數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架的控制設計

1、第一章引言11.1 概述11.2 數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架的開展趨勢11.3 刀架的設計準那么2第二章數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架的設計32.1 數(shù)控車床刀架應滿足的要求32.2 刀架的工作原理62.3 步進電機的選用72.4 蝸桿及蝸輪的選用與校核82.5 蝸桿軸的設計102.6 蝸輪軸的設計172.7 中央軸的設計182.8 齒盤的設計202.9 軸承的選擇23第三章PLC限制單元設計263.1 PLC與工業(yè)限制計算機IPC和集散限制系統(tǒng)DSC的比擬263.2 限制電路硬件接線圖273.3 PLC限制流程圖31總結(jié)32參考文獻33第一章引言1.1 概述數(shù)控車床的刀架是機床的重要組成局部.刀架用于夾持切

2、削用的刀具,因此其結(jié)構直接影響機床的切削性能和切削效率.在一定程度上,刀架的結(jié)構和性能表達了機床的設計和制造技術水平.隨著數(shù)控車床的不斷開展,刀架結(jié)構形式也在不斷翻新.其中按換刀方式的不同,數(shù)控車床的刀架系統(tǒng)主要有回轉(zhuǎn)刀架、排式刀架和帶刀庫的自動換刀裝置等多種形式.其中,帶刀庫的數(shù)控加工中央自動換刀裝置自1958年研制成功以來,其機械結(jié)構和限制方式不斷得到改良和完善.自動換刀裝置時加工中央的重要執(zhí)行機構,它的形式多種多樣,目前常見的有更換主軸頭換刀以及帶刀庫的自動換刀系統(tǒng).1.2 數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架的開展趨勢數(shù)控刀架的開展趨勢是：隨著數(shù)控車床的開展,數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動和伺服

3、驅(qū)動方向開展.目前國內(nèi)數(shù)控刀架以電動為主,分為立式如圖1-1和臥式如圖1-2兩種.立式主要用于簡易數(shù)控車床；臥式刀架有八、十、十二等工位,可正、反方向旋轉(zhuǎn),就近選刀,用于全功能數(shù)控車床.另外,臥式刀架還有液動刀架和伺服驅(qū)動刀架.電動刀架是數(shù)控車床重要的傳統(tǒng)結(jié)構,合理地選配電動刀架,并正確實施限制,能夠有效的提升勞動生產(chǎn)率,縮短生產(chǎn)準備時間,消除人為誤差,提升加工精度與加工精度的一致性等等.另外,加工工藝適應性和連續(xù)穩(wěn)定的工作水平也明顯提升：尤其是在加工幾何形狀較復雜的零件時,除了限制系統(tǒng)能提供相應的限制指令外,很重要的一點是數(shù)控車床需配備易于限制的電動刀架,以便一次裝夾所需的各種刀具,靈活方便

4、地完成各種幾何形狀的加工.數(shù)控刀架的市場分析：國產(chǎn)數(shù)控車床將向中高檔開展,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.1.3131-1立式回轉(zhuǎn)刀架圖1-2臥式回轉(zhuǎn)刀架刀架的設計準那么我們設計主過程,本著以下幾條設計準那么：創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能和限制；2預測意外載荷；創(chuàng)造有利的載荷條件；4提升合理的應力分布和剛度面；5區(qū)分功能載荷及其意義；6重量盡量輕；7應用根本公式求相稱尺寸和最正確尺寸；8根據(jù)性能組合選擇材料；9在儲藏零件與整體零件之間進行選擇；10進行功能設計以適應制造工藝和降低本錢的要求第二章數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架的設計2.1 數(shù)控車床刀

5、架應滿足的要求1滿足工藝過程所提出的要求.機床依靠刀具和工件間相對運動形成工件外表,而工件的外表形狀和外表位置的不同,要求刀架能夠布置足夠多的刀具,而且能夠方便而正確地加工各工件外表,為了實現(xiàn)在工件的一次安裝中完成多工序加工,所以要求刀架可以方便地轉(zhuǎn)位.2在刀架以要能牢固地安裝刀具,在刀架上安裝刀具進還應能精確地調(diào)整刀具的位置,采用自動交換刀具時,應能保證刀具交換前后都能處于正確位置.以保證刀具和工件問準確的相對位置.刀架的運動精度將直接反映到加工工件的幾何形狀精度和表面粗糙度上,為此,刀架的運動軌跡必須準確,運動應平穩(wěn),刀架運轉(zhuǎn)的終點到位應準確.面且這種精度保持性要好,以便長期保持刀具的正確

6、位置.3刀架應具有足夠的剛度.由于刀具的類型、尺寸各異,重量相差很大,刀具在自動轉(zhuǎn)換過程中方向變換較復雜,而且有些刀架還直接承受切削力.考慮到采用新型刀具材料和先進的切削用量,所以刀架必須具有足夠的剛度,以使切削過程和換刀過程平穩(wěn).4可靠性高.由于刀架在機床工作過程中,使用次數(shù)很多,而且使用頻率也高,所以必須充分重視它的可靠性.5刀架是為了提升機床自動化而出現(xiàn)的,因而它的換刀時間應盡可能縮短,以利于提升生產(chǎn)率.目前自動換刀裝置的換刀時間在0.86秒之間不等.而且還在進一步縮短.6操作方便和平安.刀架是工人經(jīng)常操作的機床部件之一,因此它的操作是否方便和平安,往往是評價刀架設計好壞的指標.刀架上應

7、便于工人裝刀和調(diào)刀,切屑流出方向不能朝向工人,而且操作調(diào)整刀架的手柄或手輪要省力,應盡量設置在便于操作的地方.2.1.1 動力刀架的整體方案設計刀架是車床的重要組成局部,加工中央的動力刀架可安裝各種非動力輔助刀夾和動力刀夾進行加工,用于夾持加工用的刀具,因此其結(jié)構直接影響到車床的加工性能和加工效率.刀架采用端齒分度,轉(zhuǎn)位由步進電動機驅(qū)動,刀位由二進制絕對編碼器識別,動力刀具由變頻電機驅(qū)動,通過同步齒形帶等將動力傳遞到刀火.各類數(shù)控機床的自動換到裝置的結(jié)構取決于機床的類型、工藝范圍、使用刀具種類和數(shù)量.數(shù)控機床常用的自動換刀裝置的類型、特點、適用范圍見表2-1表2-1類別型式特點適用范圍轉(zhuǎn)塔式回

8、轉(zhuǎn)力架多為順序換刀,換刀時問短、結(jié)構簡單緊湊、容納刀具較少各種數(shù)控車床,數(shù)控車削加工中央轉(zhuǎn)塔頭順序換刀,換刀時間短,刀具主軸都集中在轉(zhuǎn)塔頭上,結(jié)構緊湊.但剛性較差,刀具主軸數(shù)受限制數(shù)控鉆、鏈、銃床刀庫式刀具與主軸之間直接換刀換刀運動集中,運動不見少.但刀庫容量受限各種類型的自動換刀數(shù)控機床.尤其是對使用回轉(zhuǎn)類刀具的數(shù)控鏈、銃床類立式、臥式加工中央機床要根據(jù)工藝范圍和機床特點,確定刀庫容量和自動換刀裝置類型用機械手配合刀庫進行換刀刀庫只有選刀運動,機械手進行換刀運動,刀庫容量大2.1.2 數(shù)控機床刀架的類型選擇按換刀方式的不同,數(shù)控車床的刀架系統(tǒng)主要有回轉(zhuǎn)刀架、排式刀架和帶刀庫的自動換刀裝置等多

9、種形式,下面對這三種形式的刀架作簡單的介紹.1排式刀架：排式刀架一般用于小規(guī)格數(shù)控車床,以加工棒料或盤類零件為主.其結(jié)構形式為：夾持著各種不同用途刀具的刀夾沿著機床的X坐標軸方向排列在橫向滑板上.刀具的典型布置方式如下列圖所示.這種刀架在刀具布置和機床調(diào)整等方面都較為方便,可以根據(jù)具體工件的車削工藝要求,任意組合各種不同用途的刀具,一把刀具完成車削任務后,橫向滑板只要按程序沿X軸移動預先設定的距離后,第二把刀就到達加工位置,這樣就完成了機床的換刀動作.這種換刀方式迅速省時,有利于提升機床的生產(chǎn)效率.寶雞機床廠生產(chǎn)的CK7620P全功能數(shù)控車床配置的就是排式刀架.2回轉(zhuǎn)刀架：回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控車床最

10、常用的一種典型換刀刀架,一般通過液壓系統(tǒng)或電氣來實現(xiàn)機床的自動換刀動作,根據(jù)加工要求可設計成四方、六方刀架或圓盤式刀架,并相應地安裝4把、6把或更多的刀具.回轉(zhuǎn)刀架的換刀動作可分為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位和刀架鎖緊等幾個步驟.它的動作是由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令完成的.回轉(zhuǎn)刀架根據(jù)刀架回轉(zhuǎn)軸與安裝底面的相對位置,分為立式刀架和臥式刀架兩種.3帶刀庫的自動換刀裝置：上述排式刀架和回轉(zhuǎn)刀架所安裝的刀具都不可能太多,即使是裝備兩個刀架,對刀具的數(shù)目也有一定限制.當由于某種原因需要數(shù)量較多的刀具時,應采用帶刀庫的自動換刀裝置.帶刀庫的自動換刀裝置由刀庫和刀具交換機構組成.排式刀架回轉(zhuǎn)刀架本次設計的刀架是四工位刀架,

11、刀位較少,且要求精度較高,所以可以選擇回轉(zhuǎn)刀架和排式刀架,且一次裝夾中完成多工序加工,縮短輔助時間,減少屢次安裝所引起的加工誤差保證轉(zhuǎn)位具有高的重復定位精度具有轉(zhuǎn)位快,定位精度高,切向扭矩大的特點.而電動機最低轉(zhuǎn)速為35r/min,最高轉(zhuǎn)速為4000r/min,額定轉(zhuǎn)速為ne=2000r/min刀具順利換刀,因此需要很高的穩(wěn)定性.對于以上三種刀架,排式刀架加工棒料或盤類零件為主,局限性較大,同時定位精度不高,況且排式刀架往復運動幅度較大,占用空間多.綜上,本次設計選用回轉(zhuǎn)刀架作為設計對象,其具有換刀時間短、結(jié)構簡單緊湊、容納刀具較少的特點,所以較為適宜,對于回轉(zhuǎn)刀架根據(jù)安裝方式的不同可分為立式

12、和臥式兩種根據(jù)機械定位方式的不同,自動回轉(zhuǎn)刀架又可分為端齒盤定位型和三齒盤定位型等.其中斷齒盤定位型換刀時刀架需抬起,換刀速度較慢且密封性較差,但其結(jié)構較簡單.三齒盤定位型又叫免抬型,其特點是換刀時刀架不抬起,因此換刀時速度快且密封性好,但其結(jié)構較復雜.由于本人初次設計數(shù)控刀架,所以選擇較為簡單的端齒盤定位,結(jié)構簡單.同時,自動回轉(zhuǎn)刀架在結(jié)構上必須具有良好的強度和剛性,以承受粗加工時的切削抗力.為了保證轉(zhuǎn)位具有高的重復定位精度,自動回轉(zhuǎn)刀架還要選擇可靠的定位方案和合理的定位結(jié)構.自動回轉(zhuǎn)刀架的自動換刀時由限制系統(tǒng)和驅(qū)動電路來實現(xiàn)的.發(fā)信轉(zhuǎn)位采用霍爾元件,使用壽命長.根據(jù)以上對機床刀架類型、性能

13、及其使用場合的綜合比擬,并結(jié)合現(xiàn)有數(shù)控車床的實例,本次設計的動力刀架為伺服電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)塔式自動回轉(zhuǎn)刀架.2.2 刀架的工作原理回轉(zhuǎn)刀架的工作原理為機械螺紋升降轉(zhuǎn)位式.工作過程可分為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位并壓緊等幾個步驟.圖2.1為自動回轉(zhuǎn)刀架,其工作過程如下：1刀架抬起當數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后,通過接口電路使電機正轉(zhuǎn),經(jīng)傳動裝置驅(qū)動蝸桿蝸輪機構3、蝸輪螺紋即螺母機構延逆時針旋轉(zhuǎn),此時由于上下齒盤40、6處于嚙合狀態(tài),在絲桿螺母機構轉(zhuǎn)動時,使上刀架體產(chǎn)生向上的軸向力將上齒盤40松開并抬起,直至兩定位齒盤40、6脫離嚙合狀態(tài),從而帶動上刀架和齒盤產(chǎn)生“上臺動作.2刀架轉(zhuǎn)位當圓套13逆時針轉(zhuǎn)過

14、150時,齒盤40、6完全脫開,此時銷釘準確進入圓套13中的凹槽中,帶動刀架體轉(zhuǎn)位.3刀架定位當上刀架轉(zhuǎn)到需要到位后旋轉(zhuǎn)90、180或270,數(shù)控裝置發(fā)出的換刀指令使霍爾開關19中的某一個選通,當磁性板18與被選通的霍爾開關對齊后,霍爾開關反應信號使電機反轉(zhuǎn),插銷39在彈簧力作用下進入反靠盤7地槽中進行粗定位,上刀架體停止轉(zhuǎn)動,電機繼續(xù)反轉(zhuǎn),使其在該位置落下,通過螺母絲桿機構使上刀架移到齒盤40、6重新嚙合,實現(xiàn)精確定位.4刀架壓緊刀架精確定位后,電機及許反轉(zhuǎn),夾緊刀架,當兩齒盤增加到一定夾緊力時,電機由數(shù)控裝置停止反轉(zhuǎn),預防電機不停反轉(zhuǎn)而過載毀壞,從而完成一次換刀過程.I竺IT11IP以nu

15、U31鯉4ft圖2.12.3 步進電機的選用動力刀架的轉(zhuǎn)位需要渦輪蝸桿機構來實現(xiàn),而驅(qū)動蝸輪軸旋轉(zhuǎn)是由電機來實現(xiàn)的,電機的選擇要滿足所需負載和轉(zhuǎn)矩.從而需要我們對電機進一步的選擇.許多機械加工需要微量進給.要實現(xiàn)微量進給,步進電機、直流伺服交流伺服電機都可作為驅(qū)動元件.對于后兩者,必須使用精密的傳感器并構成閉環(huán)系統(tǒng),才能實現(xiàn)微量進給.在開環(huán)系統(tǒng)中,廣泛采用步進電機作為執(zhí)行單元.這是由于步進電機具有以下優(yōu)點：1直接采用數(shù)字量進行限制；2轉(zhuǎn)動慣量小,啟動、停止方便；3本錢低；4無誤差積累；5定位準確；6低頻率特性比擬好；7調(diào)速范圍較寬；采用步進電機作為驅(qū)動單元,其機構也比擬簡單,主要是變速齒輪副、

16、滾珠絲杠副,以克服爬行和間隙等缺乏.通常步進電機每加一個脈沖轉(zhuǎn)過一個脈沖當量；但由于其脈沖當量一般較大,如0.01mm在數(shù)控系統(tǒng)中為了保證加工精度,廣泛采用步進電機的細分驅(qū)動技術.由于課題要求電動機最低轉(zhuǎn)速為35r/min,最高轉(zhuǎn)速為4000r/min,額定轉(zhuǎn)速為ne=2000r/min.要求4把刀更換.由于刀架上升、下降各轉(zhuǎn)150,刀架轉(zhuǎn)位至少需90所以蝸輪轉(zhuǎn)的角度a=390.考慮刀架只需小功率驅(qū)動,為減少生產(chǎn)本錢,選用JD60電動機,具轉(zhuǎn)速為1400r/min,額定功率為60W2.4 蝸桿及蝸輪的選用與校核2.4.1 選擇傳動的類型考慮到傳遞的功率不大,轉(zhuǎn)速較低,選用2A蝸桿,精度8級,G

17、B10089-882.4.2 選擇材料和確定許用應力由?機械設計?表6-7查得蝸桿選用45鋼,外表淬火,硬度為4555HRC蝸輪齒圈用ZCuSn10P1砂模鑄造,為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,而輪芯用灰鑄鐵HT15C造.得至UeH=200MPa,ef=500MPa2.4.3 按接觸強度確定主要參數(shù)根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準那么,先按齒面接觸疲勞強度進行設計,在校核齒根彎曲疲勞強度.傳動中央距：ZeZ2a3%(一)2HH(2-1)1)確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距T2按Zi=2,取效率4=0.8,那么T2=T*4*i=3.5382N.M(2-2)2)確定載荷系數(shù)K因工作載荷較穩(wěn)定,故取載荷分布

18、不均系數(shù)Kb=1;由使用系數(shù)&表從而選取Ka=1.15;由于轉(zhuǎn)速不圖,沖擊不大,可取動載系數(shù)K=1.1；那么K=Ka*Kb*Kv=1*1.15*1.1=1.265=1.27(2-3)3)確定彈性影響系數(shù)Ze因選用的鑄錫磷青銅蝸輪和蝸桿相配,故1Ze160MPa4)確定接觸系數(shù)Zp先假設蝸桿分度圓直徑d1和傳動中央距a的比值d1/a=0.30,從而可查出Zp=3.12.5)確定許用應力(7H根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅zcusn10p1,金屬模鑄造,蝸桿螺旋齒面硬度45HRC從而可查?機械設計?6-7得蝸輪的根本許用應力(th=268MPA由于電動刀架中蝸輪蝸桿的傳動為間隙性的,故初步定位、其壽命系

19、數(shù)為KhN=0.92,那么_.一、(th=KhM6q=0.92X268=246.56247MPA(2-4)6)計算中央距a31.273538.2(1602.7)224mm247(2-5)取中央距a=50mmm=1.6mm蝸桿分度圓直徑d1=29mm這時d1/a=0.448,從而rr,可查得接觸系數(shù)Z=2.72,由于Z(11+0.06z2)m=21.92mm圓整L3取30mmL4取55mmL5ft刀架體局部長度為(12+8)mm伸出刀架局部通過聯(lián)軸器與電動機相連長度為50mm故L5=70mm兩軸承的中央跨度為128mm軸的總長為220mm2.5.4 蝸桿軸的校核作用在蝸桿軸上的圓周力2TlPT1

20、9550000n其中d1=28mm那么l2T322.07106zFtNFt:1(2-19)10.56M5z9550000N.mm2.1610N.mm4671.29104Nd3320徑向力FrFttan1.29104tan204.69103N(2-20)4切向力FnFt/cos1.29101.37104N(2-21)cos20r圖2.3軸向受力分析FbhFncos30Frcos601.37104cos304.69103cos601.42104N(2-22)FbvFrsin60Fnsin304.69103sin601.37104sin302.79103N(2-23)求水平方向上的支承反力Ft.H.

21、IL.I二liIF-HFH圖2.4水平方向支承力FbhL2Fah(LiL2)0AH一4一1.4210181N294.51815.4103N(2-24)FchFF1.421045.41038.8103(N)CHBHAH(2-25)求水平彎矩,并繪制彎矩圖_333MBHFahL15.410294.510Nm1.5910NmI水平彎矩圖圖2.5水平彎矩圖求垂直方向的支承反力XYFZFF切9.81CFyapFyfFyvFyKFy(2-26)查文獻9表2.24,CFy142,XFy0.73,YFy0.67,ZFy0其中ap6mmf0.6mm/r,v100m/minF切9.81CFyapXFyf,yv%K

22、Fy9.8114260.730.60.67N3658N(2-27)_LlBLJLaiF-廠廠切圖2.6垂直方向支承反力FbvL2F切L3Fav(L1L2)0FAV-_3一一_3一2.791031813.66103120.5、,N294.5181一一一31.99103NFcvFbvFavF切2.791031.991033.661032.8610C求垂直方向彎矩,繪制彎矩圖MbvFavL11.99103294.5103586.1Nm3(n)MCVF切L33.6610120.5103Nm441Nm垂直彎矩圖圖2.7垂直彎矩圖求合成彎矩圖,按最不利的情況考慮Mb.Mbh2Mbv2.(1.59103)2

23、586.12Nm1.69103N(2-28)McMcv441NmI合成彎矩圖圖2.8合成彎矩圖計算危險軸的直徑3(2-29)Med0.1i查文獻9表151,材料為38C,MAIA調(diào)質(zhì)的許用彎曲應力i75,那么3,1.69106dBmm60.8mm0.175所以該軸符合要求.2.5.5鍵的選取與校核考慮到d5=105%15.14=15.89mm,實際直徑為17mm所以強度足夠由GB1095-79查得,尺寸bXh=5X5,l=20mm的A型普通平鍵.2T103按公式pT2070N人上進行校核kldm,k0.5h0.514mm7mm,l110mm,d92mm.查文獻9表62,取p130MPa那么p2

24、T2207058.44MPa70MPapkld711092該鍵符合要求.由普通平鍵標準查得軸槽深t=30mm轂槽深t1=2.3mm2.6 蝸輪軸的設計2.6.1 蝸輪軸材料的選擇,確定需用應力考慮到軸主要傳遞蝸輪轉(zhuǎn)矩,為普通中小功率減速傳動裝置選用45號鋼,正火b600MPa處理,e.-1=55MPa2.6.2 按扭轉(zhuǎn)強度,初步估計軸的最小直徑由公式0.1i查文獻9表151,取45號調(diào)質(zhì)剛的許用彎曲應力i60,那么48.3mm,676.3103dBvmm.0.160dC46.3mm由于軸的平均直徑為34mm,因此該軸平安.2.6.3 確定各軸段的直徑和長度根據(jù)各個零件在軸上的定位和裝拆方案確定

25、軸的形狀及直徑和長度,d1即蝸輪輪芯為68mmd2為蝸輪軸軸徑最小局部取34mmd3軸段與上刀架體有螺紋聯(lián)接,牙形選梯形螺紋,根據(jù)文獻表8-45取公稱直徑為d3=44mm螺距P=12mmH=6.5mm查表8-46得,外螺紋小徑為31mm內(nèi)、外螺紋中徑為38mm內(nèi)螺紋大徑為45mm內(nèi)螺紋小徑為32mm旋合長度取55mmL2尺寸長度為34mm蝸輪齒寬b2當z103時,b200.75da1=15.6mm取b2=15mm2.7 中央軸的設計通過計算來確定刀架軸各段的尺寸與受力情況.2.7.1 刀架軸的結(jié)構設計及計算軸是組成刀架的重要零部件之一,在設計當中主要考慮的是軸的剛度,而碳鋼與合金鋼的彈性模數(shù)相

26、差很小,所以通常選用軸的材料35和45鋼,這里選用的是45鋼,正火處理,b600Mpa,eb-1=55MPq以改善裝配工藝和保證裝配的精度.2.7.2 確定各軸段的直徑和長度根據(jù)各個零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及直徑和長度d1=15mm,d2與軸承配合,軸承類型為推力球軸承,型號為51203,d=17mm,d1=19,T=12mm,D=35mm所以d2=17mmd3與軸承配合,軸承類型為推力球軸承,型號為51204,d=25mm,d1=27mm,T=15mm,D=47mm圖2.9中央軸受力圖圖2.9刀架軸示意圖分配各軸段的長度L1=80mm,L2=93mm,L3=20mm2.7.3軸

27、的校核軸橫截面的慣性矩44I(D4d4)1993.16mm64車床切削力F=2KN,E=210GPaqi36EI332101956210101993.1645.910(4-31)3qa(4l24EIa)2101453242101993.16(4195145)38.4410mm(4-32)bbyy因此中央軸滿足剛度條件2.8 齒盤的設計本設計上刀體的鎖緊與定位機構選用端面齒盤,將上刀體和下刀體的配合面加工成梯形端面齒.當?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時,上下端面齒相互咬合,這時上刀體不能繞刀架的中央軸轉(zhuǎn)動；換刀時電動機正傳,抬起機構使上刀體抬起,等上下端面齒脫開后,上刀體才可以繞刀架中央軸轉(zhuǎn)動,完成轉(zhuǎn)位動作.

28、目前在刀架的定位機構中多采用錐銷定位和端面齒盤定位.由于圓柱銷和斜面銷定位時容易出現(xiàn)間隙,圓錐銷定位精度較高,它進入定位孔時一般靠彈簧力或液壓力、氣動力,圓錐銷磨損后仍可以消除間隙,以獲得較高的定位精度.端齒盤定位由兩個齒形相同的端面齒盤相嚙合而成,由于嚙合時各個齒的誤差相互抵償,起著誤差均化的作用,定位精度高.2.8.1 齒盤的材料選擇和精度等級上、下齒盤均選用45號鋼,淬火,180HBs初選7級精度等級2.8.2 確定齒盤參數(shù)考慮齒盤主要用于精確定位和夾緊,齒形選用三角齒形,上下齒盤由于需相互嚙合,參數(shù)可相同當蝸輪軸旋轉(zhuǎn)150時,上刀架上升5mm齒盤的齒高取4mmh(2ha*c*)m(2-

29、33)得算式4=(2X1+0.25)m標準值ha*=1.0,c*=0.25求出m=1.78mm取標準值m=2mm故齒盤齒全高h=(2ha*+c*)m=(2X1+0.25)x2=4.5mm取齒盤內(nèi)圓直徑d為120mm外圓直徑為140mm齒頂高ha=ha*m=1x2=2mm齒根高hf=(ha*+c*)m=2.5mm齒數(shù)z=38齒寬b=10mm齒厚sm23.14mm(2-34)齒盤高為5mm2.8.3 按接觸疲勞強度進行計算確定有關計算參數(shù)和許用應力_3PT9.5510317906.25N?mm(2-35)n取載荷系數(shù)kt=1.5由文獻表9-12取齒寬系數(shù)d=1.0由表9-10查得材料的彈性影響系數(shù)

30、Ze=189.8而詔,取a=20,故ZH=2.5查圖9-34取6Hlim1=380取6Hlim2=380Lh=60X24X1X(8X300X15)N2=5.18X107由圖9-35查得接觸疲勞壽命系數(shù)ZN1=1.1,ZN2=1.1計算接觸疲勞需用應力取平安系數(shù)SH=1,由式(9-44)得H1SH362MPa(2-36)按齒根抗彎強度設計H2Zn1Hlin1362MPaSh由式9-46得抗彎強度的設計公式為2kT1JaY5ad乙2(2-37)確定公式內(nèi)的各參數(shù)數(shù)值1)由文獻圖9-37查得,抗彎疲勞強度極限Flim1Flim2160MPa2)3)由文獻圖9-38查得,查圖取抗彎疲勞壽命系數(shù)YN1=

31、1.0,YN2=1.04)YFa12.63,YFa2Ysa11.65%2.631.65計算抗彎疲勞許用應力,取抗彎疲勞平安系數(shù)SF=1.4由式9-47得F1F2Yn1FL1M1256MPaSF(2-38)21.517906.252.631.6546MPaF11012025)彎曲疲勞強度驗算F1F2_?YFa1?YSa1bd1m(2-39)故滿足彎曲疲勞強度要求圖2.10齒盤示意圖2.9 軸承的選擇軸承一般都為標準件,要根據(jù)所設計軸的特點合理選擇軸承.2.9.1 軸承內(nèi)部結(jié)構軸承內(nèi)部一般由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架組成-通常稱為四大件.對于密封軸承,再加上潤滑劑和密封圈或防塵蓋-又稱六大件.2.

32、9.2 軸承分類與特點總的可以分為球軸承和滾子軸承兩大類.球軸承分為深溝球軸承、角接觸球軸承、調(diào)心球軸承、推力球軸承、推力角接觸球軸承.滾子軸承分為圓柱滾子軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承、調(diào)心滾子軸承、推力圓柱滾子軸承、推力滾子軸承、推力圓錐滾子軸承、推力調(diào)心滾子軸承.表2-2刀架軸向所選軸承的特點深溝球軸承1 .轉(zhuǎn)速局2 .精度高3 .噪聲、振動小4 .主要承受徑向載荷5 .也能承受龍軸1可載何6 .制造簡單,本錢低滾針軸承1 .轉(zhuǎn)速較局2 .能承受較局的徑向載荷比徑向尺寸相同的其他軸承承受的徑向載荷大3 .不能承受軸向載荷4 .剛性較局推力球軸承1 .轉(zhuǎn)速低2 .只能承受單面軸向載荷3 .軸

33、圈和座圈/、能傾斜考慮到軸各個方面的誤差會直接傳遞給加工工件時的加工誤差,因此選用調(diào)心性能比擬好的深溝球軸承.此類軸承可以同時承受徑向載荷及軸向載荷,安裝時可調(diào)整軸承的游隙.然后根據(jù)安裝尺寸和使用壽命選出軸承的型號為：62032.9.3 滾動軸承的配合滾動軸承是標準件,為使軸承便于互換和大量生產(chǎn),軸承內(nèi)孔于軸的配合采用基孔制,即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準；軸承外徑與外殼的配合采用基軸制,即以軸承的外徑尺寸為基準.2.9.4 滾動軸承的潤滑考慮到電動刀架工作時轉(zhuǎn)速很高,并且是不間斷工作,溫度也很高.故采用油潤滑,轉(zhuǎn)速越高,應采用粘度越低的潤滑油；載荷越大,應選用粘度越高的.2.9.5 滾動軸承的密封

34、裝置軸承的密封裝置是為了阻止灰塵,水,酸氣和其他雜物進入軸承,并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO置的.密封裝置可分為接觸式及非接觸式兩大類.唇形密封圈靠彎折了的橡膠的彈性力和附加的環(huán)行螺旋彈簧的緊扣作用而套緊在軸上,以便起密封作用.唇形密封圈封唇的方向要緊密封的部位.即如果是為了油封,密封唇應朝內(nèi)；如果主要是為了預防外物浸入,密封唇應朝外.第三章PLC限制單元設計3.1PLC與工業(yè)限制計算機IPC和集散限制系統(tǒng)DSC的比擬各自技術開展的起源計算機是為了滿足快速大量數(shù)據(jù)處理要求的設備.硬件結(jié)構方面,總線標準化程度高,兼容性強,軟件資源豐富,特別是有實時操作系統(tǒng)的支持,故對要求快速、實時性強、模型復雜和計算工作

35、量大的工業(yè)對象的限制占有優(yōu)勢.集散系統(tǒng)從工業(yè)自動化儀表限制系統(tǒng)開展到以工業(yè)限制計算機為中央的集散系統(tǒng),所以其在模擬量處理、回路調(diào)節(jié)方面具有一定優(yōu)勢,初期主要用在連續(xù)過程限制,側(cè)重回路調(diào)節(jié)功能.PLC是由繼電器邏輯系統(tǒng)開展而來,主要用在離散制造、工序限制,初期主要是代替繼電器限制系統(tǒng),側(cè)重于開關量順序限制方面.近年來隨著微電子技術、大規(guī)模集成電路技術、計算機技術和通信技術等的開展,PLC在技術和功能上發(fā)生了飛躍.在初期邏輯運算的根底上,增加了數(shù)值運算、閉環(huán)調(diào)節(jié)等功能,增加了模擬量和PID調(diào)節(jié)等功能模塊；運算速度提升,CPU勺水平趕上了工業(yè)限制計算機；通信水平的提升開展了多種局部總線和網(wǎng)絡LAN,

36、因而也可構成為一個集散系統(tǒng).特別是個人計算機也被吸收到PLC系統(tǒng)中.PLC在過程限制的開展將是一智能變送器和現(xiàn)場總線,暨向下拓展功能,開放總線.相同點在微電子技術開展的背景下,從硬件的角度來看,PLC工業(yè)計算機、集散系統(tǒng)DCS之間的差異正在縮小,都將由類似的一些微電子元件、微處理器、大容量半導體存儲器和I/O模件組成.編程方面也有很多相同點.區(qū)別點由于PLC和計算機屬于兩類產(chǎn)品,經(jīng)過幾十年的開展都形成了自身的裝置特點和軟件工具.實際上的區(qū)別繼續(xù)存在.PLC用編程器或計算機編程,編程語言是梯形圖、功能塊圖、順序功能表圖和指令表等.集散系統(tǒng)自身或用計算機結(jié)構形成組態(tài)構成開發(fā)系統(tǒng)環(huán)境.特別提出的是與STD總線工控機的區(qū)別,無論從維修、安裝和模件功能都很相似.PLC更適用于黑模式下運行,但在線運行時假設要進行較大的程序修改,其水平略遜于STD工控機,但是從開關量限制而言,PLC的性能優(yōu)于STD工控機.總的來說,在選擇限制器時