数控铣床换刀装置系统设计大学本科毕业论文

图4-2

4.4初估刀库驱动转矩及选定电机

刀库回转运动多数采用液压马达、直流电动机驱动，并没有降速传动装置。 以THK6363型自动换刀数控镗铣床的刀库为设计参考，采用经念法初估回转所需转矩。 4.4.1 刀库驱动转矩及选定电机思路

THK6363型自动换刀数控镗铣床的刀库也是采用轴向放置的鼓盘式刀库形式，其容量为36把刀具，最大刀具重达10kgf，刀库回转由最大扭矩为25N·m的液压马达经谐波减速器驱动。现在由于设计的刀库容量为6把刀具，可初估刀库驱动转矩为T0=8N·m。

刀库回转运动多数采用液压马达、直流电动机驱动。由于本刀库的驱动转矩小，且所需转速小，所以决定采用直流伺服电动机驱动。直流伺服电动机具有体积小，重量轻、伺服性好、力能指标高等优点，且该电机可用信号电压进行无级调速。由参考资料11 P1275表查选电动机型号为90SZ03的SZ系列电磁式直流伺服电动机，功率为0.092 kw。4.4.2初选电动机与降速传动装置

刀库的驱动系统中，由于本刀库的驱动转矩小，且所需转速小，所以决定采用直流伺服电动机驱动。直流伺服电动机具有体积小，重量轻、伺服性好、力能指标高等优点，且该电机可用信号电压进行无级调速。采用型号为90SZ03的SZ系列电磁式直流伺服电

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动机，其基本参数为：功率0.092KW，转速3000R/MIN（《袖珍机械师设计手册》P1275）；降速传动装置型号为XB3-50-100A的扁平式谐波传动减速器，其基本参数为：输入功率0.092KW，输出转矩18N·m（《袖珍机械师设计手册》P1078-1079）。 4.4.3初步估刀算库驱动转矩

由于刀库容量6，下面就以THK6363型自动换刀数控镗铣床的刀库为设计参考，采用经验法初估回转所需转矩。THK6363型自动换刀数控镗铣床的刀库也是采用轴向放置的鼓盘式刀库形式，其容量为36把刀具，最大刀具重达10kgf，刀库回转由最大扭矩为25N·m的液压马达经谐波减速器驱动。现在由于设计的刀库容量为6把刀具，可初估刀库驱动转矩(主要是指直接驱动刀盘转动的转矩)为T0=8N·m。

4.5刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计

刀库的主运动是圆周回转运动，如图3-3所示,直流伺服电动机1通过弹性柱销联轴器与谐波传动减速器2联接减速后驱动蜗杆3,设计刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动. 由刀库转位机构实现。

己知直流伺服电动机1的功率为0.092KW,转速为3000R/MIN,谐波传动减速器2的传动比为100.传动效率为80%,1经2减速后驱动蜗杆3,蜗杆为主动,蜗轮为从动,要求传动此为6,单向旋转,单班工作制,预计寿命为5年.

1)选择蜗杆传动类型

根据GB10085—88的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。 2)选择材料

蜗杆采用45钢，齿面淬火，硬度为45～50HRC；蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10Pb1，

''金属模铸造，?HP=220 MPa，?2FP2=220 MPa。

3)确定主要参数

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蜗杆蜗轮传动，以蜗杆为主动，蜗轮为从动。为了提高传动效率，取Z1=6，传动比取6，单向旋转，单工作制，预计寿命为5年。则Z2= Z1ⅹi= 6ⅹ6=36。

4)按齿面接触疲劳强度设计

2?15000?m2d1??Z?'?KT2 (mm3)

?2HP2?a)计算蜗轮轴转矩T2

初估传动效率η=0.95,则 T2=9549

0.092?80%PP1=95491η=9549ⅹ0.95=133.53 N·m

30/6n2n1/i其中n1 =3000/100=30(r/min) b)载荷系数K=1.05 c)许用接触应力?HP2

'ZN=220ⅹ0.9ⅹ1.48=293.04 MPa ?HP2=?HP2ZVS'式中, ?HP2=220 MPa,

估计滑动速度VS<5m/s，用浸没润滑,则由查得滑动速度影响系数ZVS=0.9,ZN=1.48（其中ZL=60an2t=60ⅹ1ⅹ

30ⅹ5ⅹ300ⅹ8=3.6ⅹ106）； 6d)计算m2d1值,并选定模数m和蜗杆分度圆直径d1

?15000?2

?ⅹ1.05ⅹ133.53=283.46 mm3; md1???36?293.04?查得模数m=3.15(mm), d1=35.5 (mm) (md1值应大于计算值) 5)验算滑动速度VS a)计算蜗杆速度V1

2

2V1=

??d1?n1??35.5?30==0.0558 m/s

60?100060?1000b)计算滑动速度VS

'\VS=V1/cos?=0.0558/cos28o148=0.0632 m/s

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'\其中?=tg?1(Z1m/d1)=tg?1(6?3.15/35.5)=28o148,则初估的VS值合适。

6)验算蜗轮齿弯曲强度 验算公式为?F2?666T2KAKVK?d1d2mYFSY???FP2

a)使用系数KA=1 b)动载荷系数KV=1.03 c)载荷分布系数K?=1

d1=35.5 mm，d2=mZ2=3.15?36=113.4 mm,其中模数m=3.15(mm)。 d)蜗轮齿形系数YFS=4.00

'\e)按蜗轮当量齿数ZV2=Z2/cos3?=36/cos328o148=52.35。 '\f)导程角系数Y?=1-?/120°=1-28o148/120o=0.766

g)许用弯曲应力?FP2

'??FP2=?FP2YN=700.542=37.94 MPa

h)计算弯曲应力

?F2?666?133.53?1?1.03?1?4.00?0.766=22.132

35.5?113.4?3.15由于?F2

d1=35.5，d2=mz2=3.15?36=113.4mm b)中心距a

a=(d1+d2+2x2m)/2=[35.5+113.4+2?(-0.1349)?3.15]/2=74 mm

'\c)蜗杆导程角 ??28o148

8)计算其他尺寸

a)蜗杆齿顶圆直径da1 da1=d1+2ha1=35.5+2?3.15=41.8 mm，

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