(wo)數(shù)控刀架的設(shè)計(jì)
(wo)數(shù)控刀架的設(shè)計(jì),wo,數(shù)控,刀架,設(shè)計(jì)
數(shù)控車(chē)床四工位電動(dòng)刀架設(shè)計(jì)
摘要：數(shù)控車(chē)床今后將向中高當(dāng)發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動(dòng)力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，預(yù)計(jì)近年來(lái)對(duì)數(shù)控刀架需求量將大大增加。數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢(shì)是：隨著數(shù)控車(chē)床的發(fā)展，數(shù)控刀架開(kāi)始向快速換刀、電液組合驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。根據(jù)加工對(duì)象不同，有四方刀架、六角刀架和八（或更多）工位的圓盤(pán)式軸向裝刀刀架等多種形式?；剞D(zhuǎn)刀架上分別安裝四把、六把或更多刀具，并按數(shù)控裝置的指令換刀。本部分主要對(duì)四工位立式電動(dòng)刀架的機(jī)械設(shè)計(jì)和應(yīng)用繼電-接觸控制系統(tǒng)控制部分的設(shè)計(jì)。并對(duì)以上部分運(yùn)用CAD做圖，對(duì)電動(dòng)刀架有更直觀的了解。最后的提出了對(duì)電動(dòng)刀架提出了意見(jiàn)和措施。
關(guān)鍵詞：數(shù)控刀架 ， 電動(dòng)刀架 ， 四工位
Abstract: numerical control lathe, will in future development, the middle-grade high when to by supporting, high-grade nc cutter revised by both cutting, dynamic type hydraulic cutter, servo cutter, vertical cutter etc varieties, expected in recent years on the nc cutter demand will increase greatly. Nc cutter is the development trend of the development of numerical control lathe, along with, nc cutter began to change cutters quickly and electrohydraulic servo driver combined driving and direction. According to different targets, have four processing cutting, hexagonal cutter and eight (or more) can dise-type axial outfit knife knife, and other forms. Turn the tool carrier separately installs four, six or more tools, and press CNC equipment instructions change knife. This part of 4 Labour vertical electric mainly the mechanical design and application of cutting the relay - contact control system of control part of the design. And the above part of CAD do diagram, a more intuitive electric knife understanding. The final proposed to the electric cutter puts forward opinions and measures.
Keywords: nc cutter, electric cutter, four locations
引 言
數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)、微電子和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。是機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機(jī)。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車(chē)床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來(lái)一直受到世界各國(guó)的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。 我國(guó)數(shù)控車(chē)床從20世紀(jì)70年代初進(jìn)入市場(chǎng)，至今通過(guò)各大機(jī)床廠家的不懈努力，通過(guò)采取與國(guó)外著名機(jī)床廠家的合作、合資、技術(shù)引進(jìn)、樣機(jī)消化吸收等措施，使得我國(guó)的機(jī)床制造水平有了很大的提高，其產(chǎn)量在金屬切削機(jī)床中占有較大的比例。目前，國(guó)產(chǎn)數(shù)控車(chē)床的品種、規(guī)格較為齊全，質(zhì)量基本穩(wěn)定可靠，已進(jìn)入實(shí)用和全面發(fā)展階段。
盡管近幾年我國(guó)機(jī)床工具行業(yè)已經(jīng)取得了很大進(jìn)步，但在當(dāng)前國(guó)內(nèi)外機(jī)床市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)極其激烈的形勢(shì)下，我國(guó)的機(jī)床工具行業(yè)則顯得競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，主要表現(xiàn)在我國(guó)是機(jī)床消費(fèi)大國(guó)還不是機(jī)床強(qiáng)國(guó)、機(jī)床擁有量大但水平低、產(chǎn)品構(gòu)成依然落后、產(chǎn)品創(chuàng)新能力差、機(jī)床可靠性還有待提高等方面。
數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車(chē)、輕工、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用。
1.2 刀架的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
我們的設(shè)計(jì)過(guò)程中，本著以下幾條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
1） 創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能和控制不
2）
2） 需要的物理性能
3） 判別功能載荷及其意義
4） 預(yù)測(cè)意外載荷
5） 創(chuàng)造有利的載荷條件
6） 提高合理的應(yīng)力分布和剛度而
7） 重量達(dá)到最輕
8） 應(yīng)用基本公式求相稱(chēng)尺寸和最佳尺寸
9） 根據(jù)性能組合選擇材料
10）在儲(chǔ)備零件與整體零件之間精心的進(jìn)行選擇
11）進(jìn)行功能設(shè)計(jì)以適應(yīng)制造工藝和降低成本的要求
1.3主要技術(shù)參數(shù)
（1）最大許用力矩（Nm）Mq 100 Mx 200 Ms 100
（2）重復(fù)定位精度：（mm）<0.005
（3）電機(jī)功率(w) 20
（4）電機(jī)轉(zhuǎn)速（rpm）125
數(shù)控車(chē)床四工位電動(dòng)刀架設(shè)計(jì)
2.1刀架的工作原理
電動(dòng)刀架的工作原理為機(jī)械螺母升降轉(zhuǎn)位式。工作過(guò)程可分為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位并壓緊等幾個(gè)步驟。圖2.1為螺旋升降式四方刀架，其工作過(guò)程如下：
① 刀架抬起 當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后, 通過(guò)接口電路使電機(jī)正轉(zhuǎn), 經(jīng)傳動(dòng)裝置2、驅(qū)動(dòng)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)1、蝸輪帶動(dòng)絲桿螺母機(jī)構(gòu)8逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) ,此時(shí)由于齒盤(pán)4、5處于嚙合狀態(tài)，在絲桿螺母機(jī)構(gòu)8轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使上刀架體產(chǎn)生向上的軸向力將齒盤(pán)松開(kāi)并抬起,直至兩定位齒盤(pán)4、5 脫離嚙合狀態(tài),從而帶動(dòng)上刀架和齒盤(pán)產(chǎn)生“上臺(tái)”動(dòng)作。
② 刀架轉(zhuǎn)位 當(dāng)圓套9逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)150°時(shí)，齒盤(pán)4、5完全脫開(kāi)，此時(shí)銷(xiāo)釘準(zhǔn)確進(jìn)入圓套9中的凹槽中，帶動(dòng)刀架體轉(zhuǎn)位。
③ 刀架定位 當(dāng)上刀架轉(zhuǎn)到需要到位后（旋轉(zhuǎn)90°、180°或270°），數(shù)控裝置發(fā)出的換刀指令使霍爾開(kāi)關(guān)10 中的某一個(gè)選通,當(dāng)磁性板11 與被選通的霍爾開(kāi)關(guān)對(duì)齊后,霍爾開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)使電機(jī)反轉(zhuǎn),插銷(xiāo)7在彈簧力作用下進(jìn)入反靠盤(pán) 6地槽中進(jìn)行粗定位，上刀架體停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)繼續(xù)反轉(zhuǎn)，使其在該位置落下，通過(guò)螺母絲桿機(jī)構(gòu)8使上刀架移到齒盤(pán)4、5 重新嚙合, 實(shí)現(xiàn)精確定位。
④ 刀架壓緊 刀架精確定位后，電機(jī)及許反轉(zhuǎn)，夾緊刀架，當(dāng)兩齒盤(pán)增加到一定夾緊力時(shí)， 電機(jī)由數(shù)控裝置停止反轉(zhuǎn)，防止電機(jī)不停反轉(zhuǎn)而過(guò)載毀壞，從而完成一次換刀過(guò)程。
圖2.1 螺旋升降式四方刀架
2.2 步進(jìn)電機(jī)的選用
許多機(jī)械加工需要微量進(jìn)給。要實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給，步進(jìn)電機(jī)、直流伺服交流伺服電機(jī)都可作為驅(qū)動(dòng)元件。對(duì)于后兩者，必須使用精密的傳感器并構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給。在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，廣泛采用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行單元。這是因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
●直接采用數(shù)字量進(jìn)行控制;
●轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，啟動(dòng)、停止方便；
●成本低；
●無(wú)誤差積累；
●定位準(zhǔn)確；
●低頻率特性比較好；
●調(diào)速范圍較寬；
采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)單元，其機(jī)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，主要是變速齒輪副、滾珠絲杠副，以克服爬行和間隙等不足。通常步進(jìn)電機(jī)每加一個(gè)脈沖轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)脈沖當(dāng)量；但由于其脈沖當(dāng)量一般較大，如0.01mm，在數(shù)控系統(tǒng)中為了保證加工精度，廣泛采用步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)。
因?yàn)榈都苌仙?、下降各轉(zhuǎn)150°，刀架轉(zhuǎn)位至少需90°，所以蝸輪轉(zhuǎn)的角度ａ=390°由課題要求的刀架選位少于3S
n≈0.36r/s=21.6r/min,為便于計(jì)算n取24r/min
蝸輪蝸桿傳動(dòng)比為45
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n′=i*z1=45
考慮刀架只需小功率驅(qū)動(dòng)，為減少生產(chǎn)成本，選用JD60電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速為1400r/min,額定功率為60W。
2.3 蝸桿及蝸輪的選用與校核
2.3.1 選擇傳動(dòng)的類(lèi)型
考慮到傳遞的功率不大，轉(zhuǎn)速較低，選用2A蝸桿，精度8級(jí)，GB10089-88
2.3.2 選擇材料和確定許用應(yīng)力
由《機(jī)械基礎(chǔ)》表17-4查得蝸桿選用45鋼，表面淬火，硬度為45～55HRC，蝸輪齒圈用ZCuSn10P1 砂模鑄造，為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT150制造。
由表17-6查得 ［e］h=200MPa，［e］f=51MPa
2.3.3按接觸強(qiáng)度確定主要參數(shù)
根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動(dòng)中心距：
(2-1)
（1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距T2
按Z1=2，估取效率η=0.8，則
T2=T*η*i=3.5382N.M (2-2)
（2）確定載荷系數(shù)K
因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)Kβ=1；由使用系數(shù)KA表從而選取KA=1.15；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)KV=1.1；則
K=KA*Kβ*KV=1*1.15*1.1=1.265≈1.27(2-3)
（3）確定彈性影響系數(shù)ZE
因選用的鑄錫磷青銅蝸輪和蝸桿相配，故
（4）確定接觸系數(shù)Zρ
先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動(dòng)中心距a的比值=0.30，從而可查出Zρ=3.12。
（5）確定許用應(yīng)力[σH]
根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅zcusn10p1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度＞45HRC，從而可查得蝸輪的基本許用應(yīng)力[σH]‘=268MPA。
因?yàn)殡妱?dòng)刀架中蝸輪蝸桿的傳動(dòng)為間隙性的，故初步定位、其壽命系數(shù)為KHN=0.92，則
[σH]= KHN[σH]‘=0.92×268=246.56≈247MPA(2-4)
（6）計(jì)算中心距
(2-5)
取中心距a=50mm，m=1.25mm，蝸桿分度圓直徑d1=22.4mm，這時(shí)=0.448，從而可查得接觸系數(shù)=2.72，因?yàn)椋糧ρ，因此以上計(jì)算結(jié)果可用。
蝸桿和蝸輪主要幾何尺寸計(jì)算
⑴蝸桿
分度圓直徑：d1=8mm
直徑系數(shù)：q=17.92，
蝸桿頭數(shù)：Z1=1
分度圓導(dǎo)程角：γ=3°11′38″
蝸桿軸向齒距：PA==3.94mm；(2-6)
蝸桿齒頂圓直徑：(2-7)
蝸桿齒根圓直徑：（2-8）
蝸桿軸向齒厚：=2.512mm(2-9)
蝸桿軸向齒距：（2-10）
⑵蝸輪
蝸輪齒數(shù)：Z2 =45
變位系數(shù)Χ=0
驗(yàn)算傳動(dòng)比：i=/=45/1=45(2-11)
蝸輪分度圓直徑：d2=mz2=72mm (2-12)
蝸輪喉圓直徑：da2=d2+2ha2=93.5(2-13)
蝸輪喉母圓直徑：rg2=a-1/2 da2 =50-1/293.5=3.25(2-14)
蝸輪齒頂圓直徑：（2-15）
蝸輪齒根圓直徑：（2-16）
蝸輪外圓直徑：當(dāng)在z=1時(shí)，（2-17）
2.4 蝸桿軸的設(shè)計(jì)
2.4.1 蝸桿軸的材料選擇，確定許用應(yīng)力
考慮軸主要傳遞蝸輪的轉(zhuǎn)矩，為普通用途中小功率減速傳動(dòng)裝置。
選用45號(hào)鋼，正火處理，
2.4.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸的最小直徑
（2-18）
扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取α=0.6
抗彎截面系數(shù)W=0.1d3
取dmin=15.14mm
2.4.3 確定各軸段的直徑和長(zhǎng)度
根據(jù)各個(gè)零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及直徑和長(zhǎng)度。
d1=d5 同一軸上的軸承選用同一型號(hào)，以便于軸承座孔鏜制和減少軸承類(lèi)型。
d5軸上有一個(gè)鍵槽，故槽徑增大5%
d1=d5=d1′×(1+5%)=15.89mm ,圓整d1=d5=17mm
所選軸承類(lèi)型為深溝球軸承，型號(hào)為6203，B=12mm，D=40mm，
d2起固定作用，定位載荷高度可在（0.07～0.1）d1范圍內(nèi)，
d2=d1+2a=19.38～20.04mm，故d2取20mm
d3為蝸桿與蝸輪嚙合部分，故d3=24mm
d4=d2=20mm,便于加工和安裝
L1為與軸承配合的軸段，查軸承寬度為12mm，端蓋寬度為10mm，
則L1=22mm
L2尺寸長(zhǎng)度與刀架體的設(shè)計(jì)有關(guān)，蝸桿端面到刀架端面距離為65mm，
故L2=43mm
L3為蝸桿部分長(zhǎng)度L3≥（11+0.06z2）m=21.92mm
圓整L3取30mm
L4取55mm，L5在刀架體部分長(zhǎng)度為（12+8）mm，伸出刀架部分通過(guò)聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)相連長(zhǎng)度為50mm，故L5=70mm
兩軸承的中心跨度為128mm，軸的總長(zhǎng)為220mm
2.4.4蝸桿軸的校核
作用在蝸桿軸上的圓周力
(2-19)
其中d1=28mm
則
徑向力 (2-20)
切向力 (2-21)
圖2.1 軸向受力分析
(2-22)
(2-23) 求水平方向上的支承反力
圖2.2 水平方向支承力
(2-25)
求水平彎矩,并繪制彎矩圖
圖2.3 水平彎矩圖
求垂直方向的支承反力
(2-26)
查文獻(xiàn)[9]表2.2—4，，，，
其中，，
(2-27)
圖2.4 垂直方向支承反力
求垂直方向彎矩，繪制彎矩圖
圖2.5 垂直彎矩圖
求合成彎矩圖，按最不利的情況考慮
(2-28)
圖2.6 合成彎矩圖
計(jì)算危險(xiǎn)軸的直徑
(2-29)
查文獻(xiàn)[9]表15—1，材料為調(diào)質(zhì)的許用彎曲應(yīng)力，則
所以該軸符合要求。
2.4.5 鍵的選取與校核
考慮到d5=105%×15.14=15.89mm, 實(shí)際直徑為17mm，所以強(qiáng)度足夠
由GB1095-79查得，尺寸b×h=5×5，l=20mm的A型普通平鍵。
按公式進(jìn)行校核
，，，。查文獻(xiàn)[9]表6—2，取則
(2-30)
該鍵符合要求。
由普通平鍵標(biāo)準(zhǔn)查得軸槽深t=30mm,轂槽深t1=2.3mm
2.5 蝸輪軸的設(shè)計(jì)
2.5.1 蝸輪軸材料的選擇，確定需用應(yīng)力
考慮到軸主要傳遞蝸輪轉(zhuǎn)矩，為普通中小功率減速傳動(dòng)裝置
選用45號(hào)鋼，正火處理，， ［eь］-1=55MPa
2.5.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，初步估計(jì)軸的最小直徑
查文獻(xiàn)[9]表15—1，取45號(hào)調(diào)質(zhì)剛的許用彎曲應(yīng)力，則
由于軸的平均直徑為34mm，因此該軸安全。
2.5.3 確定各軸段的直徑和長(zhǎng)度
根據(jù)各個(gè)零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及直徑和長(zhǎng)度
d1即蝸輪輪芯為68mm
d2為蝸輪軸軸徑最小部分取34mm
d3軸段與上刀架體有螺紋聯(lián)接，牙形選梯形螺紋，根據(jù)文獻(xiàn)表8-45
取公稱(chēng)直徑為d3=44mm，螺距P=12mm，H=6.5mm
查表8-46得，外螺紋小徑為31mm
內(nèi)、外螺紋中徑為38mm
內(nèi)螺紋大徑為45mm
內(nèi)螺紋小徑為32mm
旋合長(zhǎng)度取55mm
L2尺寸長(zhǎng)度為34mm，蝸輪齒寬b2 當(dāng)z1≤3時(shí)，b2≤0.75da1=15.6mm
取b2=15mm
2.6 中心軸的設(shè)計(jì)
2.6.1 中軸的材料選擇,確定許用應(yīng)力
考慮到軸主要起定位作用，只承受部分彎矩，為空心軸，因此只需校核軸的剛度即可。
選用45號(hào)鋼，正火處理，， ［eь］-1=55MPa
2.6.2 確定各軸段的直徑和長(zhǎng)度
根據(jù)各個(gè)零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及直徑和長(zhǎng)度
d1=15mm,
d2與軸承配合，軸承類(lèi)型為推力球軸承，型號(hào)為51203，d=17mm,d1=19,T=12mm,D=35mm
所以d2=17mm
d3與軸承配合，軸承類(lèi)型為推力球軸承，型號(hào)為51204，
d=25mm,d1=27mm,T=15mm,D=47mm
分配各軸段的長(zhǎng)度L1=80mm,L2=93mm,L3=20mm
2.6.3 軸的校核
軸橫截面的慣性矩
車(chē)床切削力F=2KN,E=210GPa
(2-31)
(2-32)
因此
＜［］
y＜［y］
中心軸滿(mǎn)足剛度條件
2.7 齒盤(pán)的設(shè)計(jì)
2.7.1 齒盤(pán)的材料選擇和精度等級(jí)
上下齒盤(pán)均選用45號(hào)鋼，淬火，180HBS
初選7級(jí)精度等級(jí)
2.7.2 確定齒盤(pán)參數(shù)
考慮齒盤(pán)主要用于精確定位和夾緊，齒形選用三角齒形，上下齒盤(pán)由于需相互嚙合，參數(shù)可相同
當(dāng)蝸輪軸旋轉(zhuǎn)150°時(shí)，上刀架上升5mm，齒盤(pán)的齒高取4mm
由
(2-33)
得算式 4=（2×1+0.25）m
標(biāo)準(zhǔn)值ha*=1.0, c*=0.25
求出m=1.78mm,取標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm
故齒盤(pán)齒全高h(yuǎn)=（2ha*+c*）m=(2×1+0.25)×2=4.5mm
取齒盤(pán)內(nèi)圓直徑d為120mm，
外圓直徑為140mm
齒頂高 ha=ha*m=1×2=2m
齒根高 hf=(ha*+c*)m=2.5mm
齒數(shù)z=38
齒寬b=10mm
齒厚
齒盤(pán)高為5mm
2.7.3 按接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算
⑴確定有關(guān)計(jì)算參數(shù)和許用應(yīng)力
(2-35)
⑵取載荷系數(shù)kt=1.5
⑶由文獻(xiàn)表9-12取齒寬系數(shù)Фd=1.0
⑷由表9-10查得材料的彈性影響系數(shù)Ze=189.8，
取ａ=20°，故ZH=2.5
⑸查圖9-34取бHlim1=380
取бHlim2=380
⑹Lh=60×24×1×(8×300×15)
N2=5.18×107
⑺由圖9-35查得接觸疲勞壽命系數(shù)ZN1=1.1 ，ZN2=1.1
⑻計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力
取安全系數(shù)SH=1，由式（9-44）得
(2-36)
按齒根抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由式（9-46）得抗彎強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
(2_37)
確定公式內(nèi)的各參數(shù)數(shù)值
⑴由文獻(xiàn)圖9-37查得，抗彎疲勞強(qiáng)度極限
⑵由文獻(xiàn)圖9-38查得，抗彎疲勞壽命系數(shù)YN1=1.0，YN2=1.0
⑶查圖取
⑷計(jì)算抗彎疲勞許用應(yīng)力，取抗彎疲勞安全系數(shù)SF=1.4
由式（9-47）得
(2-38)
⑸彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算
(2-39)
故滿(mǎn)足彎曲疲勞強(qiáng)度要求
2.8 軸承的選用
滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一。它是依靠主要元件的滾動(dòng)接觸來(lái)支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承摩擦力小，功率消耗少，啟動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。并且常用的滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此使用滾動(dòng)軸承時(shí)，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類(lèi)型和尺寸。驗(yàn)算軸承的承載能力。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤(rùn)滑、密封等有關(guān)的“軸承裝置設(shè)計(jì)”問(wèn)題。
2.8.1 軸承的類(lèi)型
考慮到軸各個(gè)方面的誤差會(huì)直接傳遞給加工工件時(shí)的加工誤差，因此選用調(diào)心性能比較好的深溝球軸承。此類(lèi)軸承可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，安裝時(shí)可調(diào)整軸承的游隙。然后根據(jù)安裝尺寸和使用壽命選出軸承的型號(hào)為：6203
2.8.2 軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配
軸承的游隙和欲緊時(shí)靠端蓋下的墊片來(lái)調(diào)整的，這樣比較方便。
2.8.3 滾動(dòng)軸承的配合
滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，為使軸承便于互換和大量生產(chǎn)，軸承內(nèi)孔于軸的配合采用基孔制，即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準(zhǔn)；軸承外徑與外殼的配合采用基軸制，即以軸承的外徑尺寸為基準(zhǔn)
2.8.4 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑
考慮到電動(dòng)刀架工作時(shí)轉(zhuǎn)速很高，并且是不間斷工作，溫度也很高。故采用油潤(rùn)滑，轉(zhuǎn)速越高，應(yīng)采用粘度越低的潤(rùn)滑油；載荷越大，應(yīng)選用粘度越高的。
2.8.5 滾動(dòng)軸承的密封裝置
軸承的密封裝置是為了阻止灰塵，水，酸氣和其他雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。密封裝置可分為接觸式及非接觸式兩大類(lèi)。
唇形密封圈靠彎折了的橡膠的彈性力和附加的環(huán)行螺旋彈簧的緊扣作用而套緊在軸上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要緊密封的部位。即如果是為了油封，密封唇應(yīng)朝內(nèi)；如果主要是為了防止外物浸入，密封唇應(yīng)朝外。
第3章 刀架體設(shè)計(jì)
刀架體設(shè)計(jì)首先要考慮刀架體內(nèi)零件的布置及與刀架體外部零件的關(guān)系，應(yīng)考慮以下問(wèn)題：
(a) 滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度要求。因?yàn)榈都荏w的剛度不僅影響傳動(dòng)零件的正常工作，而且還影響部件的工作精度。
(b) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。如支點(diǎn)的安排、開(kāi)孔位置和連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等均要有利于提高刀架體的強(qiáng)度和剛度。
(c) 工藝性好。包括毛坯制造、機(jī)械加工及熱處理、裝配調(diào)整、安裝固定、吊裝運(yùn)輸、維護(hù)修理等各方面的工藝性。
(d) 造型好、質(zhì)量小。
刀架體的常用材料有：
鑄鐵，多數(shù)刀架體的材料為鑄鐵，鑄鐵流動(dòng)性好，收縮較小，容易獲得形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的箱體。鑄鐵的阻尼作用強(qiáng)，動(dòng)態(tài)剛性和機(jī)加工性能好，價(jià)格適度。加入合金元素還可以提高耐磨性。
鑄造鋁合金，用于要求減小質(zhì)量且載荷不太大的箱體。多數(shù)可通過(guò)熱處理進(jìn)行強(qiáng)化，有足夠的強(qiáng)度和較好的塑性。
我所設(shè)計(jì)的下刀架體采用HT150鑄造，其具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)零件圖。
第4章 結(jié)論
本次設(shè)計(jì)采用了四工位刀架，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，渦輪蝸桿的傳動(dòng)，有效的實(shí)現(xiàn)了縮短輔助時(shí)間,減少多次安裝零件引起的誤差。本次設(shè)計(jì)的四工位自動(dòng)刀架結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，滿(mǎn)足時(shí)間短,刀具重復(fù)定位精度夠,足夠的刀具存儲(chǔ)以及安全可靠等基本要求。
電動(dòng)刀架在結(jié)構(gòu)上必須具有良好的強(qiáng)度和剛度，以承受粗加工時(shí)的切削抗力和減少刀架在切削力作用下的位移變形，提高加工精度。由于車(chē)削加工精度在很大程度上取決于刀尖位置，對(duì)于數(shù)控車(chē)床來(lái)說(shuō)，加工過(guò)程中刀架部位要進(jìn)行人工調(diào)整，因此更有必要選擇可靠的定位方案和合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位之后具有高的重復(fù)定位精度（一般為0.001～0.005mm)。
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