毕业论文-加工中心自动换刀系统设计 - 图文

河南理工大学万方科技学院本科毕业论文

Wmax和导向面（或支承面）的摩擦力F所组成，如图2-1所示。

???：最大偏重；?：摩擦力????????

??图2-1 链式刀库力的分布

不平衡重量Wmax，可按在一个垂直方向刀套上装有1/10刀库容量数的最大刀具重量来计算。F1和F3是支承面的摩擦力；F2、F4则是导向面上因刀具下垂而引起的摩擦力。计算摩擦力时，刀具重量均按刀具平均重量计算。

刀库链轮半径为118.5mm，刀具最大重量为20kg，刀具平均重量17kg，每个方向上10把刀，刀具重量m=170kg;刀具不平衡重量Wmax=800N。法向约束力FN=1700N，摩擦系数fs=0.11。

摩擦力F=fsFN=0.11×1700=187N

T4?T1?F?DP?187?0.1185?22 N?m 2?187?0.1185?22 N?m

T2?T3?FDp2TWmax?Wmax?DP?800?0.1185?94.8 N?m 2所以 T?T1?T2?T3?T4?TWmax?182.8 N?m 负载所需功率 P?取传动比i=40。 传动总效率为：

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Tn182.8?12.5??0.24 kW 95499549河南理工大学万方科技学院本科毕业论文

???1?2?32?4?5 ?0.99?0.8?0.982?0.96 ?0.73式中：η1——联轴器的功率； η2——蜗杆的功率； η3——轴承的功率； η4——链传动效率。

把如上计算的负载转矩，转换为电机轴上的转矩TL为： TL?T182.8??6.09 N?m i?40?0.73考虑到实际情况比计算时所设定条件复杂，电机额定转矩Ts应为负载转矩的1.2～

1.5倍，亦即：

TS??1.2～1.5?TL

TS??1.2～1.5??6.09?7.3～ 9 N?m 根据以上计算结果，所选电机型号如下：

表2-1 所选电机型号

输出功率 型 号 P?kW?额定转矩 最大转矩 TS?N?m? 10 Tmax?N?m? 309 最高转速 nmax?r/min? 工作转速 FB25 0.52 n?r/min? 500 1000 2.4 传动比分配

刀库选刀需要低速转动，就要求降低传动的速度，传动比选为i=40。

2.4.1 各轴转速

Ⅰ轴 n1?Ⅱ轴 n??nm?500 r/mi ni0n?500??12.5 r/mi ni402.4.2 各轴功率

Ⅰ轴 P??Pd?01?0.52?0.99?0.51 kW

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Ⅱ轴 P??P??12?0.51?0.8?0.41 kW

2.4.3 各轴转矩

电动机的输出转矩Td为: 电机输出轴 Td?9550Pd0.52?9550??10 N?m nm500Ⅰ轴 T1?Tdi0?01?10?1?0.99?9.9 N?m Ⅱ轴 T??T1i1?12?9.9?40?0.8?316.8 N?m

表2-2 运动和动力参数表

轴 功率 P?kW? 转矩T(N·mm) 转速 n(r/min) 传动比 i 效率 η 电机轴 Ⅰ轴 Ⅱ轴 0.52 0.51 0.41 10 9.9 316.8 500 500 12.5 1 1 40 1 0.99 0.8

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三 刀库传动方式

3.1 刀库传动方式设计

为使伺服电机在最佳状态下工作，一般不采用伺服电机的低速段。刀库需要在伺服电机恒转矩下运转工作，并且减速比不能过大，否则不能达到刀库需要的转矩，这就要求减速装置既要很大的减速比，又要保证电机工作在恒转矩下，选用蜗杆减速装置。

3.1.1 蜗杆蜗轮传动

㈠ 特点和应用

蜗杆传动用于传递交错轴之间的回转运动。在绝大多数情况下，两轴在空间是互相垂直的，轴交角为90°。它广泛应用在机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械以及其他机械制造部门中，最大传动功率可达750 kW，通常用在50 kW以下；最高滑动速度vs可达35 m/s,通常用在15 m/s以下。

蜗杆传动的主要优点是结构紧凑、工作平稳、无噪声、冲击振动小以及能得到很大的单级传动比。在传递动力时，传动比一般为8～100，常用的为15～50。在机床工作台中，传动比可达几百，甚至到1000。这时，需采用导程角很小的单头蜗杆，但传动效率很低，只能用在功率小的场合。在现代机械制造业中正力求提高蜗杆传动的效率，多头蜗杆的传动效率已可达到98%。与多级齿轮传动相比，蜗杆传动零件数目少，结构尺寸小，重量轻。缺点是在制造精度和传动比相同的条件下，蜗杆传动的效率比齿轮传动低，同时蜗杆一般需用贵重的减摩材料（如青铜）制造。

蜗杆传动多用于减速，以蜗杆为原动件。也可用于增速，齿数比单级为5～15，但应用很少。

㈡ 精度等级的选择

蜗杆可以在车床上切制，也可以在特种铣床上用圆盘铣刀或指形铣刀铣制。由于蜗杆传动的轴间距离必须与蜗杆滚刀在切制蜗轮时的轴间定位距离相等才能得到正确的啮合，所以蜗轮要用与它相捏合的蜗杆同样大小的滚刀来切制。

由于蜗杆传动啮合轮齿的刚度较齿轮传动大，所以制造精度对传动的影响比齿轮传动更显著。蜗杆传动规定了12个精度等级，对于动力传动，要按照6～9级精度制造。

㈢ 材料选择

考虑到蜗杆传动难于保证高的接触精度，滑动速度又较大，以及蜗杆变形等因素，故蜗杆，蜗轮不能都用硬材料制造，其中之一（通常为蜗轮）应该用减摩性良好的软材料来制造。

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