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（答辩稿）双回转数控工作台的设计（CAD图纸+DOC论文）

绝对坐标加开切中断增量坐标减查借位否借位增量坐标减，查增量坐标是否为是否全为不为，转出继续执行为，则停止计时器转出停止工作加载定时器步进电动机的加减速控制对步进电动机的点位控制系统从起点至终点的运行速度都有定要求，如果要求运行速度小于系统的极限启动频率，则系统可以要求的速度直接启动，运行至终点后立即停发脉冲串而令其停止，系统在本工步的运行过程中，速度可以认为是恒定的。但在般的情况下，系统的极限启动频率是比较低的，而要求的运行速度往往比较高。如果系统以要求的速度直接启动，因为该速度已经超过极限起动频率而不能正常起动，可能发生丢失或根本不能运行的情况，系统运行起来之后，如果达到终点时立即停止发生脉冲串，令其立即停止，则因系统的惯性原因会发生冲过终点的现象，使点位控制发生偏差。因此，在点位控制过程中，运行速度都需要有个加速恒速减速低恒速停止的过程。如图所示对于非常短的距离，如在数学范围内，电动机的加减速过程没有实际意义，只要按起动频率运行即可，在稍长距离时，电动机可能只有加减速过程而没有恒速过程。对于中等或较长的运行距离，电动机加速后必须有个恒速过程。各类系统在工作过程中，都要求加减速时间尽量短，而恒速时间尽量长，特别是在要求快速响应的工作中，从起点至终点的时间要求最短，这就必须要求升速减速过程最短而恒速时的速度最高。升速的规律般有两种选择种是按照直线规律升速，二是按指数规律升速。按直线规律升速时加速度为恒定，因此需要电动机产生的转矩为恒值。从电动机本身的特性来看，在转速不是很高的范围内，输出的转矩可以为恒定。但实际上电动机转速升高时，由于反电势和绕组电感的作用，绕组电流将逐渐减少因此输出转矩将有所下降。按指数规律升速，加速度是逐渐下降的，接近电动机输出转矩随转速变化的规律。用单片机对步进电动机进行加减速控制，实际上就是改变输出脉冲的时间间隔，升速时使脉冲串逐渐加密，减速时使脉冲串逐渐稀疏。微机中用定时器中断方式来控制电动机变速时，实际上就是不断改变定时器装载值的大小。微机在控制电动机加减速的过程中，般用离散办法来逼近理想的升降速曲线。为了减少每步计算装载值的时间，系统设计时就会把离散点的速度所需的装载值固化在系统的中，系统在运行中用查表的方法查出所需的装载值。从而大幅度减少占用的时间，提高系统的响应速度第章工作台方案的选定回转工作台是数控铣床数控镗床加工中心等数控机床不可缺少的重要附件。它的作用是按照控制装置的信号或指令作回转分度或连续作回转进给运动，以使数控机床能完成指定的加工工序。常用的回转工作台有分度工作台和数控回转工作台。.分度工作台分度工作台的功能是完成回转分度运动，即按照控制系统的指令，在需要分度时，将工作台及其工作台回转定角度。其作用是在加工中自动完成工作的转位换面，实现工件次安装完成几个面的加工。按照采用的定位元件的不同，有定位销式分度工作台和鼠牙盘式分度工作台。分度工作台通常由于结构的关系，仅能作规定好的度数的分度运动，不能连续旋转运动。机床的分度结构，它本身很难保证工作台的分度的高精度的要求不适合本设计要求。下面以型自动换刀数控卧式铣床的定位销式分度工作台进行分析。在分度工作台的两侧有固定的长方工作台，当不单独使用分度工作台时候，它们可以作为整体工作台使用。在分度工作台的底部均布地固定有八个圆柱定位销，在分度工作台底座上有个定位孔衬套及与它半径相同的马蹄形环槽。其中只有个定位销进入定位孔衬套中，其他七个定位销则都进入马蹄乡环槽中。这种分度工作台只能作每隔度八等分的分度运动。分度工作台用四个螺钉与转台锥套相连，而转台锥套用六角头螺钉与支座相连。支座用螺栓顶压中央缸的活塞上。这种分度工作台进行分度时候，其工作过程包括下列三个步骤工作台的锁紧机构松开，间隙消除油缸卸荷及工作台抬起，为分度工作作好准备分度工作台回转以进行分度工作台下降，间隙消除油缸的活塞顶紧工作台及锁紧机构锁紧工作台。当需要进行分度时，首先要松开分度工作台的锁紧机构，此时机床的控制系统发出指令，使六个均布的锁紧油缸见图中只标出个中压力油，经工作台本体的环形槽而流回油箱，活塞拉杆在弹簧的作用下上升毫米，这样来，拉杆的下端面脱离形槽端面而松开分度工作台。与此同时间隙消除油缸卸荷，油缸中的压力油经本体而流回油箱，中央油缸工管道进压力油，于是活塞上升，并通过螺栓支座把端面滚柱轴承向上抬高毫米而顶住底座上，再通过螺钉锥套使分度工作台抬高毫米，这样圆柱定位销就从定位衬套中拔出来，完成了分度前的准备工作。然后再由控制系统发出指令，使油马达回转，通过两对减速齿轮传动图中没有示出就带动固定在分度工作台下面的大齿轮回转，于是分度工作台亦同时回转，以进行分度。分度工作套的回转速度，可由油马达和液压系统中的单向节流阀来调节。分度时，工作台先作快速回转，当它快要进入规定的位置前要减速回转，减速信号是由大齿轮上的挡块碰行程开关发出的。每隔度可装挡块。当挡块第二次碰到另行程开关时候，分度工作台就停止回转。此时，新的圆柱定位销正好对准定位孔衬套。分度完毕后，控制系统又发出信号使中央油缸卸荷，油液经管道回流到油箱，分度工作台靠自重而下降。因此，新定位销就进入定位孔衬套中而完成定位工作。分度工作台底座中央上部还有消除间隙油缸，当定位完毕后，它的活塞顶住工作台，使可能出现的径向间隙消除后再进行锁紧。分度工作台的锁紧是由本体的环形槽中来的压力油进入锁紧油缸，使活塞拉杆下降而实现的。分度工作台回转部分的支承，径向有锥度的加长型双列滚柱轴承和滚针轴承。前者的内环带着滚柱，可在外环内作毫米的轴向移动，当工作台回转时，它就是转动中心后者系装在支座内，并随着支座作上升或下降运动，并作为另端的回转支点。在支座上又装有端面滚柱轴承，故分度工作台回转很平稳。所以不采用此方案。.数控回转工作台数控回转工作台的功用有使工作台进行圆周进给完成切削工作使工作台进行分度工作。它按照控制系统的指令，在需要时候完成任务。其作用是既能作为数控机床的个回转坐标轴，用于加工直线曲线圆弧或与直线坐标轴联动加工曲面，又能作为分度头完成工作的转位换面。这正式本设计所需要的。再看数控回转工作台与分度工作台的区别，数控回转工作台，从外形上看，与分度工作台没有什么区别，但在结构上有以下系列特点，现就开环数控工作台和闭环数控工作台分述如下开环数控转台开环系统数控转台是由传动系统间隙消除装置及蜗轮夹紧装置等组成。数控转台般由电液脉冲马达或功率步进电机驱动，当接到控制系统的回转指令后，首先要把蜗轮松开，然后开动电液脉冲马达，按照指令脉冲来确定工作台回转的方向回转的速度快慢回转的角度大小以及回转过程中速度的变化等参数。当回转工作台回转完毕后，再把蜗轮夹紧恢复到原来的位置。数控转台的分度定位是按控制系统所指定的脉冲数来决定转位角度的，没有其他的定位元件。因此，对开环数控转台的传动精度要求高，传动间隙特别是蜗轮副应尽量小。数控回转工作台既没有鼠牙盘，也没有定位销，它的定位精度完全是由控制系统来决定的。因此，对于开环系统的数控回转工作台，要求它的传动系统中没有间隙，否则在反向时产生传动误差而影响定位精度。附图是型自动换刀数控卧式镗铣床的数控回转工作台作，其传动和结构。这种数控回转工作台是由电液脉冲马达驱动，在它的输出轴上装有主动齿轮齿数为，它与被动齿轮齿数为相啮合，齿的侧隙是靠调整偏心环来消除的。被动齿轮与蜗杆轴用楔形销钉来联结的，这种联结方式能消除轴与套的配合间隙。蜗杆是双螺距式，即相邻齿的厚度是不相同的。因此，可用轴向移动蜗杆的方法来消除蜗杆和蜗轮的齿侧隙。调整时，先松开壳体螺母套筒上的止头螺钉，使锁紧瓦把丝杆放松，然后转动丝杆，它便和蜗杆同时在壳体螺母套筒中作轴向移动。根据设计要求，丝杆最大轴向移动量为毫米时，蜗杆和蜗轮的齿侧隙可调整.毫米。调整完毕后，再拧紧止动头螺钉，把锁紧瓦锁住丝杆，使其不能再作转动。蜗杆的左右两边都有双列滚针轴承支承，左端为自由端可以伸缩，右端还装有双列止推轴承，故能保证运动平稳。蜗轮下部的内外两面都装有夹紧瓦和。当蜗轮不回转时，回转工作台的底座内均布有个油缸，其上腔进压力油，活塞下行，并通过钢球，腿开夹紧瓦及，这样就把蜗轮夹紧。当回转工作台需要回转时，控制系统先发指令，使油缸上腔的油液流回油箱。由于弹簧的作用，把钢球抬起，于是锁紧瓦及就不夹蜗轮。然后由电液脉冲马达通过传动装置，使蜗轮和回转工作台按照控制系统的指令作回转运动。数控工作台设有零点，当它作返零控制时，先右挡块从快速回转变为慢速回转，再由无触点开关起作用，然后准确的停在零点位置上。数控回转工作台可作任意角度的回转或者分度，又光栅进行读数控制。光栅沿其圆周上有条刻线，通过倍频线路，则刻度的分辨双回转数控工作台的设计摘要回转,数控,工作台,设计,毕业设计,全套,图纸摘要在现有的三坐标联动数控机床的工作台上再增加个具有两个旋转自由度的数控回转工作台，将其安装在原有的工作台上，与原有的工作台成为个整体，成为个多自由度的回转工作台，即双回转数控工作台。再通过对数控系统的升级不属于此题范畴，使该机床成为五坐标联动的数控机床。这样的双回转数控工作台不仅可以沿方向作平行移动，在两轴能同时运动，且能随时停止，在轴上能够在定角度内连续旋转，在轴上可以做度的连续旋转。不仅可以加工简单的直线斜线圆弧，还可适应更复杂的曲面和球形零件的加工。关键词数控，回转工作台，五坐标联动，双回转，机床第章绪论.本课题的研究范围及应解决的主要问题.本课题的研究目的和现实意义国内外现有数控发展状况.当代数控发展的主要趋势基于的开放式数控系统已得到广泛认可，具有强大的生命力.全数字化是未来数控系统发展的必然趋势.多通道软件体系结构是适应整合数控机床的不二选择.网络化功能已从单的数据传输向网络监控维护与管理方向发展.高速高精度控制是数控技术发展的永恒主题.智能化控制是提高数控加工效率的有效手段.与的集成已成为扩展数控系统功能的重要途径数控机床的升级五轴联动第章电动机的选择与控制.步进电动机的特点与种类步进电动机的特点步进电动机的种类.步进电动机的选择.步进电动机的控制步进电动机的速度控制步进电动机的点位控制步进电动机的加减速控制第章工作台方案的选定.分度工作台.数控回转工作台开环数控转台闭环数控回转工作台.双螺距蜗杆传动第章双回转数控工作台结构设计第章蜗轮蜗杆设计计算.蜗杆传动输入参数.接触疲劳强度计算.确定蜗轮蜗杆主要尺寸.蜗杆的传动效率.蜗杆蜗轮的精度等级的选择.蜗杆传动的热平衡计算第章齿轮设计计算.齿轮设计输入参数.齿轮传动结构形式和布置形式.材料及热处理.齿轮基本参数.齿面接触疲劳强度的校核.齿根弯曲强度的校核第章控制系统的设计.单片机.扩展数据存储器.键盘及显示电路的设计.越界报警电路设计.环形分配器的选用.驱动电路的设计.电源电路设计.程序设计第章误差补偿分析.成型运动误差补偿概述.基本运动形式的软件补偿直线运动的数控指令修正圆弧运动的数控指令修正第章进给系统精度分析.直线轨迹.圆弧轨迹第章结论参考文献英文原文中文译文致谢第章绪论.本课题的研究范围及应解决的主要问题随着科学技术的迅速发展，机械产品的形状和结构不断地改进，这就要求机床设备具有较好的通用性和较大的灵活性，以适用生产对象频繁变化的需要。特别是对于航天航空等部门中的加工批量不大生产周期要求短改型频繁形状复杂精度要求又很高的这类零件的加工，三坐标联动数控机床在这方面起