河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-1-前言在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中接到的課題是對(duì)數(shù)控機(jī)床的部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，我設(shè)計(jì)的是八軸轉(zhuǎn)塔自動(dòng)換刀裝置。接到課題后，進(jìn)行了充分的調(diào)研工作，查閱了大量的相關(guān)資料。數(shù)控機(jī)床是一種高科技的機(jī)電一體化產(chǎn)品，集微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)于一身的高度機(jī)電一體化產(chǎn)品，是現(xiàn)代機(jī)床技術(shù)水平的重要標(biāo)志，是當(dāng)前世界機(jī)床技術(shù)進(jìn)步的主流。數(shù)控機(jī)床隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展而得到飛躍的發(fā)展。目前幾乎所有的傳統(tǒng)機(jī)床都有數(shù)控機(jī)床的品種，數(shù)控機(jī)床逐漸成為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造的首選設(shè)備。但我們了解到我國(guó)的國(guó)營(yíng)大廠仍有一批老機(jī)床，隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展這批老機(jī)床一定會(huì)被淘汰，但若對(duì)其進(jìn)行改造，將這批老機(jī)床改造成數(shù)控機(jī)床，這樣不但能延長(zhǎng)這批老機(jī)床的壽命、降低了成本，而且還能滿足機(jī)床自動(dòng)化的要求。因此，我們準(zhǔn)備對(duì)普通升降式銑床進(jìn)行改造。通過(guò)查閱有關(guān)書籍及大量的資料，我們將升降式銑床改為八軸轉(zhuǎn)塔式簡(jiǎn)易加工中心，實(shí)現(xiàn)不人工換刀的情況下短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行銑、鏜、鉆的轉(zhuǎn)換。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不但對(duì)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)有了系統(tǒng)的了解，并且還掌握了一種工業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思維方式，對(duì)今后的工作及實(shí)踐都有幫助。河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-2-第一章技術(shù)參數(shù)分析及方案的制定1.1技術(shù)參數(shù)分析由于主軸部件直接參與切削，因而數(shù)控機(jī)床的加工質(zhì)量很大程度上要靠它保證。因此，主軸部件主要參數(shù)有以下幾項(xiàng)：主軸部件旋轉(zhuǎn)精度。表現(xiàn)在工作時(shí)主軸回轉(zhuǎn)中心位置的不斷變化，即“主軸軸心漂移現(xiàn)象”，應(yīng)通過(guò)采用回轉(zhuǎn)精度好的軸承和提高與軸承配合表面的精度等方法來(lái)提高。靜剛度。靜剛度不足會(huì)造成加工的尺寸誤差和形狀誤差，并且會(huì)影響主軸部件的工作性能和壽命。因此，應(yīng)通過(guò)適當(dāng)加粗主軸直徑、選擇最佳跨距等方法來(lái)提高靜剛度?？拐裥?。由于傳動(dòng)齒輪中存在缺陷或切削過(guò)程的再生自振等所引起的沖擊或交變力的干擾，從而使主軸產(chǎn)生振動(dòng)，這不但會(huì)影響加工精度和表面質(zhì)量，甚至?xí)辜庸o(wú)法進(jìn)行。因此，應(yīng)提高主軸的剛度。選用阻尼比大的主軸軸承，并且要求主軸部件的運(yùn)動(dòng)件要有足夠的精度并進(jìn)行動(dòng)平衡。熱穩(wěn)定性。主軸部件工作時(shí)，由于與主軸相聯(lián)系的傳動(dòng)件或刀具傳來(lái)的切削熱等原因，主軸部件的溫度將上升，造成主軸部件的變形，影響主軸部件的工作性能。因此，應(yīng)通過(guò)減少部件中的發(fā)熱量，減少外部熱量傳入及創(chuàng)造良好的散熱條件來(lái)提高熱穩(wěn)定性。1.2初步方案制定1.2.1機(jī)床總體方案的制定機(jī)床主機(jī)是數(shù)控機(jī)床的主體，它包括床身、底座、立柱、工作臺(tái)、主軸箱、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、刀架及自動(dòng)換刀裝置等機(jī)械部件。它是在數(shù)控機(jī)床上自動(dòng)完成各種切削加工的機(jī)械部分。通常用提高結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的靜剛度、增加阻尼、調(diào)整結(jié)構(gòu)件質(zhì)量和固有頻率等方法來(lái)提高機(jī)床主機(jī)的剛度和抗振性，使機(jī)床主機(jī)能適應(yīng)數(shù)控機(jī)床連續(xù)自動(dòng)地進(jìn)行切削加工的需要。采取改善機(jī)床結(jié)構(gòu)布局、減少發(fā)熱、控制溫升及采用熱位移補(bǔ)償?shù)却胧蓽p少熱變形對(duì)機(jī)床主機(jī)的影響；采用高性能的主軸伺服驅(qū)動(dòng)和進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置，使數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)鏈縮短，可簡(jiǎn)化機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；采用高傳動(dòng)效率、高精度、無(wú)間隙的傳動(dòng)裝置和傳動(dòng)元件，如：滾動(dòng)絲杠螺母副、滑動(dòng)導(dǎo)軌等傳動(dòng)元件。河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-3-輔助裝置作為數(shù)控機(jī)床的配套部件，是保證充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床功能所必需的配套裝置。輔助裝置包括：液壓裝置，冷卻、潤(rùn)滑裝置，防護(hù)、照明等。液壓裝置是應(yīng)用液壓系統(tǒng)，使機(jī)床完成自動(dòng)換刀所需的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件的制動(dòng)，完成工作臺(tái)的自動(dòng)夾緊、松開(kāi)，工件、刀具定位表面的自動(dòng)吹屑等輔助功能。排屑裝置的作用是將切屑從加工區(qū)域排出。迅速有效地排除切屑是保證數(shù)控機(jī)床高效率地自動(dòng)進(jìn)行切削加工的一種必備裝置。1.2.2對(duì)于主軸部件的確定在主軸電機(jī)的選擇上，為了能量轉(zhuǎn)換的高效率與信息轉(zhuǎn)換的高精度，快響應(yīng)和高度的穩(wěn)定性，對(duì)伺服電機(jī)的基本要求是：功率大，功率比大，良好的調(diào)速性能，優(yōu)良的控制特性，便于維護(hù)，散熱性好，其次價(jià)格方面也應(yīng)考慮。通過(guò)查閱資料，我了解到目前大多數(shù)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)都是使用直流或交流伺服電機(jī)通過(guò)變速齒輪帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方案。因?yàn)樵谥绷魉欧姍C(jī)與交流伺服電機(jī)之間，交流伺服電機(jī)有構(gòu)造簡(jiǎn)單，可達(dá)到的輸出功率最大，可達(dá)到的最大轉(zhuǎn)速最高，不許要維護(hù)，防爆特性好等特點(diǎn)，所以我選擇了交流電機(jī)。為了避免振動(dòng)和噪聲，我采用了電機(jī)通過(guò)皮帶帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)方案。對(duì)于主軸轉(zhuǎn)速的確定。由于采用了變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速，并且因?yàn)樽冾l器在頻率為50HZ時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為750r/min，而變頻器的變頻范圍為50200HZ,故主軸的轉(zhuǎn)速范圍為1503000r/min。對(duì)主軸軸承配置的主要形式的選擇。軸承配置的主要形式有三種：前軸承采用高精度雙列向心推力球軸承，這種方案有良好的高速性，但承載能力小；雙列和單列圓錐滾子軸承的組合，這種方案能承受重載荷，安裝調(diào)整性好，但限制主軸轉(zhuǎn)速和精度；前軸承采用雙列短圓柱滾子軸承及角接觸球軸承組合，后支承采用雙列短圓柱滾子軸承，此配置可提高主軸的綜合剛度，可滿足強(qiáng)力切削的要求。所以我選擇了第三種方案。對(duì)定位裝置的確定，由于機(jī)床要求精度較高，故我選擇用鼠齒盤定位。鼠齒盤是數(shù)控機(jī)床常用的定位裝置，相對(duì)于其他定位裝置，它有定位精度高、定心精度好、定位剛度好、使用于需要多種分度的場(chǎng)合并且磨損小。1.3八軸轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)八軸轉(zhuǎn)塔頭上徑向分布著八根結(jié)構(gòu)完全相同的主軸1，主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由齒輪21輸入。當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令時(shí)，先通過(guò)液牙撥叉（圖中未示河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-4-出）將移動(dòng)齒輪6與齒輪21脫離嚙合，同時(shí)在中心油缸18的上腔通壓力油。由于活塞桿和活塞16固定在底座上，因此中心油缸18帶著由兩個(gè)止推軸承13和15支承的轉(zhuǎn)塔刀架體14抬起，兩個(gè)鼠齒盤7脫離嚙合。然后壓力油進(jìn)入轉(zhuǎn)位油缸，推動(dòng)活塞齒條，再經(jīng)過(guò)中間齒輪（圖中均未示出）使大齒輪5與轉(zhuǎn)塔刀架體14一起回轉(zhuǎn)45，將下一工序的主軸轉(zhuǎn)到工作位置。轉(zhuǎn)位結(jié)束之后，壓力油進(jìn)入中心油缸18的下腔使轉(zhuǎn)塔頭下降，兩個(gè)鼠齒盤7重新嚙合，實(shí)現(xiàn)精確的定位。在壓力油的作用下，轉(zhuǎn)塔頭被壓緊，轉(zhuǎn)位油缸退回原位。最后通過(guò)液壓撥叉撥動(dòng)移動(dòng)齒輪6，使它與新?lián)Q上的主軸齒輪21嚙合（標(biāo)號(hào)見(jiàn)圖02）。為了改善主軸結(jié)構(gòu)的裝配工藝性，整個(gè)主軸部件裝在套筒4內(nèi)，只要卸去螺釘，就可以將整個(gè)部件抽出。主軸前軸承24采用錐孔雙列圓柱滾子軸承，調(diào)整時(shí)先卸下端蓋2，然后擰動(dòng)螺母3，使內(nèi)環(huán)作軸向移動(dòng)，以便消除軸承的徑向間隙。為了便于卸出主軸錐孔內(nèi)的刀具，每根主軸都有操縱桿19，只要按壓操縱桿，就能通過(guò)斜面推動(dòng)頂桿22，頂出刀具。轉(zhuǎn)塔主軸頭的轉(zhuǎn)位，定位和壓緊方式與鼠齒盤式分度工作臺(tái)極為相似。但因?yàn)樵谵D(zhuǎn)塔上分布著許多回轉(zhuǎn)主軸部件，使結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。由于空間位置的限制，主軸部件的結(jié)構(gòu)不可能設(shè)計(jì)得十分堅(jiān)