盘丝车床切入进给机构机构设计学士学位论文.doc
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1、宁XX大学毕业设计(论文)盘丝车床切入进给机构机构设计 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要盘丝车床用于加工三爪自定心卡盘的零件-盘丝,包括车平面螺纹、端面和镗孔等。该机床采用床身长度方向与主轴轴心线垂直的布局,有两个刀架。本文设计主要设计的切入进给机构机构,该进给机构主要用于上面。切入进给机构机构设计中需满足,可带动上拖板作切入运动,切入运动结束时丝杠须停转,当到达切入行程终点时,上拖板应退回原位。本文主要完成确定了切入进给机构总体设计方案, 进给机构由液压系统控制,带动活塞运动,通过齿条,带动齿轮,使丝杠转动,通过丝杠螺母副,把旋转运动转为直线运动,实现进给。对主要的
2、零件设计进行设计计算,如齿轮齿条机构、滚珠丝杠机构、棘轮棘爪、摇杆、箱体等零部件的设计。关键词:盘丝车床,盘丝,平面车削33AbstractThreading lathe used for processing of three claw chuck parts - plate wire, including car plane thread, facing and boring. The machine adopts the bed length direction and the axis of spindle vertical layout, with two knife.In this
3、 paper the design of the main design entry feeding mechanism, the feeding mechanism is mainly used for the turret top. Design of cutting feed mechanism design needs to meet, can drive the upper carriage for cutting motion, starting at the end of the screw motion must stop, when arriving at the entry
4、 end of stroke, upper carriage should return in situ.This paper mainly completes the identified entry feed mechanism design, feeding mechanism is controlled by a hydraulic system, drive the piston, through the rack drives the gear, screw rod to rotate, so that, through the leading screw nut pair, th
5、e rotary motion into linear motion, realized the feed. On the main parts design calculation, such as gear and rack mechanism, the ball screw mechanism, a ratchet pawl, rocker, box and other parts of the design.Key Words: Threading lathe,plate wire,flat turning目 录摘 要3Abstract4目 录5第1章 绪论71.1车床简介71.2 数
6、控车床的概念71.3车床的组成与各部件的安装注意事项81.4 盘丝车床91.5 本文主要研究内容和任务10第2章 切入进给机构总体设计102.1 液压系统设计112.1.1液压传动部分设计112.2盘丝车床的切入进给机构方案设计112.2.1 切入进给机构方案设计112.2.2切入进给机构方案拟定12第3章 切入进给机构工作原理13第4章 切入进给机构各零件设计144.1 齿条和齿轮设计计算144.2 蜗轮蜗杆副的设计计算164.3 滚珠丝杠副的设计204.3.1滚珠丝杠的特点214.3.2 滚珠丝杠副结构224.3.3滚珠丝杠副的种类224.3.4滚珠丝杠副精度234.3.5 滚珠丝杠副性能
7、234.3.6 导轨副设计与计算254.3.7滚珠丝杠副设计与计算264.3.8 棘轮机构设计294.3.9 棘爪零件设计304.3.10 手动进给摇杆的设计304.3.11 进给箱体的设计31总 结32参考文献33致 谢34第1章 绪论1.1车床简介车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件,是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。铣床和钻床等旋转加工的机械都是从车床引伸出来的。在我国香港等地也有人叫旋床。1.2 数控车床的概念机床是人类进行生产劳动的重要工具,也是社会生产力发展水平的重要标志。 普通机床经历了近两百年的历史。随着电子技术、计算机技术及自动化,精密机械与测量等技术的
8、发展与综合应用,生产了机电一体化的新型机床一一数控机床。数控机床一经使用就显示出了它独特的优越性和强大生命力,使原来不能解决的许多问题,找到了科学解决的途径。 数控机床是一种通过数字信息,控制机床按给定的运动轨迹, 进行自动加工的机电一体化的加工装备,经过半个世纪的发展,数控机床已是现代制造业的重要标志之一,在我国制造业中,数控机床的应用也越来越广泛,是一个 企业综合实力的体现。 数控车床是数字程序控制车床的简称,它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身,是国内使用量最大,覆盖面 最广的一种数控机床。要学好数控车床理论和操作,就必须勤学苦练,从平面几
9、何,三角函数,机械制图,普通车床的工艺和操作等方面打好基础。 因此,必须首先具有普通车工工艺学知识然后才能从掌握人工控制转移到数字控制方面来,另一方面,若没有学好有关数学、电工学、公差与配合及机械制造等深内容,要学好数控原 理和程序编制等,也会感到十分困难。熟悉零件工艺要求,正确处理工艺问题。由于数控机床加工的特殊性,要求数控机床加工工人既是操作者,又是程序员,同时 具备初级技术人员的某些素质,因此,操作者必须熟悉被加工零件的各项工艺(技术)要求,如加工路线,刀具及其几何参数,切削用量,尺寸及形状位置公差。只 有熟悉了各项工艺要求,并对出现的问题正确进行处理后,才能减少工作盲目性,保证整个加工
10、工作圆满完成。1.3车床的组成与各部件的安装注意事项1. 数控车床的刀具 (1)对刀具的要求 数控车床能兼作粗、精加工。为使粗加工能以较大切削深度、较大进给速度地加工,要求粗车刀具强 度高、耐用度好。精车首先是保证加工精度,所以要求刀具的精度高、耐用度好。为减少换刀时间和方便对刀,应可能多地采用机夹刀。 数控车床还要求刀片耐用度的一致性好,以便于使用刀具寿命管理功能。在使用刀具寿命管理时,刀片耐用度的设定原则是以该批刀片中耐用度最低的刀片作为依据 的。在这种情况下,刀片耐用度的一致性甚至比其平均寿命更重要。 (2)数控车床的刀具 数控车削用的车刀一般分为三类,即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。
11、以直线形切削刃为特征的车 刀一般称为尖形车刀。这类车刀的刀尖(同时也为其刀位点)由直线形的主、副切削刃构成,如90?内、外圆车刀,左、右端面车刀,切槽(断)车刀及刀尖倒棱 很小的各种外圆和内孔车刀。用这类车刀加工零件时,其零件的轮廓形状主要由一个独立的刀尖或一条直线型主切削刃位移后得到,它与另两类车刀加工时所得到零 件轮廓形状的原理是截然不同的。 圆弧形车刀是较为特殊的数控加工用车刀。其特征是,构成主切削刃的刀刃形状为一圆度误差或线轮 廓度误差很小的圆弧;该圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖,因此,刀位点不在圆弧上,而在该圆弧的圆心上;车刀圆弧半径理论上与被加工零件的形状无关,并 可按需要灵活确
12、定或测定后确认。当某些尖形车刀或成型车刀(如螺纹车刀)的刀尖具有一定的圆弧形状时,也可作为这类车刀使用。圆弧形车刀可以用于车削内、 外表面,特别适宜于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。 成型车刀俗称样板车刀,其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工 中,常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹车刀等。在数控加工中,应尽量少用或不用成型车刀,当确有必要选用时则应在工艺准备文件或加工程 序单上进行详细说明。 为了适应数控机床自动化加工的需要(如刀具的对刀或预调、自动换刀或转刀、自动检测及管理工作等),并不断提高产品的加工质量和生产效率,节省刀具费用, 应多使用模块
13、化和标准化刀具。 2. 数控车床的卡盘 液压卡盘是数控车削加工时夹紧工件的重要附件,对一般回转类零件可采用普通液压卡盘;对零件被夹持部位不是圆柱形的零件,则需要采用专用卡盘;用棒料直接加工零件时需要采用弹簧卡盘。 4. 数控车床的尾座 对轴向尺寸和径向尺寸的比值较大的零件,需要采用安装在液压尾架上的活顶尖对零件尾端进行支撑,才能保证对零件进行正确的加工。尾架有普通液压尾架和可编程液压尾座。 4. 数控车床的刀架 刀架是数控车床非常重要的部件。数控车床根据其功能,刀架上可安装的刀具数量般为8把、10 把、12把或16把,有些数控车床可以安装更多的刀具。 刀架的结构形式一般为回转式,刀具沿圆周方向
14、安装在刀架上,可以安装径向车刀、轴向车刀、钻头、镗刀。车削加工中心还可安装轴向铣刀、径向铣刀。少数数控 车床的刀架为直排式,刀具沿一条直线安装。 托辊数控车床可以配备两种刀架: (1)专用刀架 由车床生产厂商自己开发,所使用的刀柄也是专用的。这种刀架的优点是制造成本低,但缺乏通用性。 (2)通用刀架 根据一定的通用标准而生产的刀架,数控车床生产厂商可以根据数控车床的功能要求进行选择配置。 5. 数控车床的铣削动力头 托辊数控车床刀架上安装铣削动力头可以大大扩展数控车床的加工能力。1.4 盘丝车床盘丝车床用于加工三爪自定心卡盘的零件-盘丝,包括车平面螺纹、端面和镗孔等。该机床采用床身长度方向与主
15、轴轴心线垂直的布局,有两个刀架。其中左刀架为车丝刀架,右刀架为镗孔、车端面刀架。工件用液压卡盘夹紧;车丝刀架运动循环由液压控制。1.5 本文主要研究内容和任务1、切入进给机构机构设计中需满足,可带动上拖板作切入运动,切入运动结束时丝杠须停转,当到达切入行程终点时,上拖板应退回原位。2、 刀架还应具备手动进给功能。第2章 切入进给机构总体设计液压传动有许多突出的优点,因此它的应用非常广泛,如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等;行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等;钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等;土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等;
16、发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等;船舶用的甲板起重机械(绞车)、船头门、舱壁阀、船尾推进器等;特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等;军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。该机床的车丝刀架的运动循环是由液压控制的。车丝刀架横向让刀和进刀运动是用油缸传动带曲线槽的滑板及从动滚子实现的;切入运动由油缸中活塞齿条,进扇形齿轮和棘轮机构,传动丝杠获得,使丝杠复位靠油缸驱动。机床进给系统总示意图:图 2-1 进给系统示意图刀架是车床的重要组成部分,用于夹持切削用的刀具,因此其结构直接影响到车床的切削性能和切削效率。而切入进给机构机构
17、正是实现刀架前进后退的重要组成部分.2.1 液压系统设计液压系统成功而又广泛使用的秘密在于它的通用性和易操作性,液压动力传递不会像机械运动那样受机械几何形体的制约,为提高生产率,优化自动化生产,液压系统成为了自动化的重要组成部分。2.1.1液压传动部分设计机床的液压传动机床的车丝刀架的运动循环是由液压控制的。如图所示:图 2-2 液压控制示意图车丝刀架横向让刀和进刀运动是用油缸传动带曲线槽的滑板及从动滚子实现的;切入运动由油缸中活塞齿条,进扇形齿轮和棘轮机构,传动丝杠获得,使丝杠复位靠油缸驱动。液压阀控制油缸,驱动活塞齿条运动,通过齿轮齿条机构,将活塞的直线运动转换为齿轮的旋转运动,该机构中,
18、将齿轮设计成扇形齿轮,目的是带动后面的棘轮棘爪机构,使丝杠获得间隙的传动,最后通过丝杠螺母副,将旋转运动转换为直线运动,实现刀架的进给。当刀架进给到其终点的时候,通过触动微电开关,控制液压阀,驱动活塞齿条运动,通过齿轮齿条机构实现快速退刀。2.2盘丝车床的切入进给机构方案设计2.2.1 切入进给机构方案设计一般来说,机床的切入进给机构主要有以下几种:1,液压(或气动)驱动的活塞齿条齿轮切入进给机构这种由液动机驱动的切入进给机构调速范围大、缓冲制动容易,转位速度可调,运动平稳,结构尺寸较小,制造容易,因而应用较广泛。而转位角度大小可由活塞杆上的限位档块来调整。也有采用气动的,气动的优点是结构简单
19、,速度可调,但运动不平稳,有冲击,结构尺寸大,驱动力小。故一般多用于非金属切削的自动化机械和自动线的切入进给机构中。2,圆柱凸轮步进式切入进给机构这种切入进给机构依靠凸轮轮廓强制作转位运动,运动规律完全取决于凸轮轮廓形状。圆柱凸轮是在圆周面上加工出一条两端有头的凸起=轮廓,从动回转盘(相当于体)端面有多个柱销,销子数量与工位数相等。当圆柱凸轮按固定的旋转方向运动时,有的柱销会进入凸轮轮廓的曲线段,使凸轮开始驱动回转盘转位,与此同时有的圆柱销会与凸轮轮廓脱离,当柱销接触的凸轮轮廓由曲线段过渡到直线段时,即使凸轮继续旋转,回转盘也不会转动,即完成了一次刀盘分度转位动作。如此反复下去,就能实现多次的
20、换刀操作。由于凸轮是一个两端开口的非闭合曲线轮廓,所以当凸轮正反转进均可带动刀盘正反两个方向的旋转。这种切入进给机构转位速度高、精度较低,运动特性可以自由设计选取但制造较困难、成本较高、结构尺寸较大。这种切入进给机构可以通过控制系统中的逻辑电路或PC程序来自动选择回转方向,以缩短转位辅助时间。3,伺服电机驱动的转位 随着现代技术的发展,可以采用直流(或交流)伺服电机驱动蜗杆、蜗轮(消除间隙)实现转位,转位的速度和角位移均可通过半闭环反馈进行精确控制加以实现,因而这种切入进给机构转位速度可以进行精确控制、精度高,结构简单、实现容易。所以在现代数控机床中被广泛采用6。2.2.2切入进给机构方案拟定
21、为了把旋转运动变为直线运动,常采用丝杠螺母机构、齿轮齿条机构、蜗杆齿条机构以及凸轮杠杆机构等。在需要周期进给时,常采用棘轮棘爪机构。进给机构由液压系统控制,带动活塞运动,通过齿条,带动齿轮,使丝杠转动,通过丝杠螺母副,把旋转运动转为直线运动,实现进给。第3章 切入进给机构工作原理该部分设计参考切入进给机构结构图。图 4-3 进给机构机构图当压力油接通油缸时,活塞齿条向左移动,通过齿轮齿条机构,带动装有棘爪的扇形齿轮旋转,则由棘爪、棘轮。使丝杠旋转,则丝杠通过丝杠螺母机构带动上拖板作切入运动。切入运动结束时,油缸接油箱,活塞在弹簧作用下,使扇形齿轮复位,棘爪在棘轮上打滑,丝杠停转。转动旋钮,经蜗
22、杆副转动护板,则可改变活塞左移一次时棘轮转动的角度,从而调整切入量。按下按钮,压下杠杆,使棘爪抬起和棘轮脱开,然后再转动手柄,使丝杠旋转,刀架得到手动进给。丝杠顺时针转动时,挡铁由固定挡板限位;逆时针转动时,由活动挡块限位。调整挡块的位置,便可改变丝杠的转角而调整切入行程。转动螺母,细齿牙嵌式离合器在套中的弹簧作用下而脱开,再转动手柄,就可调整切入行程终点的位置。调整完毕,拧紧螺母,使细齿牙嵌式离合器接合。切入行程终点时,挡铁碰微动开关,压力油进入复位油缸,带齿条的活塞向右移动,经齿轮使齿轮使丝杠反转,则上拖板退回原为,以便加工下一个工件。 当车丝刀架纵向走刀完毕时,压力油进入油缸的左腔推动活
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