数控回转工作台的结构设计与应用

摘要
数控车床今后将向中高挡进展，中档采纳普及型数控刀架配套，高档采纳动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，可能近年来对数控刀架需求量将大大增加。

然而数控回转工作台更有进展前途,它是一种能够实现圆周进给和分度运动的工作台，它常被使用于卧式的镗床和加工中心上，可提高加工效率，完成更多的工艺，它要紧由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作台等部分组成，并可进行间隙消除和蜗轮加紧，是一种专门有用的加工工具。

本课题要紧介绍了它的原理和机械结构的设计，并对以上部分运用AUTOCAD做图,最后是对数控回转工作台提出的一点建议。

关键词：数控回转工作台齿轮传动蜗杆传动间隙消除蜗轮加紧
目录
绪论 (3)
第一章：数控回转工作台的原理与应用 (4)
1.1 数控回转工作的原理 (4)
1.2 设计准则 (5)
1.3 要紧技术参数 (5)
第二章：数控回转工作台的结构设计 (6)
2.1 传动方案的确定 (6)
2.2齿轮传动的设计 (7)
2.3 电液脉冲马达的选择及运动参数的计算 (9)
2.4 蜗轮及蜗杆的选用与校核 (10)
2.5 蜗杆与蜗轮的要紧参数与几何尺寸 (12)
2.6 轴的校核与计算 (13)
2.7 弯矩组合图 (14)
2.8 依照最大危险截面处的扭矩确定最小轴径 (14)
2.9 齿轮上键的选择及校核 (15)
2.10 轴承的选用 (15)
第三章数控技术进展趋势 (16)
3.1 性能进展方向 (16)
3.2 功能进展方向 (17)
3.3 体系结构的进展 (18)
3.4 智能化新一代PCNC数控系统 (19)
第四章总结 (19)
致谢 (20)
参考文献 (20)
绪论
毕业设计要紧是培养学生综合应用所学专业的基础理论、差不多技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。

而高职类学生更应侧重于从生产的第一线获得生产实际知识和技能，获得工程技术经用性岗位的差不多训练，通过毕业设计，可树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。

使学生进一步巩固和加深对所学的知识，使之系统化、综合化。

培养学生独立工作、独立考虑和综合运用所学知识的技能，提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，从而扩大、深化所学的专业知识和技能。

培养学生的设计计算、工程绘图、实验研究、数据处理、查
阅文献、外文资料的阅读与翻译、计算机应用、文字表达等差不多工作实践能力，使学生初步掌握科学研究的差不多方法和思路。

使学生学会初步掌握解决工程技术问题的正确指导思想、方法手段，树立做事严谨、严肃认真、一丝不苟、实事求是、刻苦钻研、勇于探究、具有创新意识和团结协作的工作作风。

本次毕业设计要紧是解决数控回转工作台的工作原理和机械机构的设计与计算部分，设计思路是先原理后结构，先整体后局部。

目前数控回转工作台已广泛应用于数控机床和加工中心上，它的总的进展趋势是：
1．在规格上将向两头延伸，即开发小型和大型转台；
2．在性能上将研制以钢为材料的蜗轮，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力；
3．在形式上接着研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。

数控转台的市场分析：随着我国制造业的进展，加工中心将会越来越多地被要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范围。

可能近几年要求配备数控转台的加工中心将会达到每年600台左右。

可能以后5年，尽管某些行业由于产能过剩、受到宏观调控的阻碍而接着保持着较低的行业景气度外，部分装备制造业将有
望保持较高的增长率，特不是那些国家产业政策鼓舞振兴和进展的装备子行业。

作为装备制造业的母机，一般加工机床将获得年均15％－20％左右的稳定增长
第一章数控回转工作台的原理与应用
数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称为数控机床的第四轴：回转工作台能够与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲线等。

回转工作台能够实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。

1.1 数控回转工作台
数控回转工作台要紧用于数控镗床和铣床，其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式。

它能够与其他伺服进给轴联动。

图8-24为自动换刀数控镗床的回转工作台。

它的进给、分度转位和定位锁紧差不多上由给定的指令进行操纵的。

工作台的运动是由伺服电动机，经齿轮减速后由
1一蜗杆 2一蜗轮 3、4一夹紧瓦 5一小液压缸 6一活塞 7一弹簧
8一钢球 9一支座 10一光栅 11、12一轴承
为了消除蜗杆副的传动间隙，采纳了双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置宋调整间隙。

这种蜗杆的左右两侧面具有不同的螺距，因此蜗杆齿厚从头到尾逐渐增厚。

但由于同一侧的螺距是相同的，因此仍然能够保持正常的啮合。

当工作台静止时，必须处于锁紧状态。

为此，在蜗轮底部的辐射方向装有8对夹紧瓦4和3，并在底座9上均布同样数量的小液压缸5。

当小液压缸的上腔接通压力油时，活塞6便压向钢球8，撑开夹紧瓦，并夹紧蜗轮2。

在工作台需要回转时，先使小液压缸的上腔接通回油路，在弹簧7的作用下，钢球8抬起，夹紧瓦将蜗轮松开。

回转工作台的导轨面由大型滚动轴承支承，并由圆锥滚柱轴承12及双列向心圆柱滚子轴承11保持准确的回转中心。

数控
回转工作台的定位精度要紧取决于蜗杆副的传动精度，因而必须采纳高精度蜗杆副。

在半闭环操纵系统中，能够在实际测量工作台静态定位误差之后，确定需要补偿角度的位置和补偿的值，经历在补偿回路中，由数控装置进行误差补偿。

在全闭环操纵系统中，由高精度的圆光栅10发出工作台精确到位信号，反馈给数控装置进行操纵。

回转工作台设有零点，当它作回零运动时，先用挡铁压下限位开关，使工作台降速，然后由圆光栅或编码器发出零位信号，使工作台准确地停在零位。

数控回转工作台能够作任意角度的回转和分度，也能够作连续回转进给运动。

1.2 设计准则
我们的设计过程中，本着以下几条设计准则
1）制造性的利用所需要的物理性能
2）分析原理和性能
3）判不功能载荷及其意义
4）预测意外载荷
5）制造有利的载荷条件
6）提高合理的应力分布和刚度
7）重量要适宜
8）应用差不多公式求相称尺寸和最佳尺寸
9）依照性能组合选择材料
10）零件与整体零件之间精度的进行选择
11）功能设计应适应制造工艺和降低成本的要求
1.3 要紧技术参数
（1）回转半径：500 mm
（2）重复定位精度：0.005 mm
（3）电液脉冲马达功率0.75kw
（4）电液脉冲马达转速3000 rpm
（5）总传动比：72.5
（6）最大承载重量100㎏
第二章：数控回转工作台的结构设计
2.1 传动方案的确定
2.1.1步进电机的原理
步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。

每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。

电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。

步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位操纵和定速操纵。

步进电机惯量低、定位精度高、无累
积误差、操纵简单等特点。

广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。

选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。

而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。

在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。

一般地讲最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。

选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，如此能够得到机床所需的脉冲当量。

在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是能够改变丝杆的导程，二是能够通过步进电机的细分驱动来完成。

但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。

精度是由电机的固有特性所决定。

选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要
2.1.2.传动方案传动时应满足的要求
数控回转工作台一般由原动机、传动装置和工作台组成，传动装置在原动机和工作台之间传递运动和动力，并可实现分度运动。

在本课题中，原动机采纳电液脉冲马达，工作台为T形槽工作台，传动装置由齿轮传动和蜗杆传动组成。

合理的传动方案要紧满足以下要求：
（1）机械的功能要求：应满足工作台的功率、转速和运动形式的要求。

（2）工作条件的要求：例如工作环境、场地、工作制度等。

（3）工作性能要求：保证工作可靠、传动效率高等。

（4）结构工艺性要求；如结构简单、尺寸紧凑、使用维护便利、工艺性和经济合理等。

2.1.
3.传动方案及其分析
数控回转工作台传动方案为：电液脉冲马达——齿轮传动——蜗杆传动——工作
该传动方案分析如下：
齿轮传动承受载能力较高，传递运动准确、平稳，传递功率和圆周速度范围专门大，传动效率高，结构紧凑。

蜗杆传动有以下特点：
1．传动比大在分度机构中可达1000以上。

与其他传动形式相比，传动比相同时，机构尺寸小，因而结构紧凑。

2．传动平稳蜗杆齿是连续的螺旋齿，与蜗轮的啮合是连续的，因此，传动平稳，噪声低。