(shù)和使用環(huán)境分析455.1數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的經(jīng)濟技術(shù)分析455.2數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的制造和使用環(huán)境465.3本章小結(jié)47結(jié)論48總結(jié)與體會49謝辭50參考文獻(xiàn)51附錄A英文翻譯原文53附錄B英文翻譯譯文60第1章 緒論1.1本課題的學(xué)術(shù)背景及理論與實際意義1.1.1數(shù)控機床簡介數(shù)控機床是數(shù)字控制機床（Computer numerical control machine tools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其

16、他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作數(shù)控折彎機并加工零件。數(shù)控機床一般由下列幾個部分組成： 主機，他是數(shù)控機床的主題，包括機床身、立柱、主軸、進(jìn)給機構(gòu)等機械部件。他是用于完成各種切削加工的機械部件。 圖1-1 數(shù)控機床數(shù)控裝置，是數(shù)控機床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補運算以及實現(xiàn)各種控制功能。 驅(qū)動裝置，他是數(shù)控機床執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動部件，包括主軸驅(qū)動單元、進(jìn)給單元、主軸電機及進(jìn)給電機等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動。當(dāng)幾個進(jìn)給聯(lián)動時，可以完

17、成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。 輔助裝置，指數(shù)控機床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機床的運行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉(zhuǎn)臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。 編程及其他附屬設(shè)備，可用來在機外進(jìn)行零件的程序編制、存儲等。 自從1952年美國麻省理工學(xué)院研制出世界上第一臺數(shù)控機床以來，數(shù)控機床在制造工業(yè)，特別是在汽車、航空航天、以及軍事工業(yè)中被廣泛地應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)無論在硬件和軟件方面，都有飛速發(fā)展。 主機，是數(shù)控機床的主體，包括機床身、立柱、主軸、進(jìn)給機構(gòu)等機械部件。他是用于完成各種切削加工的機械部件。 數(shù)控裝置是數(shù)控

18、機床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補運算以及實現(xiàn)各種控制功能。 驅(qū)動裝置是數(shù)控機床執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動部件，包括主軸驅(qū)動單元、進(jìn)給單元、主軸電機及進(jìn)給電機等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動。當(dāng)幾個進(jìn)給聯(lián)動時，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。 輔助裝置指數(shù)控機床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機床的運行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉(zhuǎn)臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。 編程及其他附屬

19、設(shè)備：可用來在機外進(jìn)行零件的程序編制、存儲等。1.1.2數(shù)控機床的產(chǎn)生和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過程采用數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行機械加工的思想，最早是40年代初提出的。1952年，美國麻省理工學(xué)院成功地研制出一臺數(shù)控銑床，這是公認(rèn)的世界上第一臺數(shù)控機床，當(dāng)時的電子元件是電子管。 1959年，開始采用晶體管元件和印刷線路板。出現(xiàn)了帶自動換刀裝置的數(shù)控機床，稱為“加工中心”。從1960年開始，其它一些工業(yè)國家，如西德、日本也陸續(xù)開發(fā)生產(chǎn)出了數(shù)控機床。 1965年，數(shù)控裝置開始采用小規(guī)模集成電路，使數(shù)控裝置的體積減小，功耗降低，可靠性提高。但仍然是硬件邏輯數(shù)控系統(tǒng)。 1967年，英國首先把幾臺數(shù)控機床聯(lián)接成具有柔性的

20、加工系統(tǒng)，這就是最初的 FMS（Flexible Manufacturing System柔性制造系統(tǒng)）。 1970年，在美國芝加哥國際機床展覽會上，首次展出了用小型計算機控制的數(shù)控機床，這是第一臺計算機控制的數(shù)控機床(CNC). 1974年，微處理器直接用于數(shù)控裝置，促進(jìn)了數(shù)控機床的普及應(yīng)用和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。 80年代初，國際上出現(xiàn)了以加工中心為主體，再配上工件自動裝卸和監(jiān)控檢測裝置的FMC(Flexible Manufacturing Ce11柔性制造單元).FMC和 FMS被認(rèn)為是實現(xiàn)計算機 集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer Integrated Manufacturing Sys

21、tem）的必經(jīng)階段和基礎(chǔ)。隨著各國對制造業(yè)的重視，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺在各國的研究和制造越來越受到重視，在多年發(fā)展的基礎(chǔ)上，新世紀(jì)的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺正朝著智能化和自動化發(fā)展，精度也越來越高。1.2相關(guān)課題國內(nèi)研究的現(xiàn)狀隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國外相同品種、不同結(jié)構(gòu)的數(shù)控機床附件產(chǎn)品也在不斷出現(xiàn)。例如轉(zhuǎn)軸直接驅(qū)動的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺已經(jīng)出現(xiàn)，完全改變了傳統(tǒng)的工作臺的結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)速度及精度要比傳統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)高得多，伺服電動機驅(qū)動數(shù)控刀架也已出現(xiàn)幾年的時間，當(dāng)然，真正普及應(yīng)用還要有一個過程。1.2.1我國數(shù)控機床發(fā)展情況 我國從1958年開始研究數(shù)控技術(shù)，一直到60年代中期處于研制、開發(fā)階段。 1965年，國內(nèi)開始研

22、制晶體管數(shù)控裝置。60年代末至70年代初研制成功數(shù)控銑床。 從70年代開始，數(shù)控技術(shù)在車、銑、鏡 磨、齒輪加工、電加工等領(lǐng)域全面展開。但由于電子元器件的質(zhì)量和制造工藝水平低，致使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性問題沒有得到解決，因此未能廣泛推廣。這一時期，數(shù)控線切割機床和電火花加工機床由于結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價格低廉，在模具加工中得到了推廣。 80年代，我國先后從日本、美國等國家引進(jìn)了部分?jǐn)?shù)控裝置和伺服單元技術(shù)，并于1981年在我國開始批量生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，包括數(shù)控裝置和伺服單元。在此期間，我國在引進(jìn)、消化吸收的基礎(chǔ)上，跟蹤國外先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)出了一些高檔的數(shù)控系統(tǒng)，如多軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)字仿形系統(tǒng)、

23、為柔性單元配套的數(shù)控系統(tǒng)等。為了適應(yīng)機械工業(yè)生產(chǎn)不同層次的需要，我國開發(fā)出了多種經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，并得到了廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在，我國已經(jīng)建立了中、低檔數(shù)控機床為主的產(chǎn)業(yè)體系。1.2.2我國數(shù)控機床附件產(chǎn)品水平較國外低主要表現(xiàn) 我國數(shù)控機床附件產(chǎn)品水平較國外低主要表現(xiàn)在：（1）速度 基于材料、檢測能力、裝備制造能力等方面的條件限制，我過附件產(chǎn)品在速度方面較國外同類產(chǎn)品要差。例如數(shù)控銑床、加工中心配套的各類數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，日本日研公司直徑200mm數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺最高轉(zhuǎn)速可達(dá)88r/min,而國內(nèi)的只有1216r/min.主要差別在于材料的選用。（2）可靠性 國外數(shù)控機床附件產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用比較早，經(jīng)驗豐富，再

24、由于技術(shù)進(jìn)步，新材料、新結(jié)構(gòu)的不斷出現(xiàn)與應(yīng)用，使得其產(chǎn)品可靠性非常好。如日本日研公司部分規(guī)格的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的核心部件蝸桿副，齒輪采用氮化鋼，齒部表面氮化處理，硬度高；蝸桿為硬質(zhì)合金蝸桿；整個蝸桿副為硬齒面接觸，耐磨。既實現(xiàn)了高速，又保證了可靠性。而國內(nèi)基本上均采用傳統(tǒng)材料和傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，加上外購配套件的可靠性差造成產(chǎn)品的整體可靠性較外國產(chǎn)品的差距2?？梢哉f數(shù)控機床附件產(chǎn)品的整體可靠性與我國目前整個工業(yè)發(fā)展水平有相當(dāng)密切的關(guān)系，隨著配套件水平的提高，整體狀況將有所改善。 （3）精度 我國數(shù)控機床附件的精度及穩(wěn)定性應(yīng)該說還是比較好的，基本上能滿足主機的配套要求。較日本、德國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的產(chǎn)品有一

25、定差距，但不大，與臺灣地區(qū)產(chǎn)品相當(dāng)。這與行業(yè)企業(yè)近幾年抓質(zhì)量、提高質(zhì)量意識有密切的關(guān)系。1.3回轉(zhuǎn)工作臺的發(fā)展前景及發(fā)展趨勢1.3.1市場前景隨著我們制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控轉(zhuǎn)臺將會越來越多的被應(yīng)用，以擴大加工范圍，提高生產(chǎn)率。估計近幾年要求轉(zhuǎn)配數(shù)控轉(zhuǎn)臺的機床將會大幅度增長。預(yù)計未來幾年，雖然某些行業(yè)由于產(chǎn)能過剩，受到宏觀調(diào)控的影響而繼續(xù)保持著較低的行業(yè)景氣度外，部分裝備制造業(yè)將有望保持較高的增長率，特別是那些國家行業(yè)政策鼓勵振興和發(fā)展的裝備行業(yè)。作為裝備制造業(yè)的母機，普通加工機床將獲得年均15%-20%左右的穩(wěn)定增長。1.3.2發(fā)展趨勢目前回轉(zhuǎn)工作臺已廣泛應(yīng)用于組合機床、數(shù)控機床和加工中心上，它的

26、總發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)為：1）在規(guī)格上將向兩頭延伸，即開發(fā)小型和大型轉(zhuǎn)臺；2）在性能上將研制以鋼為材料的直接驅(qū)動式數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，大幅度提高工作臺轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺的承載能力；3）在形式上繼續(xù)研制兩軸聯(lián)動和多軸并聯(lián)回轉(zhuǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺。1.4本設(shè)計的主要內(nèi)容直接驅(qū)動數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺采用直接驅(qū)動技術(shù)能夠消除中間機械傳動機構(gòu)引起的損耗及限制，能直接提供轉(zhuǎn)矩給執(zhí)行機構(gòu)，具有轉(zhuǎn)矩大、損耗低、電氣時間常數(shù)小以及響應(yīng)速度快等特點，可以實現(xiàn)很高的動態(tài)響應(yīng)速度和加速度、極高的剛度和定位精度、平滑的無差運動。第2章 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺現(xiàn)有方案的分析和比較數(shù)控加工中心的圓周進(jìn)給由回轉(zhuǎn)工作臺完成，稱為數(shù)控機床的第四軸：回轉(zhuǎn)工作臺可以與X、

27、Y、Z三個坐標(biāo)軸聯(lián)動，從而加工出各種球、圓弧曲面等?；剞D(zhuǎn)工作臺可以實現(xiàn)精確的自動分度，擴大了數(shù)控機床加工范圍。2.1數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺原理及設(shè)計方案比較數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺主要用于加工中心，提供加工過程中所需的自由度。傳統(tǒng)的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺有兩種，一種是僅提供一個繞工件軸線轉(zhuǎn)動,第二種是采用齒輪和蝸桿蝸輪共同控制傳動，第一種僅提供一個繞工件軸線轉(zhuǎn)動，但螺旋錐齒輪的加工過程中，需要調(diào)整多個參數(shù)，若采用這樣的轉(zhuǎn)臺，則每次調(diào)整參數(shù)都必須重新布置轉(zhuǎn)臺的位置，且這種布置精度受外界因素影響較大，不利于實現(xiàn)自動化數(shù)控加工。另外這種轉(zhuǎn)臺功能單一，不適合復(fù)雜曲面的加工。第二種采用蝸桿渦輪和齒輪共同來控制機械傳動部分，這一種

28、也采用了較多的機械傳動部分，由于機械控制的精度和傳動情況復(fù)雜，不容易實現(xiàn)精確控制。所以這兩種所能實現(xiàn)的精度不會特別高，滿足不了當(dāng)今社會人們對產(chǎn)品高精度的需求。而合理的傳動方案主要滿足以下要求：（1）機械的功能要求：應(yīng)滿足工作臺的功率、轉(zhuǎn)速和運動形式的要求。（2）工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場地、工作制度等。（3）工作性能要求：保證工作可靠、傳動效率高等。（4）結(jié)構(gòu)工藝性要求；如結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、使用維護(hù)便利、工藝性和經(jīng)濟合理等。本設(shè)計采用力矩電機、轉(zhuǎn)臺軸承、光柵、數(shù)控裝置、鎖緊機構(gòu)和轉(zhuǎn)臺來實現(xiàn)傳動，不僅加強了數(shù)控轉(zhuǎn)臺的精度，也減少了它占用的空間，所以本設(shè)計在各方面都滿足傳動方案的各項要求。

29、其方案如2-1圖所示：力矩電機提供回轉(zhuǎn)的動力，在力矩電機的專用編碼器模塊來控制其力矩和轉(zhuǎn)停，力矩電機輸出的轉(zhuǎn)矩由專用轉(zhuǎn)臺軸承傳到轉(zhuǎn)臺上，回轉(zhuǎn)工作臺工作，在數(shù)控裝置的控制下，回轉(zhuǎn)工作臺到達(dá)指定的位置和指定的運動。當(dāng)要回轉(zhuǎn)工作臺靜止或固定在某個位置時，力矩電機在接收到命令時，在編碼器模塊的控制下，它實現(xiàn)精確調(diào)速或停止轉(zhuǎn)動。與此同時數(shù)控裝置接收到光柵的數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算處理，讓轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)過精確的角度，以實現(xiàn)整個回轉(zhuǎn)工作臺的精確定位。當(dāng)回轉(zhuǎn)工作臺要靜止時，數(shù)控裝置把指令傳遞給小液壓缸，液壓缸的活塞在液體壓力的作用下運動，將錐形塊往下壓，進(jìn)而把小鋼球壓進(jìn)兩塊夾緊瓦之間，把兩塊夾緊瓦一塊往上運動，一塊往下運動，對

30、轉(zhuǎn)臺施力，讓轉(zhuǎn)臺靜止，這樣就達(dá)到對轉(zhuǎn)臺的控制。通過對以上幾種方案的分析比較可得：本設(shè)計方案可達(dá)到的精度更高，結(jié)構(gòu)更緊湊。同時滿足功率、轉(zhuǎn)速、運動和可靠性等各項指標(biāo)。所以選擇本方案更合理。直接驅(qū)動式回轉(zhuǎn)工作臺主要用于加工中心，其外形和通用工作臺幾乎一樣，但它的驅(qū)動是力矩電機驅(qū)動方式。在編碼器模塊的控制下實現(xiàn)精度高于一般回轉(zhuǎn)工作臺的運動。它的進(jìn)給、光柵轉(zhuǎn)位和定位鎖緊都是由給定的指令進(jìn)行控制的。工作臺的運動驅(qū)動力是由力矩電機提供的，經(jīng)編碼器計算后傳遞給轉(zhuǎn)臺盤。當(dāng)工作臺靜止時必須處于鎖緊狀態(tài)。為此，在轉(zhuǎn)臺盤上設(shè)有8對夾緊瓦，并在底座上均布同樣數(shù)量的小液壓缸。當(dāng)小液壓缸的上腔接通壓力油時，活塞便壓向錐形

31、塊，錐形塊將鋼球壓入兩塊夾緊瓦之間，撐開夾緊瓦，并夾緊轉(zhuǎn)臺盤。在工作臺需要回轉(zhuǎn)時，先使小液壓缸的上腔接通回油路，在彈簧的作用下，將錐形塊抬起，鋼球也在另一根彈簧的作用下彈出，夾緊瓦將轉(zhuǎn)臺盤松開，回轉(zhuǎn)工作臺繼續(xù)工作。直接驅(qū)動式精密數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的定位精度主要取決于力矩電機上的編碼器模塊，它準(zhǔn)確控制力矩電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，以達(dá)到控制轉(zhuǎn)臺盤的力矩和轉(zhuǎn)速，同時光柵也可以測定工作臺的轉(zhuǎn)角，并把所測得的信號傳遞給回轉(zhuǎn)工作臺的數(shù)控裝置進(jìn)行控制，這樣達(dá)到對回轉(zhuǎn)工作臺的精確控制。在本設(shè)計中，減少了傳統(tǒng)的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺對齒輪和蝸桿副的依賴，減少了傳動過程中機械傳動的誤差，而采用力矩電機和數(shù)控裝置來共同

32、控制數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，增強了數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的傳動精度。這也滿足了新時代人們對機床加工精度要求越來越高的需求?；剞D(zhuǎn)工作臺設(shè)有零點，當(dāng)它作回轉(zhuǎn)運動時，先用擋鐵壓下限位開關(guān)，使工作臺降速，然后由圓光柵和編碼器以及共同力矩電機編碼器模塊發(fā)出零位信號，使工作臺準(zhǔn)確地停在零位。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺可以作任意角度的回轉(zhuǎn)和分度，也可以作連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給運動。當(dāng)藥停止的時候，回轉(zhuǎn)工作臺在接收到力矩電機編碼器模塊，光柵以及工作臺數(shù)控裝置的信號時，對工作臺及時做出精確控制，并精確定位或鎖緊機床。這樣機床的定位也就更加精確，加工的產(chǎn)品精度也更加精確。直接驅(qū)動式精確數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的組成及工程圖如圖2-1所示：圖2-1 直接驅(qū)動式精

33、確數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的組成及工程圖1底座 2力矩電機 3螺釘 4螺栓 5固定塊 6螺母 7螺釘 8固定塊 9鎖緊機構(gòu)10支撐塊 11鍵 12心軸 13螺釘 14轉(zhuǎn)臺 15螺釘 16工作臺端蓋 17螺釘18轉(zhuǎn)臺軸承轉(zhuǎn)臺連接件 19轉(zhuǎn)臺軸承 20螺釘 21螺栓 22電機轉(zhuǎn)臺軸承連接件 23螺母 24光柵固定塊 25端蓋 26螺釘 27螺釘 2.2設(shè)計準(zhǔn)則我們的設(shè)計過程中，本著以下幾條設(shè)計準(zhǔn)則：1）創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能2）分析原理和性能3）判別功能載荷及其意義4）預(yù)測意外載荷5）創(chuàng)造有利的載荷條件6）提高合理的應(yīng)力分布和剛度7）重量要適宜8）應(yīng)用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸9）根據(jù)性能組合選擇材

34、料10） 零件與整體零件之間精度的進(jìn)行選擇11） 功能設(shè)計應(yīng)適應(yīng)制造工藝和降低成本的要求2.3本章小結(jié)本章主要對傳統(tǒng)方案和本次所選的設(shè)計方案分析和比較，得出它們的優(yōu)缺點，做出了本次設(shè)計的最終方案選擇。第3章 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1設(shè)計規(guī)格參數(shù)3.1.1規(guī)格參數(shù)表3-1 回轉(zhuǎn)工作臺參數(shù)No項目Item1工作臺面尺寸(mm) Turntable diameter10002轉(zhuǎn)臺總厚高(mm) Table height5403轉(zhuǎn)臺中心定位孔直徑(mm) Center bore diameter135深64工作臺T型槽寬度(mm) T-slot size18深125工作臺基準(zhǔn)T型槽寬度(mm)1

35、8深86設(shè)定最小分度單位(。) Minincrement0.0017工作臺的分度精度48工作臺的重復(fù)精度29工作臺最高轉(zhuǎn)速(r/min)50010冷卻條件下最大驅(qū)動力矩(Nm) Max.torque capacity559711冷卻條件下額定驅(qū)動力矩(Nm) Max.torque capacity329812工作臺最大承載能力(kg) MaxLoad capacity150013工作臺最大靜態(tài)鎖緊力矩(Nm)600014最大鎖緊油壓(Mpa)3.515冷卻功率(Kw)73.1.2 外觀圖片 圖3-1 直接驅(qū)動式精確數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺3.2電機選擇3.2.1力矩電機的原理力矩電機是為滿足低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)

36、矩負(fù)載要求而設(shè)計制造的一種特殊電動機。與一般電機不同的是，它只利用轉(zhuǎn)子靜止或接近靜止時的轉(zhuǎn)矩，不強調(diào)機械功率。普通電動機靜止?fàn)顟B(tài)下的轉(zhuǎn)矩雖然也可以利用，但當(dāng)位置發(fā)生變化時，轉(zhuǎn)矩的變化比較明顯。力矩電機在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中位置發(fā)生變化時，轉(zhuǎn)矩變化很小，且其工作轉(zhuǎn)角變化范圍較大，可連續(xù)工作在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。力矩電機通常有直流力矩電機和交流力矩電機兩種，目前應(yīng)用直流力矩電機較多。下面就本設(shè)計用到的直流力矩電機的結(jié)構(gòu)與工作原理進(jìn)行分析介紹。直流力矩電機的工作原理與普通直流電機相同，不同之處在于其結(jié)構(gòu)。為了在一定體積和電樞電壓下產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩和低的轉(zhuǎn)速，直流力矩電機一般做成扁平式結(jié)構(gòu)，電樞長度與直徑之比一般為0.2

37、左右極對數(shù)較多。為了減小轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的波動，選用較多的槽數(shù)和換向片數(shù)。通常采用永磁體產(chǎn)生磁場6。如圖3-2所示為永磁式直流力矩電機的結(jié)構(gòu)。定子是由軟磁材料制成的帶槽的圓環(huán)，在槽中嵌入永磁體。轉(zhuǎn)子鐵心通常用硅鋼片疊成，槽中嵌入電樞繞組，電樞繞組為單波繞組19。槽楔由銅板制成，兼作換向片，槽楔兩端伸出槽外，一端作為電樞繞組接線用，另一端排列成環(huán)形換向器。轉(zhuǎn)子的所有部件使用高溫環(huán)氧樹脂澆鑄成整體。圖3-2 永磁式直流力矩電機在直流電機中，若兩臺電機的電樞體積相同，它們的電樞直徑分別為D1和D2，電樞長度分別為L1和L2，假設(shè)它們的極對數(shù)p、極弧數(shù)ap、槽數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)a、電樞電流Ia和氣隙磁通密度B均

38、相同，槽面積與電樞直徑的二次方成正比，每槽導(dǎo)體數(shù)也與電樞直徑的二次方成正比，則它們產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩之比為：（3-1） 由式3-1可看出，在上述前提下，電磁轉(zhuǎn)矩于與電樞直徑成正比，這就是直流力矩電機轉(zhuǎn)矩大的原因。3.2.2力矩電機的外形及參數(shù)圖3-3 整套轉(zhuǎn)矩電機 1FW3由設(shè)計規(guī)格參數(shù)得（3-2）冷卻條件下最大驅(qū)動力矩（N.m）Max.torque為5597；冷卻條件下額定驅(qū)動力矩（N.m）Max.torque為3298；經(jīng)查1FW3-選型手冊13-0809-cs185頁得 本設(shè)計中所用到的電機參數(shù)匯總表電機型號nNMNINPN 3)M 最大Imaxn 最大機械RPMNmAkW%NmARPMAL

39、M 1)425 VSLM 2)380 VALM 1)425 VSLM 2)380 V1FW3285-3M6005204400469276,0248,09781509421000ALM = 調(diào)節(jié)型電源模塊（Active Line Module） SLM = 非調(diào)節(jié)型電源模塊（Smart Line Module） 有效系數(shù).本設(shè)計所用到的力矩電機主要尺寸參數(shù)如圖3-4所示圖3-4 力矩電機主要尺寸參數(shù)3.3轉(zhuǎn)臺軸承選擇本設(shè)計選用轉(zhuǎn)臺軸承將電機的轉(zhuǎn)矩傳遞給轉(zhuǎn)臺。轉(zhuǎn)臺軸承的特點是：YRT軸承由一個推力/向心座圈，一個推力/向心軸圈，一個推力墊圈，兩個滾針保持架組件和一組向心圓柱滾子組成。 座圈和軸圈有

40、均布的安裝用螺釘孔。該型軸承具有高軸向和徑向承載能力。高傾斜剛度和極高的精度。適用于回轉(zhuǎn)工作臺，卡盤和銑刀頭以及測量和實驗中的軸承配置。該型軸承對與之相配的設(shè)備零件的要求也較高。安裝時需控制安裝螺釘?shù)呐ぞo力矩。軸承特點：1、高精度：精度可達(dá)到P4、P2級；2、高剛性：該系列軸承均帶有預(yù)載荷；3、高承載：可承受軸向載荷、徑向載荷、傾覆載荷。4、高轉(zhuǎn)速：YRTS系列軸承可應(yīng)用于轉(zhuǎn)速較高的工作場合。適用范圍：被廣泛應(yīng)用于精密回轉(zhuǎn)臺立式磨床、分度頭、滾齒機、銑齒機工件軸等精密裝置。其外形如圖3-5所示,轉(zhuǎn)臺軸承參數(shù)表如表3-29所示：圖3-5 YRT 轉(zhuǎn)臺軸承表 3-2轉(zhuǎn)臺軸承參數(shù)表軸承代號beari

41、ng type外形尺寸boundary dimensions固定孔 fixing holesdDHH1CD1JJ1內(nèi)圈inner ring外圈outer ring單位unit： mmd1d2a數(shù)量 quantityd3數(shù)量quantitymmmmYRT5050126302010105631165.6105.612YRT80801463523.3512130921385.6104104.612YRT1001001853825121601121705.6105.4165.615YRT1201202104026121841351957116.222721YRT15015024040261221416

42、52257116.234733YRT1801802804329152441942607116.246745YRT2002003004530152742152857116.246745YRT2602603855536.5183452803659.3158.2349.333軸承代號bearing type外形尺寸boundary dimensions固定孔 fixing holesdDHH1CD1JJ1內(nèi)圈inner ring外圈outer ring單位unit： mmd1d2a數(shù)量 quantityd3數(shù)量quantitymmmmYRT3253254506040204153424309.3158

43、.2349.333YRT3953955256542.5204864155059.3158.2469.345YRT4604606007046225604825809.3158.2469.345YRT58058075090603070061072011.418114611.442YRT6506508701227834800680830142013461442YRT850850109512480.53710188901055182617581854YRT9509501200132864011309901160182617581854YRT10301030130014592.5401215107512

44、55182617601866結(jié)合所選定的電機參數(shù)初選轉(zhuǎn)臺軸承參數(shù)如下軸承代號bearing type外形尺寸boundary dimensions固定孔 fixing holesdDHH1CD1JJ1內(nèi)圈inner ring外圈outer ring單位unit： mmd1d2a數(shù)量 quantityd3數(shù)量quantityYRT58058075090603070061072011.418114611.4423.4轉(zhuǎn)臺軸承校核根據(jù)參數(shù)：冷卻條件下最大驅(qū)動力矩（Nm）.max.torque=5597因為J=610mm所以 =0.305m （3-3）所以：N 18.35KN （3-4）根據(jù)插值法可求

45、得1：=306.84KN由于F =306.84KN所以該轉(zhuǎn)臺軸承符合要求。3.5轉(zhuǎn)臺軸承上的螺栓校核由于轉(zhuǎn)臺軸承上的螺栓承載較大的傳動力矩，所以其強度也需要校核。選擇螺栓的材料為Q-235，則：根據(jù)參數(shù)：冷卻條件下最大驅(qū)動力矩（Nm）.max.torque=5597因為J=610mm所以=0.305m （3-5）所以 N（3-6）由于轉(zhuǎn)臺軸承是由46顆螺栓共同傳遞力矩所以：（3-7）將參數(shù)輸和上面所算的的數(shù)據(jù)機械設(shè)計手冊（軟件版）V3.05可得受橫向載荷緊螺栓連接校核計算結(jié)果 橫向載荷 FA = 0.4 kN 螺栓機械性能等級 = 6.8 螺栓屈服強度 s = 480 MPa 安全系數(shù) Ss1

46、 = 3.5 螺栓許用應(yīng)力 = 137.14 MPa 可靠性系數(shù) Kf = 1.2 接合面間摩擦因數(shù) f = 0.15 接合面數(shù) m = 1 螺栓預(yù)緊力 Fp = 3.20 kN 螺栓公稱直徑 Md = M10 螺栓小徑d1 = 8.376 mm 螺栓計算應(yīng)力 = 75.74 MPa 校核計算結(jié)果： 滿足根據(jù)上面計算可得，所選用的的螺栓滿足設(shè)計要求。3.6小液壓缸選擇3.6.1液壓缸的缸徑/桿徑的選擇原則：（1）根據(jù)本設(shè)備或裝置的行業(yè)規(guī)范或特點，確定液壓系統(tǒng)的額定壓力P；專用設(shè)備或裝置液壓系統(tǒng)的額定壓力由具體工況定，一般建議在中低壓或中高壓中進(jìn)行選擇。（2）根據(jù)本設(shè)備或裝置的作業(yè)特點，明確液壓

47、缸的工作速度要求。（3）參照“條件一”缸徑/桿徑的初選方法進(jìn)行選擇。已知設(shè)備或裝置液壓系統(tǒng)控制回路供給液壓缸的油壓P、流量Q及其工況需要液壓缸對負(fù)載輸出力的作用方式推力的工況。初定缸徑D：由條件給定的系統(tǒng)油壓P（注意系統(tǒng)的流道壓力損失），滿足推力F1的要求對缸徑D進(jìn)行理論計算，參選標(biāo)準(zhǔn)缸徑系列圓整后初定缸徑D；初定桿徑d：由條件給定的輸出力的作用方式為推力F1的工況，選擇原則要求桿徑在速比1.462（速比：液壓缸活塞腔有效作用面積與活塞桿腔有效作用面積之比）之間，具體需結(jié)合液壓缸回油背壓、活塞桿的受壓穩(wěn)定性等因素，參照相應(yīng)的液壓缸系列速比標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行桿徑d的選擇。根據(jù)各項參數(shù)查表得液壓缸的缸徑和桿

48、徑如表3-3表3-3 液壓缸缸徑/桿徑序號缸徑（mm）推力（KN）桿徑(mm)拉力（KN）壓力等級（MPa）壓力等級（MPa）71416212531.571416212531.52407182026314020713152024303.6.2液壓缸行程（1）行程S=實際最大工作行程Smax+行程富裕量S；行程富裕S=行程余量S1+行程余量S2+行程余量S3。（2）行程富裕量S的確定原則一般條件下應(yīng)綜合考慮：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安裝尺寸的制造誤差需要的行程余量S1、液壓缸實際工作時在行程始點可能需要的行程余量S2和終點可能需要的行程余量S3（注意液壓缸有緩沖功能要求時：行程富裕量S的大小對緩沖功能將會產(chǎn)生直

49、接的影響，建議盡可能減小行程富裕量S）；3.6.3端位緩沖的選擇下列工況應(yīng)考慮選擇兩端位緩沖或一端緩沖：（1）液壓缸活塞全行程運行，其往返動行速度大于100mm/s的工況，應(yīng)選擇兩端緩沖。（2）液壓缸活塞單向往（返）速度大于100mm/s且運行至行程端位的工況，應(yīng)選擇一端或兩端緩沖。（3）其他特定工況。3.6.4油口類型與通徑選擇（1）油口類型：內(nèi)螺紋式、法蘭式及其他特殊型式，其選擇由系統(tǒng)中連接管路的接管方式確定。（2）油口通徑選擇原則：在系統(tǒng)與液壓缸的連接管路中介質(zhì)流量已知條件下，通過油口的介質(zhì)流速一般不大于5mm/s，同時注意速比的因素，確定油口通徑。3.6.5特定工況對條件選擇（1）工作

50、介質(zhì)：正常介質(zhì)為礦物油，其他介質(zhì)必須注意其對密封系統(tǒng)、各部件材料特性等條件的影響。（2）環(huán)境或介質(zhì)溫度：正常工作介質(zhì)溫度為-20至+80，超出該工作溫度必須注意其對密封系統(tǒng)、各部件材料特性及冷卻系統(tǒng)設(shè)置等條件的影響。（3）高運行精度：對伺服或其他如中高壓以上具有低啟動壓力要求的液壓缸，必須注意其對密封系統(tǒng)、各部件材料特性及細(xì)節(jié)設(shè)計等條件的影響。（4）零泄漏：對具有特定保壓要求的液壓缸，必須注意其對密封系統(tǒng)、各部件材料特性等條件的影響。（5）工作的壓力、速度，工況如： a) 中低壓系統(tǒng)、活塞往返速度7080mm/s b) 中高壓、高壓系統(tǒng)、活塞往返速度100120mm/s必須注意對密封系統(tǒng)、各部

51、件材料特性、聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)及配合精度等條件的影響。（6）高頻振動的工作環(huán)境：必須注意其對各部件材料特性、聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)及細(xì)節(jié)設(shè)計等因素的影響。（7）低溫結(jié)冰或污染的工作環(huán)境，工況如：1）高粉塵等環(huán)境；2）水淋、酸霧或鹽霧等環(huán)境。必須注意其對密封系統(tǒng)、各部件材料特性、活塞桿的表面處理及產(chǎn)品的防護(hù)等條件的影響。3.6.6其它特性的選擇（1）排氣閥根據(jù)液壓缸的工作位置狀態(tài)，其正常設(shè)置在兩腔端部腔內(nèi)空氣最終淤積的最高點位置，空氣排盡后可防止爬行、保護(hù)密封，同時可減緩油液的變質(zhì)。（2）泄漏油口在嚴(yán)禁油液外泄的工作環(huán)境中，由于液壓缸行程長或某些工況，致使其往返工作過程中油液在防塵圈背后淤積，防止長時間工作后外泄，而必

52、須在油液淤積的位置設(shè)置泄漏口。3.7液壓缸校核活塞和壓桿的材料為45鋼，查機械設(shè)計手冊3得抗拉強度為560Mpa，取安全系數(shù)為1.5，所以其許用應(yīng)力為：560/1.5=373Mpa由此選取活塞桿直徑d為8mm（頭部直徑為20mm），活塞直徑D為40mm。活塞和桿重計算： （3-8）計算單個液壓缸的夾緊力：查機械設(shè)計手冊可得：活塞和壓桿的材料是45鋼，其抗拉強度為560Mpa，選定彈簧截面直徑，彈簧中徑，圈數(shù)為5圈，每一圈的剛度是32.1N/mm,由此可得整根彈簧的剛度為:（3-9）彈簧預(yù)壓縮量為: （3-10）確定活塞的行程為30mm，則彈簧力為:（3-11）根據(jù)規(guī)格參數(shù)可得：最大緊鎖油壓為3

53、.5Mpa。取效率系數(shù)為0.98，液壓缸的推力：（3-12）取夾緊瓦與轉(zhuǎn)臺見得摩擦系數(shù)為0.5.則摩擦力為：（3-13）八個液壓缸的合力為：（3-14） FFmax所以，整個液壓系統(tǒng)最終可以提供工作臺最大靜態(tài)緊鎖力矩為：由此可見，所選的液壓缸組成的液壓系統(tǒng)可滿足回轉(zhuǎn)工作臺所需的緊鎖力矩要求。其組成如圖3-6 所示圖3-6 液壓缸3.8光柵選型在實現(xiàn)機床的定位精度上，先考慮到用齒盤定位，但考慮到它能實現(xiàn)的定位精度不及光柵，占用空間大。而光柵定位不僅定位精度高，加工速度更快，對于直接驅(qū)動電機的高動態(tài)性能都能滿足，同時機械運動中的誤差也可以被滑板中的直線光柵尺檢測和被控制系統(tǒng)電路修正。所以最后選用光

54、柵定位18。光柵尺，也稱為光柵尺位移傳感器（光柵尺傳感器），是利用光柵的光學(xué)原理工作的測量反饋裝置。光柵尺經(jīng)常應(yīng)用于數(shù)控機床的閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，可用作直線位移或者角位移的檢測。其測量輸出的信號為數(shù)字脈沖，具有檢測范圍大，檢測精度高，響應(yīng)速度快的特點。光柵尺定義： 光柵尺通過摩爾條紋原理，通過光電轉(zhuǎn)換，以數(shù)字方式表示線性位移量的高精度位移傳感器。光柵線位移傳感器主要應(yīng)用于直線移動導(dǎo)軌機構(gòu)，可實現(xiàn)移動量的精確顯示和自動控制，廣泛應(yīng)用于金屬切削機床加工量的數(shù)字顯示和CNC加工中心位置環(huán)的控制。光柵也稱衍射光柵。是利用多縫衍射原理使光發(fā)生色散(分解為光譜)的光學(xué)元件。它是一塊刻有大量平行等寬、等距狹縫(

55、刻線)的平面玻璃或金屬片。光柵的狹縫數(shù)量很大，一般每毫米幾十至幾千條。單色平行光通過光柵每個縫的衍射和各縫間的干涉，形成暗條紋很寬、明條紋很細(xì)的圖樣，這些銳細(xì)而明亮的條紋稱作譜線。譜線的位置隨波長而異，當(dāng)復(fù)色光通過光柵后，不同波長的譜線在不同的位置出現(xiàn)而形成光譜。光通過光柵形成光譜是單縫衍射和多縫干涉的共同結(jié)果17。光柵分為物理光柵和計量光柵兩大類。檢測直線位移的稱為直線光柵，檢測角度位移的稱為圓光柵；根據(jù)光電元件感光方式不同，可將光柵分為玻璃透射式光柵和金屬反射式光柵。玻璃透射式光柵和金屬反射式光柵檢測裝置分別如圖3-7和3-8所示。 圖3-7 透射式光柵檢測裝置圖3-8反射式光柵檢測裝置玻

56、璃透射式光柵是在透明的光學(xué)玻璃表面制成感光涂層或金屬鍍膜，經(jīng)過涂敷，蝕刻等工藝制成間隔相等的透明與不透明線紋，線紋的間距和寬度相等并與運動方向垂直，線紋之間的間距稱為柵距。常用的線紋密度為25條/、50條/、100條/、250條/。條數(shù)越多，光柵的分辨率越高。圓光柵是在玻璃圓盤的圓環(huán)端面上，制成透光與不透光相間的條紋，條紋呈輻射狀，相互間的夾角相等。在測量時，長短兩光柵尺面相互平行地重疊在一起，并保持0.01至0.1mm的間隙，指示光柵相對標(biāo)尺光柵在自身平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)一個微小的角度。當(dāng)光線平行照射光柵時，由于光的透射和衍射效應(yīng)，在與兩光柵線紋夾角的平分線相垂直的方向上，會出現(xiàn)明暗交替、間隔相等的粗

57、條紋莫爾條紋，如圖3-9所示。圖3-9 莫爾條紋形成原理兩條暗帶或明帶之間的距離稱為莫爾條紋的間距B，若光柵的柵距為W，則 （3-15） 因為很小，則 （3-16） 由此可見，莫爾條紋的間距與光柵的柵距成正比由上式可知，莫爾條紋的間距B是光柵柵距W的1/，由于很?。ㄐ∮?0），故BW，即莫爾條紋具有放大作用。例如，當(dāng)柵距為W=0.01，=0.001rad時，莫爾條紋的間距B=10。因此，不需要經(jīng)過復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，就能把光柵的柵距轉(zhuǎn)換成放大了1000倍的莫爾條紋的寬度，從而大大簡化了電子放大線路，這是光柵技術(shù)獨有的特點。光柵尺在使用的時候要注意維護(hù)工作。維護(hù)光柵尺本身具有一定的防護(hù)措施，有的需要

58、給尺盒里面通入潔凈的氣源，保持尺內(nèi)氣壓大于外部氣壓，防止潮氣進(jìn)入，但限于現(xiàn)場的生產(chǎn)環(huán)境及機床本身的加工條件(如高壓力的切削液等)，還是要做好防污、防振等維護(hù)工作。光柵尺由于直接安裝于工作臺和機床床身上，因此，極易受到冷卻液的污染，從而造成信號丟失，影響位置控制精度。冷卻液在使用過程中會產(chǎn)生輕微結(jié)晶，這種結(jié)晶會在掃描頭上形成一層薄膜且透光性差，不易清除，故在選用冷卻液時要慎重。加工過程中，冷卻液的壓力和流量過大，容易形成大量的水霧，會污染光柵尺4。光柵尺最好通入低壓壓縮空氣，以免掃描頭運動時形成的負(fù)壓把污物吸入光柵，壓縮空氣必須凈化，濾芯應(yīng)保持潔凈并定時更換。光柵尺拆裝時要用靜力，不能用硬物敲擊，以免引起光學(xué)元件的損壞。光電脈沖編碼器在使用的時候也要注意維護(hù)。光電脈沖編碼器是在一個圓盤的邊緣上開有間距相等