12位盤型刀塔伺服驅(qū)動設計

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前 言現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展其實就是制造工藝的發(fā)展，而這其中一個非常重要的因素就是制造工具——機床的發(fā)展?，F(xiàn)代機床的發(fā)展都趨向于自動化、復合化以及高速化。而作為制造業(yè)主力軍的數(shù)控機床來說，它的發(fā)展更是日新月異。自從 20 世紀 60 年代世界上第一臺數(shù)控機床問世以來，隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡通信技術(shù)和機械制造技術(shù)等各相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已成為現(xiàn)代先進制造系統(tǒng)(FMS，CIMS等)中不可缺少的基礎技術(shù)。由于機床數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)復雜，種類繁多。現(xiàn)在數(shù)控機床的“使用難、維修難”問題，已經(jīng)是影響數(shù)控機床有效利用的首要問題。當前，數(shù)控機床發(fā)展迅猛，一方面向高速、高效、高精度方面發(fā)展，同時，在制造行業(yè)中廣泛存在原有設備的數(shù)控改造和系統(tǒng)升級問題。作為關(guān)鍵附件，高性能的刀塔對于提高機床整體運行的可靠性、穩(wěn)定性和效率有著重要意義，數(shù)控刀塔是由數(shù)控系統(tǒng)來控制的，因此，在刀塔本身性能提高的情況下，如何實現(xiàn)控制任務就顯得十分重要了。國內(nèi)數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔刀架的設計和生產(chǎn)都是依賴先進國家的，而且產(chǎn)品的性能方面跟國外還有一定的差距，期待開發(fā)設計一種性能最優(yōu)，最有實用價值的轉(zhuǎn)塔刀架，來適應市場，替代進口產(chǎn)品低價位的數(shù)控車床用轉(zhuǎn)塔刀架，占領(lǐng)國內(nèi)市場，并達到國際領(lǐng)先水平，為國產(chǎn)機床工業(yè)的發(fā)展作出貢獻。數(shù)控車床今后將向中高當發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，預計近年來對數(shù)控刀架需求量將大大增加，隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動和伺服驅(qū)動方向發(fā)展，因此對刀塔的設計以及它本身性能的研究就顯得十分重要。本次的課題是 12 位盤型伺服刀塔設計，該機構(gòu)可以一次裝夾 12 把動力刀，可以在加工過程中一次性的進行多道工序的加工，大 大 提 高 了 加 工 精 度 和 生 產(chǎn)效 率 。 本 次 設 計 的 主 要 內(nèi) 容 是 ： 1.對刀塔的結(jié)構(gòu)，刀塔的傳動形式以及驅(qū)動方式的設計；2.刀塔與刀座的連接形式、刀座的選擇；3.刀具的交換動作設計、交換時間以及定位鎖緊計算；4.刀塔其他輔助部件的設計其結(jié)構(gòu)尺寸進行選擇設計，根據(jù)課題所要求的刀塔的驅(qū)動方式，對其進行設計進而加以優(yōu)化?？傊菊n題的意義在于:1 根據(jù)設計要求，在最短的時間內(nèi)設計出最優(yōu)的 12 位盤型刀塔結(jié)構(gòu)，并對其進行伺服驅(qū)動；2.減少物質(zhì)的浪費，用最少的材料設計出滿足其設計要求及加工精度的刀塔結(jié)構(gòu)；3.為解決同類問題即關(guān)于刀塔的結(jié)構(gòu)形式、刀塔的驅(qū)動方式，提供一種研究方法；4.培養(yǎng)綜合運用專業(yè)基礎知識和專業(yè)技能來解決工程實際問題的能力；5.強化工程實踐能力和意識,提高本人綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力；6.，使本人受到從事本專業(yè)工程技術(shù)和科學研究工作的基本訓練,提高工程繪圖、計算、數(shù)據(jù)處理、外文資料文獻閱讀、使用計算機、使用文獻資和手冊、文字表達等各方面的能力；7.培養(yǎng)正確的設計思想和工程經(jīng)濟觀點，理論聯(lián)系實際的工作作風，嚴肅認真的科學態(tài)度以及積極向上的團隊合作精神。在本次設計過程中，分度鎖緊和動力刀座部分是重中之重。通 過 廣 泛 查 閱文 獻 資 料 ， 畢 業(yè) 設 計 小 組 之 間 以 及 與 指 導 老 師 相 互 討 論 等 途 徑 ， 擬 定 了 如 下的 研 究 手 段 ：刀塔的換刀過程可以分解成為三個動作：上下端齒盤松開、刀盤轉(zhuǎn)位、上下端齒盤嚙合鎖緊。其中上下端齒盤的松開以及鎖緊都是通過液壓驅(qū)動來實現(xiàn)的。而刀盤的轉(zhuǎn)位以及動力刀座的運轉(zhuǎn)皆由伺服電動機驅(qū)動，刀盤轉(zhuǎn)位可以是交流伺服電機，也可以是直流伺服電機，而動力刀座的驅(qū)動則是由交流伺服電動機驅(qū)動。刀盤動作的大概步驟如下：系統(tǒng)發(fā)出換刀指令 動 力 刀 座 驅(qū) 動 電?機 停 轉(zhuǎn) 液 壓 系 統(tǒng) 啟 動 下 端 齒 盤 向 右 運 動 ， 與 上 端 齒 盤 脫 開 動 力?刀 座 驅(qū) 動 軸 向 右 運 動 ， 與 動 力 刀 座 脫 開 信 號 反 饋 ， 系 統(tǒng) 指 令 轉(zhuǎn) 位 電機 啟 動 刀 盤 轉(zhuǎn) 位 信 號 反 饋 轉(zhuǎn) 位 電 機 停 轉(zhuǎn) 液 壓 系 統(tǒng) 動 作 上下 端 齒 盤 鎖 合 動 力 刀 座 驅(qū) 動 軸 與 動 力 刀 座 鎖 合 信 號 反 饋 ， 系 統(tǒng) 指 令動 力 刀 座 驅(qū) 動 電 機 動 作 。第 一 章 緒 論刀塔目前主要應用于數(shù)控車床、數(shù)控銑床以及車銑復合加工中心，所以與刀塔發(fā)展最相關(guān)的領(lǐng)域就是數(shù)控車床、數(shù)控銑床以及車銑復合加工中心的發(fā)展。1.1 數(shù)控機床發(fā)展歷程以及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的思考1949 年帕森公司正式接受美國空軍委托，在麻省理工學院伺服機構(gòu)試驗室的協(xié)助下，開 始從事數(shù)控機床的研制工作。經(jīng)過三年時間的研究，于 1952 年試制成功世界第一臺數(shù)控機床試驗性樣機，這是一臺采用脈沖乘法器原理的直線插補三坐標連續(xù)控制銑床，這便是數(shù)控機床的第一代 [2]。1953 年，美國空軍與麻省理工學院協(xié)作，開始從事計算機自動編程的研究，這就是創(chuàng)制 APT(Automatically Programmed Tools )自動編程系統(tǒng)的開始。1955 年，美國空軍花費巨額經(jīng)費訂購了大約 100 臺數(shù)控機床,此后兩年，數(shù)控機床在美國進入迅速發(fā)展階段,市場上出現(xiàn)了商品化數(shù)控機床。1958 年，美國克耐 ?杜列克公司(Keaney m---加速時間,通常取 150 ;jt 20s:---電動機轉(zhuǎn)子慣量( ),可查樣本 ;Jkg---負載慣量折算到電動機軸上的慣量( ). L 2kgm?3) 負載慣量折算到電動機軸上的慣量 的估算LJ22hiLKiJm?????????????????2:式中 ---各旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動慣量( );h kg---各旋轉(zhuǎn)件的角速度( );/rads---各直線運動件的質(zhì)量( );im---各直線運動件的速度( );i?/ms---伺服電機的角速度( )[6].?rad4) 各旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動慣量 的估算hJ由刀架的結(jié)構(gòu)簡圖可知,刀架在完成換刀動作時,伺服電機帶動其旋轉(zhuǎn)的部件共 4 個，它們分別是變速齒輪副,刀塔主軸，刀盤以及下端齒盤。計算出這幾者的轉(zhuǎn)動慣量即可。(1) 刀盤轉(zhuǎn)動慣量的計算刀盤以肖特公司生產(chǎn)的 AK31 系列數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架的配套產(chǎn)品，其主要尺寸如下：刀盤外徑 ；刀盤與刀架主軸相連的孔徑 ；刀盤寬1320Dm?150dm?。42Pm?則刀盤的轉(zhuǎn)動慣量22111hdJ???????????2222111DDdP?????????????????2222310.19.50.19.57.85.4.42??????????????????????????????=0.042kg 2m(2) 刀塔主軸轉(zhuǎn)動慣量的計算刀塔主軸的轉(zhuǎn)動慣量 按如下的方法估算：2hJ刀架主軸的最大直徑 ；最小直徑 ；刀架主軸長度取max50d?min15d?。150l?則刀架主軸的轉(zhuǎn)動慣量 [7]2maxin21hJ???????22axinmaxinddl??????????2 2310.510.517.8514.2 ?????????=0.0021 2kgm:(3) 變速齒輪副的轉(zhuǎn)動慣量的計算變速齒輪副的轉(zhuǎn)動慣量 的估算方法如下：3hJ設齒輪的分度圓直徑 ；其與刀架主軸相連的孔徑 ；蝸輪齒寬 .D3hd3hb則每個齒輪的轉(zhuǎn)動慣量 ?222233331hhhhDb?????????????????????222233333317.850.142hhhhhDddb???????????????????????????=12330.75 [7]?222233333hhhhhddb?????????????????????????2kgm:以上為齒輪轉(zhuǎn)動慣量的普遍計算公式，下面分別針對每個齒輪單獨進行計算，帶入各自的假設值進行轉(zhuǎn)動慣量的估算：? 高速級小齒輪轉(zhuǎn)動慣量估算：假設其分度圓直徑 =18mm,其與電機主31hD軸相連孔的直徑為 =8mm，齒輪寬度為 =22mm ,則可知：31hdb=31hJ232hDM???????=12330.75?22223131313131hhhhhdDdb????????????????????????=12330.7522220.8.00.8.0.???? ????= 621.7kgm???? 高速級大齒輪轉(zhuǎn)動慣量估算：假設其分度圓直徑 =45mm,其與電機主32hD軸相連孔的直徑為 =10mm，齒輪寬度為 =18mm ,則可知：32hdb=32hJ231hDdM???????=12330.75?222233333hhhhhDdb????????????????????????=12330.7522220.45.010.45.01.8???? ????= 52.68kgm???? 低速級小齒輪轉(zhuǎn)動慣量估算：假設其分度圓直徑 =18mm,其與軸相連3hD孔的直徑為 =10mm，齒輪寬度為 =22mm ,則可知：3hd3hb=32hJ21dM???????=12330.75?22233333hhhhhDDdb????????????????????????=12330.7522220.18.00.18.0.?? ??? ???? ?= 621.0kgm???? 低速級大齒輪轉(zhuǎn)動慣量估算：假設其分度圓直徑 =54mm,其與軸相連34hD孔的直徑為 =20mm，齒輪寬度為 =18mm ,則可知：34hd34hb=32hJ21dM???????=12330.75?2223434343434hhhhhDDdb????????????????????????=12330.7522220.5.00.5.0.18?? ??? ???? ?= 421.7kgm???(4) 下端齒盤轉(zhuǎn)動慣量的計算：假設下端齒盤的大徑 =60mm,與軸相4hD=25mm,端齒盤厚度為 =10mm，則其轉(zhuǎn)動慣量約為： =4hd4hb 4hJ24412hhDdM??????????=12330.75?22244444hhhhhdb??? ???????? ??????=12330.7522220.6.050.6.05.1?? ?? ?? ??????= 524.9kgm???(5) 對各旋轉(zhuǎn)件的角速度作如下設定：伺服電機的角速度 ；1502/6157/rads????齒輪 1 的角速度 ；3h?齒輪 2 的角速度 ；32150/62.8/.h rads?????????齒輪 3 的角速度 3/0./2.5h rs????????齒輪 4 的角速度 341502/60.93/.h rads???????????刀架主軸的角速 ；2/./7.5h rs??????下端齒盤轉(zhuǎn)位時的角速度 4102/60.93/.h rads???????????刀盤轉(zhuǎn)位時的角速度 。15/./7.h rs??????則將以上計算所得的數(shù)據(jù)代入下式： 得負載慣量折算到電動機軸上的慣量22hiLKiJm?????????????????2kg:2 25625 417.8.4.(.6810.)0.157165.93(4.690.47????? ??????????? ???? ????????=0.008 2kgm:取 ；刀架換刀時伺服電機的轉(zhuǎn)速 ；伺服電動機1.jtms? 150/innr?轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 。203Jkg:則刀架加速扭矩 ??60mj LjnTJt???N:?23.1450.3.08??=0.81 ?5) 驅(qū)動電動機輸出扭矩 的估算 [7]DT驅(qū)動電動機的輸出扭矩 應同時滿足刀架負載扭矩 和加速扭矩 之和，F(xiàn)TJT將以上計算的刀架負載扭矩和加速扭矩換為驅(qū)動電動機軸上的輸出扭矩 的公D式為：FDT???Nm:式中 ----傳動效率 取 0.95。?則有 FDT???1.8620.1795?Nm?考慮到實際情況比計算時所設定條件復雜，電動機額定轉(zhuǎn)矩 應為 的sTD倍。1.25:所以取 1.3.72.4sDT????經(jīng)查閱西門子電機手冊，選項用西門子 1FT6 交流伺服電動機。該電機的額定轉(zhuǎn)速為 1500r/min，額定輸出轉(zhuǎn)矩為 5 ，額定功率為 0.4kW。Nm:3.2 主軸是設計計算3.2.1 主軸是設計由刀塔裝配圖可知，刀架主軸的支承方式為兩端游動支承，其一端與刀盤固連，另外一端是角接觸球軸承 2 與變速齒輪副相連接，角接觸球軸承 2 起右支承作用可以使我們得到自己所想要的轉(zhuǎn)速。而軸的中間部位由刀盤至軸的右端的方向分別與角接觸球軸承 1 和上端齒盤相連，角接觸球軸承 1 起左支承作用。已知伺服電機的功率為 0.4kW，電機轉(zhuǎn)速 ，取經(jīng)齒輪傳動副傳動的150/minnr?效率 ，齒輪傳動副的傳動比 。0.97??7.i1) 先求出刀架主軸上的傳遞功率 、轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)矩2P33T20.49.6PkW???315/70/minnri于是 3 4.371.802T Nmn???2) 初步確定軸的最小直徑由式 可初步估算設計軸的最小直徑。0PdA?式中： 為系數(shù)，軸的材料不同，則 的值會不同；0 0A為軸傳遞的功率，單位為 ；PkW為計算截面處軸的直徑，單位為 mm；d為軸的轉(zhuǎn)速，單位為 ；n/minr選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15—3，取 ，于是得015A?3min00.761512.95PdAm???根據(jù)刀塔的設計思路，我們確定在最右端要安裝角接觸球軸承 2，所以在進行軸徑確定的時候，要配合軸承選型手冊進行軸徑設計。從而取軸的最小直徑為 ；軸的最大直徑為min15max0d3）求作用在齒輪上的力以知低速級大齒輪的分度圓直徑為： 4154dz????而 N342.806.7tTF由此可知： antan26.745.0coscos'3“it??????ta.ta86'9FN???圓周力 ，徑向力 以及軸向力 的方向如 3.2.2 圖所示。ti ?4）軸的結(jié)構(gòu)設計（1）擬定軸上零件的轉(zhuǎn)配方案主軸的裝配方案經(jīng)過分析比較，最終確定的結(jié)構(gòu)裝配圖方案如下圖3.1.1 所示。圖 3.1.1（2）根據(jù)軸向定位要求確定各段軸的直徑以及長度? 因軸同時承受徑向力以及軸向力的作用，故選用角接觸球軸承。參照工作要求并根據(jù)上面所計算的軸的最小直徑，選用內(nèi)徑為 的角接15?觸球軸承，具體型號為 7002c GB/T 292---1994,其基本尺寸為：d D T=15mm 32mm 9mm,故軸 參數(shù)為： =15mm 16mm.???1d?l? 軸 的設計：由于軸 上只是安裝一個齒輪，所以軸的是長度和齒輪?寬度差不多，已知齒輪寬度為 =18mm，故設計軸的長度為 。34hb25lm?3.2.2 主軸的強度校核F?3.3 轉(zhuǎn)位部分齒輪系設計第三章 液壓系統(tǒng)的設計計算3.1 刀架液壓控制系統(tǒng)液壓泵及油泵電動機的選擇計算由于該刀塔鎖緊部分的松開和夾緊均由液壓系統(tǒng)通才液壓缸活塞的往反運動來實現(xiàn)，當動力刀座驅(qū)動電機停轉(zhuǎn)，刀盤將要進行轉(zhuǎn)位時，液壓缸推動活塞沿軸向右運動，使上下端齒盤脫開，再右刀盤轉(zhuǎn)位電機驅(qū)動刀盤進行轉(zhuǎn)位；當?shù)侗P轉(zhuǎn)位結(jié)束時，液壓缸又推動活塞桿沿軸向左運動，使上下端齒盤嚙合鎖緊，從而使刀塔在加工過程中不會因為受到切向力而發(fā)生轉(zhuǎn)動，起到鎖緊作用。刀具所受的切削力由端面齒盤通過設定的移動軌道卸荷給箱體，再由箱體卸載給機床，為使刀架在強力切削下能穩(wěn)妥可靠地工作，液壓缸必須有足夠的拉緊力拉住刀盤，使用于夾緊定位的端面齒盤在車床切削過程中始終處于嚙合狀態(tài)。因而液壓泵及油泵電動機的配置對液壓系統(tǒng)的工作性能有重要的影響 [7]。3.1.1 液壓油泵的選擇選擇油泵的主要依據(jù)是壓力和流量，一般來說，齒輪泵價格低，維修方便，但當系統(tǒng)壓力達到較大值時，輸油壓力脈動大，噪聲大。不宜作數(shù)控機床的油源；葉片泵的輸油壓力脈動小，噪聲小。因而被廣泛用于數(shù)控機床的主要油源。所以本液壓系統(tǒng)的液壓泵選用葉片泵。3.2.2 液壓缸內(nèi)徑 和活塞桿直徑 的計算Dd計算液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿直徑都必須考慮到設備的類型,例如在金屬切削機床中,對于動力較大的機床(刨床,拉床和組合機床)一定要滿足牽引力的要求,計算時要以力為主;對于輕載高速的機床(磨床,珩磨機和研磨機等 )一定要滿足速度的要求,計算時要以速度為主.3.2.2.1 動力刀座驅(qū)動部分液壓缸的計算(1)由于液壓缸的動作分為兩個，一個時液壓缸驅(qū)動動力刀驅(qū)動部分使之向后移動，與動力刀座脫開，以便進行換刀，這種情況下不受外力，設計計算要以速度為主；另一個情況時液壓缸驅(qū)動動力刀驅(qū)動部分向左移動，使之與動力刀座相嚙合，以進行加工，這種情況下它會受到一個軸向力，因此這種情況下應該以力的計算為主。所以經(jīng)過綜合考慮，最終的計算應該以力的計算為主。下面就以力為主來計算動力刀部分液壓缸的內(nèi)徑 和活塞桿直徑1D1d根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)的速度要求和選定的液壓泵流量來確定液壓缸內(nèi)徑 和活塞D桿直徑 ，再從 標準中選取相近尺寸加以圓整。d23480GB?對于單活塞桿缸來說，當液壓油進入油腔時2qDd????式中 ----輸入液壓缸的流量；q----液壓缸活塞的運動速度；?設液壓缸活塞的往復速度比值為 ，即： 。由于活塞往復運動的速度?12/??相等，所以 。由相關(guān)資料可知，當 時，一般取 。1??.3?:/0.34dD?:則得 24qDd???20.1534???20.5； 。0.78m?.0.dm從 GB-2348-80 標準中選取的液壓缸內(nèi)徑為 80mm,活塞桿直徑取 40mm.3.1.2 油泵電動機功率的選擇計算1）油泵工作壓力的計算油泵工作壓力 應等于液壓缸的工作壓力 和油液在管道中流動時產(chǎn)生的sp0p壓力損失 之和。即 p?0s???（1）液壓缸工作壓力的估算對于中小型的數(shù)控車床，通常推薦液壓缸的拉緊力為 10 。液壓缸20kN:活塞的有效工作面積設定為 ；則該刀架液壓缸的工作壓力20.43Sm?。03.5apM?（2）活塞移動速度計算液壓系統(tǒng)所需的油泵流量是由工作油缸的尺寸和運動速度的快慢要求來決定的。由已知條件可以知道，總的換刀時間位 0.3s，分配給刀盤轉(zhuǎn)位的時間位0.025s，信號傳遞時間忽略不計，其余時間全部分配給液壓系統(tǒng)，則一個換刀過程中液壓系統(tǒng)所耗費的時間位為： 0.325.7ts??故活塞每次移動的時間為： 10.275.13ts?又由端齒盤的設計結(jié)果可以知道，端齒盤的齒高為 ，故可以知道10hm?活塞的移動距離為 ，活塞移動過程中勻速移動，由此可知活塞的移lhm?動速度為： 1072.3/0.73/.5sss??（3）油液壓力損失 的估算p?在液壓系統(tǒng)方案未確定之前，先對整個系統(tǒng)的壓力損失進行估算，等到正式系統(tǒng)設計完成后，再進行詳細的驗算。347.810QlpKd????2/Nm式中 ----油的運動粘度（厘沲） ；?----流量（升 /分） ；Q----管子的內(nèi)徑（毫米） ；d-----管道總長（米） ；l----修正系數(shù)。K當 時， =1eR20?當 時， 。e? 346.8Qd????????流量 的計算方式如下：Q工作油缸需油量用下式計算： 'QA??式中 ----活塞運動速度；?----活塞有效工作面積。A取 ；取 。'Q?0.5/ms20.43m?代入上式得 = 'QA?350.15/2.9s???/minL考慮到泄漏的影響油缸實際需油量為：K?式中 為修正系數(shù)在 之間。K1.3:所以 295.48Q??/minL選用管徑油管內(nèi)徑應足夠大，以減少油的壓力損失。但管徑若過大則會使結(jié)構(gòu)笨重、增加制造成本。正確選用管徑一般是先選取管中的流速，然后計算管徑，再按與標準規(guī)格相近的選用。由于 24Qd???所以 式中 ----管子的內(nèi)徑；d----通過管子的流量；Q----管中流速，取 0.25 。 ?/ms將上面計算的結(jié)果代入式中得 4Qd???0.215.033m???設液壓系統(tǒng)管道的總長度 50l則有 360.643364 4.7.8107.81401QpKd?? ?????aP得油泵的工作壓力 = 0sp???3.5aaaMPM??根據(jù)能量守恒原理，油泵輸出液壓油的功率就是需要油泵電動機的功率（不考慮效率） 。因此只需算出油泵輸出液壓油的功率就可以確定該選多大功率的電動機。油泵的輸出功率 sNPQ??式中 ----液壓泵的工作壓力；sP----液壓系統(tǒng)的液壓油流量。Q將相關(guān)數(shù)據(jù)代入可得 =sNP??350.2157.W??則油泵電動機的功率為： 72.9.68sQk???效率可由產(chǎn)品目錄查到.如 型齒輪泵 ; 型葉片泵,CB0.3.:YB.此外,尚需考慮電動機本身的效率及從電動機到油泵的聯(lián)軸節(jié)或0.6582??:皮帶傳動等的效率,故電動機的功率應適當?shù)丶哟?[7]。3.2 液壓缸的設計3.2.1 選擇液壓缸類型由于該液壓缸主要用于驅(qū)動刀架主軸的直線往反動動.故選用雙作用單桿活塞缸.3.2.2 液壓缸內(nèi)徑 和活塞桿直徑 的計算Dd計算液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿直徑都必須考慮到設備的類型,例如在金屬切削機床中,對于動力較大的機床(刨床,拉床和組合機床)一定要滿足牽引力的要求,計算時要以力為主;對于輕載高速的機床(磨床,珩磨機和研磨機等 )一定要滿足速度的要求,計算時要以速度為主.由于本刀架的抬起動作是在數(shù)控車床脫離切削時完成的，因而在換刀過程中并沒有承受切削力的作用,因而符合第二種情況,計算時以速度為主 [17]。3.2.2.1 以速度為主計算液壓缸的內(nèi)徑 和活塞桿直徑Dd根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)的速度要求和選定的液壓泵流量來確定液壓缸內(nèi)徑 和活塞D桿直徑 ，再從 標準中選取相近尺寸加以圓整。d23480GB?對于單活塞桿缸來說，當液壓油進入油腔時2qDd????式中 ----輸入液壓缸的流量；q----液壓缸活塞的運動速度；設液壓缸活塞的往復速度比值為 ，即： 。由于活塞往復運動的速度?12/??相等，所以 。由相關(guān)資料可知，當 時，一般取 。1??.3?:/0.34dD?:則得 24qDd???20.1534???20.5； 。0.78.Dm?0.23.dm?從 GB-2348-80 標準中選取的液壓缸內(nèi)徑為 80mm,活塞桿直徑取 40mm.3.3 數(shù)控車床液壓系統(tǒng)的設計3.3.1 液壓回路的選擇首先選擇調(diào)速回路。由本數(shù)控車床刀架的工作原理可知，這臺車床液壓系統(tǒng)的功率較小，推動刀架主軸往復運動的液壓缸活塞運動速度低，工作負載變化小，因而可采用進口節(jié)流的調(diào)速形式。為了解決進口節(jié)流調(diào)速回路在活塞桿到達最大行程時沖擊現(xiàn)象，回油路上要設置背壓閥。為保證夾緊力可靠，且能單獨調(diào)節(jié)，在支路上串接減壓閥和單向閥；為保證定位，夾緊的順序動作，在進入夾緊缸的油路上接單向順序閥來控制，只有當?shù)侗P抬起達到目標值后，液壓缸才會反向通油，執(zhí)行刀盤夾緊動作。為保證工件確已夾緊后車床切削才能動作，在夾緊缸進口處裝一壓力繼電器，只有當夾緊壓力達到壓力繼電器的調(diào)節(jié)壓力時，才能發(fā)出信號，車床才能進行切削加工 [18]。3.3.2 擬定液壓系統(tǒng)圖 [18]綜合以上分析和所擬定的方案，將各種回路合理地組合成為該車床液壓系統(tǒng)原理圖，如下圖所示。結(jié) 論本次課題是針對經(jīng)濟型數(shù)控車床的刀架及其液壓控制部分進行主要設計，刀架是數(shù)控機床的主要部件之一。刀架的精度，剛度以及可靠性都直接影響機床的使用性能，在機床的致命性分析中轉(zhuǎn)塔刀架的致命度是最高的，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令后刀架不轉(zhuǎn)位、刀架轉(zhuǎn)位錯誤、刀架錯位、刀架報警、刀架不能正常換刀等等一系列的故障都會導致機床不能正常工作。本次設計針對這些可能出現(xiàn)的故障及錯誤進行了仔細，嚴謹，認真的分析，使車床回轉(zhuǎn)刀架的可靠性有了很大程度的提高。在設計中得到鄧老師耐心的指導和同學的熱心幫助才使得這次畢業(yè)設計能夠完滿完成，同時也鞏固了我所學的知識，作為大學四年的最后的一次作業(yè)，自始至終我都用心的去完成，并從中學到了不少的知識。在能力培養(yǎng)方面也基本達到了預期的目的，即不但培養(yǎng)了我綜合應用專業(yè)基礎知識來解決實際工程問題的能力，而且還使我初步樹立了很強的工作責任感。在設計中我們小組緊密配合，雖是共同設計一臺數(shù)控車床，但各有分工。這就為我們的創(chuàng)新思維留足了廣闊的自由空間，在追求統(tǒng)一的前提下充分發(fā)揮自己的想象力。講求團隊合作精神，這一課題的設置符合高等院校辦學精神，同時也符合現(xiàn)代企業(yè)的擇人準則。獨立思考、廣泛討論是獲取新知識的有效捷徑這一思想正在被越來越多的人所接受。經(jīng)過我們小組同學的認真討論和研究，最終我們圓滿的設計出了一臺 CK20 數(shù)控車床，雖然這臺車床在很多方面還沒有達到工程實際要求的水平，但必盡這是我們邁向工程實際的第一步，也是最為關(guān)鍵的一步。相信經(jīng)過這次訓練后，無論是在以后的工作還是學習中，必定能使我們少走彎路。參考文獻[1].李國慧.車銑復合加工中心刀塔結(jié)構(gòu)靜動態(tài)性能的分析及研究.蘭州理工大學[2].郭永環(huán).數(shù)控車床用轉(zhuǎn)塔動力刀架的發(fā)展方向.徐州師范大學工學院[3].劉建慧，鄒做君.加工中心自動換刀裝置類型綜述及設計特點.上海交通大學[4].徐正平.從 CCM T2008 看國產(chǎn)加工中心的技術(shù)進步.上海機床工具集團有限公司市場部[5].P. 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