五坐标机床用两座回转联动工作台的设计本科毕设论文Word文档下载推荐.docx

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5.4主传动件间联接的选择………………………………………………………6

5.5与上工作台中心轴联接的轴承的选择………………………………………7

第六章主要零件的材料选用及其几何尺寸的计算…………………………………7

6.1上回转台中蜗杆传动的参数确定及几何尺寸计算…………………………7

6.1.1上回转台蜗杆传动的初步效率计算…………………………………………7

6.1.2选择蜗杆传动类型……………………………………………………………8

6.1.3材料选择………………………………………………………………………8

6.1.4按齿面接触疲劳强度进行尺寸设计…………………………………………8

6.1.5蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸…………………………………………9

6.1.6校核齿根弯曲疲劳强度………………………………………………………9

6.2上回转台中主轴与轴承的参数确定及几何尺寸计算………………………11

6.2.1初步确定轴的最小直径………………………………………………………11

6.2.2与上主轴联接轴承的参数确定和几何尺寸计算……………………………12

6.3联接上主轴与工作台面的胀紧套的尺寸选择………………………………12

6.4下回转台中蜗杆传动的参数确定及几何尺寸计算…………………………13

6.4.1下回转台蜗杆传动的初步效率计算…………………………………………13

6.4.2选择蜗杆传动类型……………………………………………………………13

6.4.3材料选择………………………………………………………………………13

6.4.4按齿面接触疲劳强度进行尺寸设计…………………………………………13

6.4.5蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸…………………………………………15

6.4.6校核齿根弯曲疲劳强度………………………………………………………15

6.5下回转台中主轴与轴承的参数确定及几何尺寸计算………………………17

6.5.1初步确定轴的最小直径………………………………………………………17

6.5.2与下主轴联接轴承的参数确定和几何尺寸计算……………………………17

6.6联接下主轴与工作台面的胀紧套的尺寸选择………………………………18

第六章技术经济分析…………………………………………………………………19

第七章结束语…………………………………………………………………………20

参考文献…………………………………………………………………………………22

第一章前言

在机械加工行业有许多种加工方法，其中，机床加工可以算是占到主要部分。

目前我国机床有多种类型，其功能各异，对于工件的加工起到了便捷的作用。

但能够实现多方位可旋转式加工并不多见，这样就不易实现一次性成形加工的操作。

因此，要使加工成形效率更高，就需要设计出能够完成多轴移动可回转式的加工设备。

对于经济性及空间性的考虑，如若设计出较大型的加工设备，虽然在功能上可以满足需求，但对其可行性方面就会较差，由此，可以说要设计出一种即能尽可能有较完善的功能，又能让设计者和使用者都对其接受，这就是五坐标机床用两坐标回转联动工作台的设计任务要求。

由于其只作为机床的附件而被设计使用，这既可使之实现可回转性功能，又不至使结构尺寸过于庞大，因而能很好的满足人们的需要，并具有较好的可操作性。

五坐标机床两坐标回转联动工作台的设计，其主要功能是能够实现沿水平轴和竖直轴的回转操作。

因为其可与其它机床配合使用，所以要有较好的精度要求和较合适的结构设计尺寸。

在了解其它一些机床的工作原理后，需要对两坐标回转联动工作台的设计结构加以整体性考虑，从而能较好地实现其主要功能，并能够与其它机床配合使用。

综上所述，要完成其设计功能需要有较好的传动件紧密联接性，还要能够承受一定的工作载荷，并尽量使其结构简捷，具有良好的经济性。

从整体性考虑，其实现的主要功能是两坐标回转运动，因此需要在水平方向和竖直方向上分别有主轴传动。

考虑到传动件间需要紧密性联接，以提高精度，在传动件与电机相连处选用膜片式联轴器联接可以有效提高紧密性。

另外，各传动件间通过用胀紧套来联接以减小间隙的产生。

由于在操作过程中，其转速较低，因此可以在不高的功率下即可承受较大载荷，这样可使两坐标回动工作台能够满足承载能力要求。

在传动方式上选用蜗杆传动，这样可以降低工作转速并可承受一定载荷，同时所选蜗杆传动还有自锁功能，这样可以减少一些其它零部件的使用，从而达到优化结构尺寸的目的。

再有，因其实用性较强，结构尺寸不大，成本又不是太高，从而有较好的经济性。

在本设计论文中，第一章主要介绍论文选题及主要设计工作任务。

第二章是阐述五坐标机床两坐标回转联动工作台的发展状况及其发展趋势。

第三章则说明了两坐标回转工作台的用途及技术性能特点。

第四章从总体结构上确定了布局方案及设计比较。

第五章是对上转台的具体参数确定及结构设计。

第六章是对下转台的参数确定及结构设计，并且通过分析确定上转台与下转台的联接方式和支撑结构。

第七章是对五坐标机床两坐标回转联动工作台的技术经济性分析。

第八章为本论文的结束语。

第二章文献综述

两坐标回转联动工作台作为五面体或五坐标加工中心的主要组成部分，其性能和可靠性的高低对加工中心的加工效率有决定性的影响，作为高效机床的典型代表，各国机床设计者和使用者都已对此给与了高度重视。

由此，在对两坐标回转联动工作台的开始发展之时，我对相关资料做了了解和整理，通过所学专业知识，试行来对五坐标机床两坐标回转联动工作台进行设计。

两坐标回转联动工作台，能作为一个功能部件，安装在现有的立式或卧式加工中心上的工作台上，使其成为五面体或五坐标加工中心。

数控转台为加工中心和数控铣床提供了回转坐标，通过第四轴、第五轴驱动转台或分度头完成等分、不等分或连续的回转加工，完成复杂曲面加工，使机床原有的加工范围得以扩大。

对于五坐标机床，不管是哪种类型，它们具有两个回转坐标。

相对于静止的工件来说，其运动合成可使刀具轴线的方向在一定的空间内任意控制，从而具有保持最佳切削状态及有效避免刀具干涉的能力。

因此，五坐标加工又可以获得比四坐标加工更广的工艺范围和更好的加工效果，特别适宜于三维曲面零件的高效高质量加工以及异型复杂零件的加工。

采用五轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅加工表面粗糙度低，而且效率也大幅度提高。

加工中心一般分为立式加工中心和卧式加工中心，立式加工中心（三轴）最有效的加工面仅为工件的顶面，卧式加工中心借助回转工作台，也只能完成工件的四面加工。

目前高档的加工中心正朝着五轴控制的方向发展，五轴联动加工中心有高效率、高精度的特点，工件一次装夹就可完成五面体的加工。

如配置上五轴联动的高档数控系统，还可以对复杂的空间曲面进行高精度加工，更能够适宜像汽车零部件、飞机结构件等现代模具的加工。

立式五轴加工中心的回转轴有两种方式，其一就是工作台回转轴。

设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转，定义为A轴，A轴一般工作范围+30度至-120度。

工作台的中间还设有一个回转台,环绕Z轴回转，定义为C轴，C轴都是360度回转。

这样通过A轴与C轴的组合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其余的五个面都可以由立式主轴进行加工。

A轴和C轴最小分度值一般为0.001度，这样又可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔等。

A轴和C轴与XYZ三直线轴实现联动，就可加工出复杂的空间曲面，当然这需要高档的数控系统、伺服系统以及软件的支持。

这种设置方式的优点是主轴的结构比较简单，主轴刚性非常好，制造成本比较低。

但一般工作台不能设计太大，承重也较小，特别是当A轴回转大于等于90度时，工件切削时会对工作台带来很大的承载力矩。

为了达到回转的高精度，高档的回转轴还配置了圆光栅尺反馈，分度精度都在几秒以内，当然这类主轴的回转结构比较复杂，制造成本也较高。

近年来，用户对金属加工机床的技术要求越来越高，市场对机床生产厂家的压力也越来越大。

机床生产企业必须在尽可能短的时间内为用户提供高质量的机床，以经济性的价格占领市场。

为机床用户提供高质量、经济性的加工设备是机床生产企业在当前和未来的发展目标，只有通过增加生产能力和提高产品质量才能达到这一目的。

因此，要求数控钻-铣机床和数控加工中心必须能在一次装夹中完成从粗加工到精加工直到抛光加工的全部加工工序。

五轴数控加工中心可以在一次装夹中完成工件的全部机械加工工序，满足从粗加工到精加工的全部加工要求，即适用于单件小批量生产也适用于大批量生产，减少了加工时间和生产费用，提高了数控设备的生产能力和经济性。

国外五轴联动数控机床是为适应多面体和曲零件加工而出现的。

随着机床复合化技术的新发展，在数控车床的基础上，又很快生产出了能进行铣削加工的车铣中心。

五轴联动数控机床的应用，其加工效率相当于两台三轴机床，甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资，大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。

市场的需求推动了我国五轴联动数控机床的发展，CIMT99展会上，国产五轴联动数控机床登上机床市场的舞台。

自江苏多棱数控机床股份有限公司展出第一台五轴联动龙门加工中心以后，北京机电研究院、北京第一机床厂、桂林机床股份有限公司、济南二机床集团有限公司等企业，相继开发了五轴联动数控机床。

目前我国数控转台市场主要被大陆和台湾地区的生产厂家所占领，少量高端产品由日本公司占领，国内产品主要以中档产品为主。

烟台环球机床附件集团有限公司有丰富的设计制造经验，是中国生产机床附件产品的骨干企业。

主要生产各种型号的数控刀架、数控分度头、数控转台、数控自定心中心架、机械分度头、机械转台等机床附件及多种数控专用机床。

其产品TK13系列数控立卧回转工作台，填补了国内此领域先进产品的空白。

还有，武汉重型机床厂为发电设备制造业提供了一大批重型关键加工设备，为上海电机厂的主机配备了数控回转工作台，面积为4×

8m，承重140t，这是国内目前承重最大的数控回转工作台。

随着人们使用的需要，对机械加工的精度要求会越来越高，在使用上也要求越来越智能化，这就好比原先用尺丈来衡量的，今天已小到纳米级了。

通过计算机设备的精确计算功能，可以使人们免去繁琐的数据计算过程，并且能使加工结果更加可靠。

对于回转工作台的操作就是要通过计算机数控技术使精确加工更方便、更准确。

此外，在数控回转工作台应用中还广泛引进了液压技术和电子设备，这样便可在操作控制方面更容易实现。

液压技术被引入工业领域已经有一百多年的历史了，随着工业的迅猛发展，液压技术更日新月异。

伴随着数学、控制理论、计算机、电子器件和液压流体学的发展，出现了液压伺服系统，并作为一门应用科学已经发展成熟，形成自己的体系和一套行之有效的分析和设计方法。

不仅如此，当前的液压技术及其设备已能够完成许多以前不可能完成的任务，为机械加工业的发展开辟了新篇章。

另外，通过数模转化