数控回转工作台原理与数控技术发展趋势gfjq.docx

目录1 绪论论31.1 前言31.2 课题来来源31.3 研究目目的与意意义31.4 研究项项目的现现状及发发展趋势势32 数控控回转工工作台原原理42.1 数控回回转工作作台42.2 设计准准则52.3 主要技技术参数数52.4 本章小小结53 数控控回转工工作台结结构设计计53.1 传动方方案的确确定53.2 齿轮传传动的设设计73.3 伺服服电机的的选择及及运动参参数的计计算93.4 蜗轮轮及蜗杆杆的选用用与校核核103.5 蜗杆杆与蜗轮轮的主要要参数与与几何尺尺寸123.6 轴的的校核与与计算133.7 弯矩矩组合图图143.8 根据据最大危危险截面面处的扭扭矩确定定最小轴轴径153.9 齿轮上上键的选选取与校校核153.100 轴承承的选用用153.111 本章章小结164 数控控技术发发展趋势势164.1 性能发发展方向向164.2 功能发发展方向向174.3 体系结结构的发发展184.4 智能化化新一代代PCNNC数控控系统195 设计计总结196 参考考文献201绪论1.1前前言加工中心心最初是是从数控控铣床发发展而来来的。第第一台加加工中心心是19958年由美美国卡尼尼-特雷克克公司首首先研制制成功的的。它在在数控卧卧式镗铣铣床的基基础上增增加了自自动换刀刀装置，从从而实现现了工件件一次装装夹后即即可进行行铣削、钻钻削、镗镗削、铰铰削和攻攻丝等多多种工序序的集中中加工。二十世纪纪70年代以以来，加加工中心心得到迅迅速发展展，出现现了可换换主轴箱箱加工中中心，它它备有多多个可以以自动更更换的装装有刀具具的多轴轴主轴箱箱，能对对工件同同时进行行多孔加加工。一台加工工中心是是由机床床（机械械部分）和和控制系系统（电电气部分分）两部部分组成成，机床床是加工工中星的的主体，控控制系统统是加工工中心的的核心。加工中心心的主机机通常是是由三大大基础部部件组（床床身、立立柱和工工作台）和和主轴部部件、刀刀具存储储自动交交换系统统（ATC）及其其它辅助助功能部部件组成成。有的的加工中中心还具具有托盘盘（工作作台）自自动交换换系统（APC）。1.2课课题来源源这次毕业业设计的的课题来来源于自自选课题题面向壳壳体零件件的卧式式加工中中心工作作台设计计，目的的是通过过本次的的设计工工作，能能够在对对面向壳壳体零件件加工的的卧式加加工中心心的了解解的基础础上，实实现对加加工中心心工作台台的设计计，并与与同组人人的对主主轴部件件、刀库库、夹具具的设计计相应，最最终设计计出整个个机床主主要结构构部件。此此课题让让我们有有机会对对机械设设计方面面的知识识有一个个系统的的回顾，进进一步加加深学习习。1.3研研究目的的与意义义毕业设计计主要是是培养我我们综合合应用所所学专业业的基础础理论、基基本技能能和专业业知识的的能力，培培养我们们建立正正确的设设计思想想，掌握握工程设设计的一一般程序序、规范范和方法法。培养养我们的的设计计计算、工工程绘图图、实验验研究、数数据处理理、查阅阅文献、外外文资料料的阅读读与翻译译、计算算机应用用、文字字表达等等基本工工作实践践能力，使使我们初初步掌握握科学研研究的基基本方法法和思路路。本次毕业业设计主主要是解解决卧式式加工中中心数控控回转工工作台的的工作原原理和机机械机构构的设计计与计算算部分，设设计思路路是先原原理后结结构，先先整体后后局部。1.4研研究项目目的现状状及发展展趋势目前数控控回转工工作台已已广泛应应用于数数控机床床和加工工中心上上，它的的总的发发展趋势势是：1在规规格上将将向两头头延伸，即即开发小小型和大大型转台台；2在性性能上将将研制以以钢为材材料的蜗蜗轮，大大幅度提提高工作作台转速速和转台台的承载载能力；3在形形式上继继续研制制两轴联联动和多多轴并联联回转的的数控转转台。数控转台台的市场场分析：随着我我国制造造业的发发展，加加工中心心将会越越来越多多地被要要求配备备第四轴轴或第五五轴，以以扩大加加工范围围。估计计近几年年要求配配备数控控转台的的加工中中心将会会达到每每年600台左右右。预计未来来几年，虽虽然某些些行业由由于产能能过剩、受受到宏观观调控的的影响而而继续保保持着较较低的行行业景气气度外，部部分装备备制造业业将有望望保持较较高的增增长率，特特别是那那些国家家产业政政策鼓励励振兴和和发展的的装备子子行业。作作为装备备制造业业的母机机，普通通加工机机床将获获得年均均1520左右右的稳定定增长。2数控回回转工作作台原理理数控机床床的圆周周进给由由回转工工作台完完成，称称为数控控机床的的第四轴轴：回转转工作台台可以与与X、Y、Z三个坐坐标轴联联动，从从而加工工出各种种球、圆圆弧曲线线等。回回转工作作台可以以实现精精确的自自动分度度，扩大大了数控控机床加加工范围围。2.1数数控回转转工作台台数控回转转工作台台主要用用于数控控镗床和和铣床，其其外形和和通用工工作台几几乎一样样，但它它的驱动动是伺服服系统的的驱动方方式。它它可以与与其他伺伺服进给给轴联动动。图2-11为自动动换刀数数控镗床床的回转转工作台台。它的的进给、分分度转位位和定位位锁紧都都是由给给定的指指令进行行控制的的。工作作台的运运动是由由伺服电电动机，经经齿轮减减速后由由蜗杆-蜗轮带带动。图2-111工作作台 2滚柱导导轨 3、4夹紧瓦 5小液压压缸 6活塞 7弹簧 8钢球球 9圆光栅 110双列圆圆柱滚子子轴承 11圆锥滚滚子轴承承为了消除除蜗杆副副的传动动间隙，采采用了双双螺距渐渐厚蜗杆杆，通过过移动蜗蜗杆的轴轴向位置置来调整整间隙。这这种蜗杆杆的左右右两侧面面具有不不同的螺螺距，因因此蜗杆杆齿厚从从头到尾尾逐渐增增厚。但但由于同同一侧的的螺距是是相同的的，所以以仍然可可以保持持正常的的啮合。当工作台台静止时时，必须须处于锁锁紧状态态。为此此，在蜗蜗轮底部部的辐射射方向装装有8对夹紧紧瓦4和3，并在在底座上上均布同同样数量量的小液液压缸5。当小小液压缸缸的上腔腔接通压压力油时时，活塞塞6便压向向钢球8，撑开开夹紧瓦瓦，并夹夹紧蜗轮轮。在工工作台需需要回转转时，先先使小液液压缸的的上腔接接通回油油路，在在弹簧7的作用用下，钢钢球8抬起，夹夹紧瓦将将蜗轮松松开。 回转工工作台的的导轨面面由大型型滚动轴轴承支承承，并由由圆锥滚滚柱轴承承11及双列列向心圆圆柱滚子子轴承10保持准准确的回回转中心心。数控控回转工工作台的的定位精精度主要要取决于于蜗杆副副的传动动精度，因因而必须须采用高高精度蜗蜗杆副。在在半闭环环控制系系统中，可可以在实实际测量量工作台台静态定定位误差差之后，确确定需要要补偿角角度的位位置和补补偿的值值，记忆忆在补偿偿回路中中，由数数控装置置进行误误差补偿偿。在全全闭环控控制系统统中，由由高精度度的圆光光栅10发出工工作台精精确到位位信号，反反馈给数数控装置置进行控控制。回转工作作台设有有零点，当当它作回回零运动动时，先先用挡铁铁压下限限位开关关，使工工作台降降速，然然后由圆圆光栅或或编码器器发出零零位信号号，使工工作台准准确地停停在零位位。数控控回转工工作台可可以作任任意角度度的回转转和分度度，也可可以作连连续回转转进给运运动。2.2设设计准则则1）分析析原理和和性能2）判别别功能载载荷及其其意义3）功能能设计应应适应制制造工艺艺和降低低成本的的要求4）提高高合理的的应力分分布和刚刚度5）重量量要适宜宜6）应用用基本公公式求相相称尺寸寸和最佳佳尺寸7）根据据性能组组合选择择材料8）零件件与整体体零件之之间精度度的进行行选择2.3主主要技术术参数（1）回回转半径径：3155 mmm（2）重重复定位位精度：0.0005 mm（3）电电机功率率0.55 kww（4）电电机转矩矩 8.0 NN.M（5）总总传动比比：72.5（6）最最大承载载重量1002.4本本章小结结主要简单单介绍毕毕业设计计题目（数数控回转转工作台台）和其其发展概概况，设设计背景景、工作作原理、设设计参数数也作了了进一步步的说明明。3数控回回转工作作台结构构设计3.1传传动方案案的确定定3.1.1驱动动方式选选择由于数控控回转工工作台的的控制精精度要求求较高且且工作功功率不大大，动力力源应选选择微特特电机。可可选步进进电机或或伺服电电机。由由于本工工作台设设计为闭闭环控制制，故开开环的步步进电机机不合适适，选用用用于闭闭环控制制中的，广广泛使用用的交流流伺服电电动机：交流伺服服电动机机定子的的构造基基本上与与电容分分相式单单相异步步电动机机相似.其定子子上装有有两个位位置互差差90°的绕组组，一个个是励磁磁绕组Rf，它始始终接在在交流电电压Uf上；另另一个是是控制绕绕组L，联接接控制信信号电压Uc。所以以交流伺伺服电动动机又称称两个伺伺服电动动机。交交流伺服服电动机机的转子子通常做做成鼠笼笼式，但但为了使使伺服电电动机具具有较宽宽的调速速范围、线线性的机机械特性性，无“自转”现象和和快速响响应的性性能，它它与普通通电动机机相比，应应具有转转子电阻阻大和转转动惯量量小这两两个特点点。目前前应用较较多的转转子结构构有两种种形式：一种是是采用高高电阻率率的导电电材料做做成的高高电阻率率导条的的鼠笼转转子，为为了减小小转子的的转动惯惯量，转转子做得得细长；另一种种是采用用铝合金金制成的的空心杯杯形转子子，杯壁壁很薄，仅0.2-0.3mm，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点：1、起动动转矩大大：由于于转子电电阻大，其其转矩特特性曲线线与普通通异步电电动机的的转矩特特性曲线线相比，有有明显的的区别。它它可使临临界转差差率S01，这样样不仅使使转矩特特性（机机械特性性）更接接近于线线性，而而且具有有较大的的起动转转矩。因因此，当当定子一一有控制制电压，转转子立即即转动，即即具有起起动快、灵灵敏度高高的特点点。2、 运行范围围较广3、 无自转现现象：正正常运转转的伺服服电动机机，只要要失去控控制电压压，电机机立即停停止运转转。当伺伺服电动动机失去去控制电电压后，它它处于单单相运行行状态，由由于转子子电阻大大，定子子中两个个相反方方向旋转转的旋转转磁场与与转子作作用所产产生的两两个转矩矩特性（T1S1、T2S2曲线）以以及合成成转矩特特性（TS曲线）交流伺服服电动机机的输出出功率一一般是0.11-1000W。当电电源频率率为50HHz，电压压有36VV、1100V、220、3800V；当电电源频率率为4000Hz，电压压有20V、26V、36V、1155V等多种种。交流流伺服电电动机运运行平稳稳、噪音音小。但但控制特特性是非非线性，并并且由于于转子电电阻大，损损耗大，效效率低，因因此与同同容量直直流伺服服电动机机相比，体体积大、重重量重，所所以只适适用于0.55-1000W的小功功率控制制系统。3.1.2传动动方案传传动时应应满足的的要求数控回转转工作台台一般由由原动机机、传动动装置和和工作台台组成，传传动装置置在原动动机和工工作台之之间传递递运动和和动力，并并可实现现分度运运动。在在本课题题中，原原动机采采用电液液脉冲马马达，工工作台为为T形槽工工作台，传传动装置置由齿轮轮传动和和蜗杆传传动组成成。合理的传传动方案案主要满满足以下下要求：（1）机机械的功功能要求求：应满满足工作作台的功功率、转转速和运运动形式式的要求求。（2）工工作条件件的要求求：例如如工作环环境、场场地、工工作制度度等。（3）工工作性能能要求：保证工工作可靠靠、传动动效率高高等。（4）结结构工艺艺性要求求；如结结构简单单、尺寸寸紧凑、使用维护便利、工艺性和经济合理等。3.1.3传动动方案及及其分析析数控回转转工作台台传动方方案为：伺服电电机齿轮传传动蜗杆传动工作该传动方方案分析析如下：齿轮传动动承受载载能力较较高，传递递运动准准确、平平稳，传传递功率和和圆周速速度范围围很大，传传动效率率高，结结构紧凑凑。蜗杆传动动有以下下特点：1传动动比大在在分度机机构中可可达10000以上。与与其他传传动形式式相比，传传动比相相同时，机构尺寸小，因而结构紧凑。2传动动平稳蜗杆齿齿是连续续的螺旋旋齿，与与蜗轮的的啮合是是连续的的，因此此，传动动平稳，噪噪声低。3可以以自锁当蜗杆杆的导程程角小于于齿轮间间的当量量摩擦角角时，若若蜗杆为为主动件件，机构构将自锁锁。这种种蜗杆传传动常用用于起重重装置中中。4效率率低、制制造成本本较高蜗杆传动动是，齿齿面上具具有较大大的滑动动速度，摩摩擦磨损损大，故故效率约约为0.77-0.8，具有有自锁的的蜗杆传传动效率率仅为0.4左右。为为了提高高减摩擦擦性和耐耐磨性，蜗蜗轮通常常采用价价格较贵贵的有色色金属制制造。由以上分分析可得得：将齿齿轮传动动放在传传动系统统的高速速级，蜗蜗杆传动动放在传传动系统统的低速速级，传传动方案案较合理理。同时，对对于数控控回转工工作台，结结构简单单，它有有两种型型式：开开环回转转工作台台、闭环环回转工工作台。两种型式式各有特特点：开环回转转工作台台开环回回转工作作台和开开环直线线进给机机构一样样，都可可以用点点液脉冲冲马达、功功率步进进电机来来驱动。闭环回转转工作台台闭环回转转工作台台和开环环回转工工作台大大致相同同，其区区别在于于：闭环环回转工工作台有有转动角角度的测测量元件件（圆光光栅）。所所测量的的结果经经反馈与与指令值值进行比比较，按按闭环原原理进行行工作，使使转台分分度定位位精度更更高。3.2齿齿轮传动动的设计计由于前述述所选电电机可知知T=22.399N.M传动比比设定为为i=3，效率=0.97工作日日安排每每年300工作日日计，寿寿命为10年。3.2.1 选选择齿轮轮传动的的类型根据GBB/T110088519888的推荐荐，采用用直齿轮轮传动的的形式。3.2.2 选选择材料料考虑到齿齿轮传动动效率不不大，速速度只是是中等，故故蜗杆用用45号钢；为达到到更高的的效率和和更好的的耐磨性性，要求求齿轮面面，硬度度为45-55HHRC。3.2.3 按按齿面接接触疲劳劳强度设设计先按齿面面接触疲疲劳强度度进行设设计，在在校核齿齿根弯曲曲疲劳强强度。传递转矩矩T1=9.55*1066P1/N1=（9.555*1106×0.775/330000）=2.39NN.M载荷系数数K：因载载荷平稳稳，查表表取K=11.2齿宽系数数d:查表取d=1许用接触触压力H：H=H2=2220Mppa传动比ii=3将以上参参数代入入公式d1332.88mm3.2.4 确确定齿轮轮的主要要参数与与主要尺尺寸1）齿数数取Z1=22，则Z2=i×Z1=3×22=66,取Z2=66。2）模数数 m=d1/Z1=322.888/222=1.49mmm,取标准准值m=11.5。3）中心心距标准中中心距=0.5m(Z1+Z2)=666mmm4）其他他主要尺尺寸分度圆直直径：d1=mZZ1=1.5*222=333mmm, dd2=mZZ2=1.5*666=999mmm齿顶圆直直径：da1=d1+2mm=333+2*1.55=366mm, dda2=d2+2mm=999+2*1.55=1002mmm齿宽：bb=dd1=0.6*333=119.88mm,取b2=b1+(5-10)=255-300mm,取b1=30mmm。3.2.5 校校核齿根根弯曲疲疲劳强度度F=22KT11YFSS/bdd1mF复合齿形形系数Ys：由X=0（标准准齿轮）及Z1、Z2查表得YFS1=4.12，YFS2=3.96则F1=2KTT1YFSS1/bmmd1=2*1.22*2.39*1033*4.12/(199.8*1.55*333)=774.66MpaaF1=3114.228MppaF2=F1YFSS2/YFFS1=(774.66*3.96/4.112)MMpa=71.70MMPaF2=3000Mppa弯曲强度度足够。3.2.6 确确定齿轮轮传动精精度齿轮圆周周速度v=dd1n/(660*110000)=33.144*722.5*9700/(660*110000)=33.688m/ss由表确定定第公差组组为8级。第、公差组组也定为为8级，齿齿厚偏差差选HK3.2.7 齿齿轮结构构设计小齿轮 d1=333mm daa1 =336mmm 采采用实心心式齿轮轮大齿轮 d2=999mm daa2 =1102mmm 采用腹腹板式齿齿轮3.3 伺服电电机的选选择及运运动参数数的计算算3.3.1伺服电机机的选择择按照工作作要求和和条件选选交流伺伺服电机机。 20世纪80年代以以来，随随着集成成电路、电电力电子子技术和和交流可可变速驱驱动技术术的发展展，永磁磁交流伺伺服驱动动技术有有了突出出的发展展，各国国著名电电气厂商商相继推推出各自自的交流流伺服电电动机和和伺服驱驱动器系系列产品品并不断断完善和和更新。交交流伺服服系统已已成为当当代高性性能伺服服系统的的主要发发展方向向，使原原来的直直流伺服服面临被被淘汰的的危机。90年代以后后，世界界各国已已经商品品化了的的交流伺伺服系统统是采用用全数字字控制的的正弦波波电动机机伺服驱驱动。交交流伺服服驱动装装置在传传动领域域的发展展日新月月异。永永磁交流流伺服电电动机同同直流伺伺服电动动机比较较，主要要优点有有：无电刷刷和换向向器，因因此工作作可靠，对对维护和和保养要要求低。定子绕绕组散热热比较方方便。惯量小小，易于于提高系系统的快快速性。适应于于高速大大力矩工工作状态态。同功率率下有较较小的体体积和重重量。3.3.2选择伺伺服电机机的具体体型号和和参数马达的额额定功率率应等于于或稍大大于工作作要求的的功率。额额定功率率小于工工作要求求，则不不能保证证工作机机器正常常工作，或使马达长期过载、发热大而过早损坏；额定功率过大，则马达价格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪费。工作所需需功率为为：Pw=FwVVw/110000w KW PPw=TTnw/99550w KW 式中T=1500N.MM, nnw=336r/minn,电机工工作效率率w=00.977，代入入上式得得Pw=1150××36/（99550×0.997）=0.56 KW电机所需需的输出出功率为为：P0= Pww/式中：为电机机至工作作台主动动轴之间间的总效效率。由表2.4查得：齿轮传传动的效效率为w=00.977；一对对滚动轴轴承的效效率为w=00.999；蜗杆传传动的效效率为w=00.8。因此此，=11233=00.977×0.9993×0.88=0.75P0= Pw/=0.56/0.775=00.7447 KKW一般电机机的额定定功率Pm=(1-11.3)P0=(1-1.33)0.7477=0.7477-0.97 KW则由表取取电机额额定功率率为：Pm=0.775 KKW。确定电机机转速按表推荐荐的各种种机构传传动范围围为，取取：齿轮传动动比：3-5，蜗杆传动动比：15-32，则总的传传动范围围为：i=ii1×i2=3×15-5×32=45-1600电机转速速的范围围为N= ii×nw=(455-1660)××36=116200-57760 r/mmin根据这些些，选取取三菱公公司的HF-SP551B型电机机，符合合要求。3.4 蜗轮及及蜗杆的的选用与与校核由于前述述所选电电机可知知T=66.933N.M传动比比设定为为i=227.55，效率=0.8工作日日安排每每年300工作日日计，寿寿命为10年。3.4.1 选选择蜗杆杆传动类类型根据GBB/T110088519888的推荐荐，采用用渐开线线蜗杆。3.4.2 选选择材料料考虑到蜗蜗杆传动动效率不不大，速速度只是是中等，故故蜗杆用用45号钢；为达到到更高的的效率和和更好的的耐磨性性，要求求蜗杆螺螺旋齿面面淬火，硬硬度为445-555HRRC。蜗轮轮用铸锡锡磷青铜铜Zcuusn110Pbb1，金属属铸造。为为了节约约贵重的的有色金金属，仅仅齿圈用用青铜制制造，而而轮芯用用灰铸铁铁HT1100制造。3.4.3 按按齿面接接触疲劳劳强度设设计根据闭式式蜗杆传传动的设设计准则则，先按按齿面接接触疲劳劳强度进进行设计计，在校校核齿根根弯曲疲疲劳强度度。传动动中心距距： (33-2) （1）确确定作用用在蜗轮轮上的转转距T2按Z1=1，估取取效率=0.8，则T2=TT*i=1533.4NN.M (3-3)（2）确确定载荷荷系数K因工作载载荷较稳稳定，故故取载荷荷分布不不均系数数K=1；由使使用系数数KA表从而而选取KA=1.115；由于于转速不不高，冲冲击不大大，可取取动载系系数KV=1.11；则K=KAA*K*KVV=1*1.115*11.1=1.22651.227 (3-4)（3）确确定弹性性影响系系数ZE选用的铸铸锡磷青青铜蜗轮轮和蜗杆杆相配。（4）确确定接触触系数Z先假设蜗蜗杆分度度圆直径径d1和传动动中心距距a的比值d1/a=0.330，从而而可查出出Z=3.12。（5）确确定许用用应力H根据蜗轮轮材料为为铸锡磷磷青铜zcussn100Pb11，金属属模铸造造，蜗杆杆螺旋齿齿面硬度度45HHRC，从而而可查得得蜗轮的的基本许许用应力力H=2268MMpa。因为电动动刀架中中蜗轮蜗蜗杆的传传动为间间隙性的的，故初初步定位位、其寿寿命系数数为KHNN=0.92，则H= KKHNH=00.922×2688=2446.5562477Mpaa (3-5)（6）计计算中心心距 (3-6)设计中心心距a=2270mmm，m=22.5mmm，齿形形角=200°，蜗杆杆分度圆圆直径d1=455mm；这时d/aa=0.19，从而而可查得得接触系系数=2.72，因为为Z，因此此以上计计算结果果可用。3.5 蜗杆与与蜗轮的的主要参参数与几几何尺寸寸3.5.1 蜗蜗杆为了便于于蜗杆的的加工，每每一个m对应一一系列d1值，查查表（GB110088588）得：直径系数数q=118；分度度圆直径径d1=455mm，蜗杆杆头数Z1=1；分度圆导导程角=arrctggZ1/q=33°1138蜗杆轴向向齿距：Px=m=7.85mmm (33-7)蜗杆齿顶顶圆直径径：da11=d11+2mm=500mm (3-88)蜗杆轴向向齿厚：=3.93mmm (33-100)3.5.2蜗轮轮蜗轮齿数数：Z2 =22a/mm-q=1988，变位位系数=0蜗轮分度度圆直径径：d2=mZZ2= 22.5*1988=4995mmm (3-111)蜗轮喉圆圆直径：da22=d22+2mm=5000mmm (33-122)蜗轮齿根根圆直径径 dff2=dd2-22m(11.166-X22)=4489.2mmm (3-113)蜗轮顶圆圆直径 dee2=dd2+22*0.5m=4977.5mmm (33-144)蜗轮轮缘缘宽度 B=0.445（d1+6m）=277mm (33-155)3.5.3 校校核齿根根弯曲疲疲劳强度度 (33-188)当量齿数数Zv2=Z2/coos3=1998/ccos33.188°=1998 (3-119)根据22=0，ZV22=1998，可查查得齿形形系数=1.226，螺旋旋角系数数Y=11-/1440°=0.97773； (33-200)许用弯曲曲应力F= KKFNF=566×0.772=440.332MPPa (3-221)=2.311×0.997733=4.29MMPa (3-222)所以弯曲曲强度是是满足要要求的。3.6 轴的校校核与计计算3.6.1 画画出受力力简图图 3-1受力简简图计算出：R1=46.6N R2=26.2N 3.6.2 画画出扭矩矩图T=.i.TT电机 =00.366×60×0.998 =221.22 N.M （3-333）图3-22扭矩图3.6.3 弯弯矩图M=722.8××1800×10-3 =13.1N. （3-334）图3-33弯矩图图3.7 弯矩组组合图由此可知知轴的最最大危险险截面所所在。组合弯矩矩（3-335）3.8 根据最最大危险险截面处处的扭矩矩确定最最小轴径径（3-336）扭转切应应力为脉脉动循环环变应力力，取=0.6抗弯截面面系数W=00.1dd3根据各个个零件在在轴上的的定位和和装拆方方案确定定轴的形形状及小小3.9齿齿轮上键键的选取取与校核核（1）取取键连接接的类型型好尺寸寸因其轴上上键的作作用是传传递扭矩矩，应用用平键连连接就可可以了。在在此用平平键。由由资料可可查出键键的截面面尺寸为为：宽度度b=55mm，高度h=55mm，由连连轴器的的宽度并并参考键键的长度度系列，从从而取键键长L=110mmm。（2）键键连接的的强度键、轴和和连轴器器的材料料都是钢钢，因而而可查得得许用挤挤压力p= 50060MMPa，取其其平均值值p=1355MPaa。键的工作作长度l=LL-b=10-5=55mm，键与与连轴器器的键槽槽的接触触高度k=00.5hh=2.5mmm，从而而可得：p=220000T/(kldd)=1127p可见满足足要求。此键的标标记为：键B5×10 GB/T 1009619779。3.100 轴承承的选用用滚动轴承承是现代代机器中中广泛应应用的部部件之一一。它是是依靠主主要元件件的滚动动接触来来支撑转转动零件件的。与与滑动轴轴承相比比，滚动动轴承摩摩擦力小小，功率率消耗少少，启动动容易等等优点。并并且常用用的滚动动轴承绝绝大多数数已经标标准化，因因此使用用滚动轴轴承时，只只要根据据具体工工作条件件正确选选择轴承承的类型型和尺寸寸。验算算轴承的的承载能能力。以以及与轴轴承的安安装、调调整、润润滑、密密封等有有关的“轴承装装置设计计”问题。3. 110. 1 轴轴承的类类型考虑到轴轴各个方方面的误误差会直直接传递递给加工工工件时时的加工工误差，因因此选用用调心性性能比较较好的圆圆锥滚子子轴承。此此类轴承承可以同同时承受受径向载载荷及轴轴向载荷荷，外圈圈可分离离，安装装时可调调整轴承承的游隙隙。其机机构代码码为30000，然后后根据安安装尺寸寸和使用用寿命选选出轴承承的型号号为：302208。3. 110. 2 轴轴承的游游隙及轴轴上零件件的调配配轴承的游游隙和欲欲紧时靠靠端盖下下的垫片片来调整整的，这这样比较较方便。3. 110. 3 滚滚动轴承承的配合合滚动轴承承是标准准件，为为使轴承承便于互互换和大大量生产产，轴承承内孔于于轴的配配合采用用基孔制制，即以以轴承内内孔的尺尺寸为基基准；轴轴承外径径与外壳壳的配合合采用基基轴制，即即以轴承承的外径径尺寸为为基准。3. 110. 4 滚滚动轴承承的润滑滑考虑到电电动刀架架工作时时转速很很高，并并且是不不间断工工作，温温度也很很高。故故采用油油润滑，转转速越高高，应采采用粘度度越低的的润滑油油；载荷荷越大，应应选用粘粘度越高高的。3. 110. 5 滚滚动轴承承的密封封装置轴承的密密封装置置是为了了阻止灰灰尘，水水，酸气气和其他他杂物进进入轴承承，并阻阻止润滑滑剂流失失而设置置的。密密封装置置可分为为接触式式及非接接触式两两大类。此此处，采采用接触触式密封封，唇形形密封圈圈。唇形密封封圈靠弯弯折了的的橡胶的的弹性力力和附加加的环行行螺旋弹弹簧的紧紧扣作用用而套紧紧在轴上上，以便便起密封封作用。唇唇形密封封圈封唇唇的方向向要紧密密封的部部位。即即如果是是为了油油封，密密封唇应应朝内；如果主主要是为为了防止止外物浸浸入，密密封唇应应朝外。3.111 本章章小结对数控回回转工作作台的主主要零件件及传动动系统的的零件进进行设计计选型零件校校核，按按照机械械设计一一书进行行设计，完完成机械械部分。4数控技技术发展展趋势4.1性性能发展展方向 (1)高速高高精高效效化速速度、精精度和效效率是机机械制造造技术的的关键性性能指标标。由于于采用了了高速CPU芯片、RISSC芯片、多多CPU控制系系统以及及带高分分辨率绝绝对式检检测元件的的交流数数字伺服服系统，同同时采取取了改善善机床动动态、静静态特性性等有效效措施，机机床的高高速高精精高效化化已大大大提高。 (2)柔性化包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。 (3)工艺复合性和多轴化以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。 (4)实时智能化早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。4.2功功能发展展方向 (1)用户界界面图形形化用用户界面面是数控控系统与与使用者者之间的的对话接接口。由由于不同同用户对对界面的的要求不不同，因因而开发发用户界界面的工工作量极极大，用用户界面面成为计计算机软软件研制制中最困困难的部部分之一一。当前前INTTERNNET、虚拟拟现实、科科学计算算可视化化及多媒媒体等技技术也对对用户界界面提出出了更高高要求。图图形用户户界面极极大地方方便了非非专业用用户的使使用，人人们可以以通过窗窗口和菜菜单进行行操作，便便于蓝图图编程和和快速编编程、三三维彩色色立体动动态图形形显示、图图形模拟拟、图形形动态跟跟踪和仿仿真、不不同方向向的视图图和局部部显示比比例缩放放功能的的实现。(2)科科学计算算可视化化科学学计算可可视化可可用于高高效处理理数据和和解释数数据，使使信息交交流不再再局限于于用文字字和语言言表达，而而可以直直接使用用图形、图图像、动动画等可可视信息息。可视视化技术术与虚拟拟环境技技术相结结合，进进一步拓拓宽了应应用领域域，如无无图纸设设计、虚虚拟样机机技术等等，这对对缩短产产品设计计周期、提提高产品品质量、降降低产品品成本具具有重要要意义。在在数控技技术领域域，可视视化技术术可用于于CADD/CAAM，如自自动编程程设计、参参数自动动设定、刀刀具补偿偿和刀具具管理数数据的动动态处理理和显示示以及加加工过程程的可视视化仿真真演示等等。 (3)插补和和补偿方方式多样样化多多种插补补方式如如直线插插补、圆圆弧插补补、圆柱柱插补、空空间椭圆圆曲面插插补、螺螺纹插补补、极坐坐标插补补、2D+2螺旋插插补、NANNO插补、NURRBS插补(非均匀匀有理B样条插插补)、样条条插补(A、B、C样条)、多项项式插补补等。多多种补偿偿功能如如间隙补补偿、垂垂直度补补偿、象象限误差差补偿、螺螺距和测测量系统统误差补补偿、与与速度相相关的前前馈补偿偿、温度度补偿、带带平滑接接近和退退出以及及相反点点计算的的刀具半半径补偿偿等。 (4)内装高高性能PLC数控系系统内装装高性能PLC控制模模块，可可直接用用梯形图图或高级级语言编编程，具具有直观观的在线线调试和和在线帮帮助功能能。编程程工具中中包含用用于车床床铣床的的标准PLC用户程程序实例例，用户户可在标标准PLC用户程程序基础础