自动回转刀架设计

（a）合理的整体布局及夹紧机构,以保证有足够的刚性。 （b）定位机构的设计。双插销配合多齿盘定位。 （c）发讯元件的选择。采用霍尔元件。

2.1.2 数控立式四工位抬起式自动刀架传动方案的分析和拟定 （1）传动方案的拟定

采用蜗轮蜗杆传动和螺旋副加紧、双插销预定位、端面多齿盘精定位、霍尔元件发讯。

（2）传动方案简图

图2-1 传动方案简图

（3）传动方案分析 a. 传动机构

①采用蜗轮蜗杆传动的主要优点：

降速比大,结构紧凑,工作平稳无噪声。能阻滞扭转振动。当蜗杆螺旋升角小于摩擦角时,有反向自锁作用。

其主要缺点是 : 发热大,加工复杂,需要有与蜗杆参数相同的涡轮滚刀,对装配误差较为敏感。

②螺旋副加紧采用丝杠螺母机构传动,其特点是：

用较小的扭矩转动丝杠(或螺母),可使螺母(或丝杠)获得较大的轴向牵引力。 可达到很大的降速传动比,使降速机构大为简化,传动链得以缩短。能达到较高的传动精度。传动平稳,无噪声。

在一定条件下能自锁,即丝杠螺母不能进钉逆向传动。此特点特别适用 于作部件升降传动。由于蜗杆传动和丝杠螺母传动均能自锁,即夹紧机构双重自锁，不必再配置制动器。 b. 定位机构

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①双差销预定位

双差销定位,一般称为反靠定位。具有较高的定位精度和可靠性,并能在有冲击和振动的情况下稳定工作。磨损少,定位附加冲击小。定位精度保持性强。 ②端面齿盘精定位 优点 :

由于采用了多齿结构,所以定位精度高,一般可达?3\，最高可达?4\； 能自动定心,定位精度不受轴承间隙和正反转的影响(也称自由定心)；

齿面磨损对定位精度影响不大,随着不断使用磨合,定位精度有可能改善,精度保持性好；

承载能力强,定位刚性好。其齿面啮合长度一般不小于60%,齿数啮合率一般不低于90%；

适应性强,齿数的所有因数都可作为分度工位数,容易得到不等的分度； 重复定位精度稳定。 缺点 :

齿形加工较为复杂,转位、定位时动齿盘需要升降,并要有夹紧装置,成本高。 c. 数控转塔式四工位自动回转刀架传动方案的确定 :

采用蜗轮-蜗杆传动 : 螺旋副加紧； 电磁离合器制动 : 双插销机构预定位 ； 端面齿盘精定位 : 霍尔元件发讯。

3 主要参数的计算

3.1 刀架的设计参数 :

（1） 定位精度：0.05mm; （2）重复定位精度: 土 0.002mm; （3） 适用机床：C6140;

（4） 多齿盘直径：φ175(72 齿左右 ); （5） 刀架工位数：四工位; （6） 定位控制元件：霍尔元件 ;

（7） 电机的选用：电机的转速与设计刀架的回转速度有关 .先预定为1500\\min （8）刀座尺寸： 200*192 刀盘尺寸：200*110

3.2 动力参数的确定

3.2.1 选择电机类型 :

根据工作要求和条件 : 功率小,起动转矩低,运转平稳等,无需调速、长期反复工作，故选用 N 系列异步电动机。取转速为1400r/min。 3.2.2 电机容量的设计计算 :

由要求 :自锁力Q=1000 kgf—500 kgf,此处取 Q=1000kgf 。

螺旋副传动的牙型为梯形螺纹,可通过较小的扭矩获得较大的轴向力,并要求自锁。梯形螺纹的牙型角α=30o,则牙型半角 P=15o,且有f=0.08～0.10。由于本刀架锁紧系统中的摩擦是由封闭系统弹性变形力所引起的,压力通常超过 3MPa,其摩擦系数比一般2～3倍,取螺杆中径d=85mm.

a.求当量摩擦角 :tg??f/cos? ，??arctgf/cos??11.7

为保证电机驱动力矩消失后刀盘仍处于锁紧状态,丝杠螺母传动必须满足自锁条件:??(1～1.5)??,

所以 λmax=11.7-1=10.7，由实验表明λ=4～6 有满意效果,故取 λ=5 。 b.螺杆的转速 n1=28r/min（设计任务书给出）

可得出传动比：I?n0/n1?1400/28?50 （3-1）

计算电机容量 ：Pd?pw/?a （3-2）

其中 ,Pd 为电机所需功率 :Pw 为工作机所需工作功率；?a是由电动机至工作机主

动端的总效率：

Pw?T*n1/9550 （3-3） ?a??1??24??3??4??5 （3-4）

其中 ?1，?2，?3，?4，分别为轴承、蜗轮蜗杆、联轴器、滑动丝杠的传动效率。取

?1=0.98,?2 =0.45( 自锁时传动效率 ),?3?0.99 ,?4?0.6

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Pd?120w （设计任务书给出）

4Pw?Pd/?a?120/0.98?0.45?0.99?0.6?482W （3-5）

c. 计算螺杆上的扭矩 :

T?9550?Pw/n1?9550?0.482/1400?3.3N?m （3-6）

d. Pd?120w，选取型号JW-5264 三相微型感应电机，其技术参数如下：

电压 380V 额定电流 0.47(A) 输出功率 120w 转速 1400r/min 起动转矩/:额定转矩 〉2.2 输入功率 150w 最大转矩/额定转矩 >2.4 质量 3.0kg 起动电流 〈6

e. 各轴的运动动力参数 ① 各轴转速

表3-1 电机参数 I 轴 ( 蜗杆轴 )n1=1400(r/min) II 轴 ( 丝杠螺母、刀盘 )n2=1400/28=50(r/min)

② 各轴输入功率

I 轴 PI?Pd*?I?120?0.99?118.8w （3-7） II 轴 P?PI*?12?118.8?0.982?0.45?51.35w （3-8）

输出功率

I 轴 PI'?PI*0.982?114.1w （3-9） II 轴 PII'?PII*0.982?51.35?0.982?49.32w （3-10）

4 传动机构的设计计算

4.1蜗杆传动的设计计算 :

4.1.1 选择蜗杆传动类型 :