第一篇：數控工藝設計說明書（定稿）

數控工藝設計說明書

I.概述...........................................................................................................................................2 A.任務：...............................................................................................................................2 B.要求：...............................................................................................................................2 零件加工工藝分析...................................................................................................................2 A.結構分析...........................................................................................................................2 B.精度分析...........................................................................................................................2 C.零件裝夾與定位基準分析...............................................................................................2 D.加工刀具分析...................................................................................................................2

工藝處理...........................................................................................................................3 A.數控加工前的零件預加工...............................................................................................3 B.數控車削和銑削加工.......................................................................................................3 C.零件的后續加工...............................................................................................................3

數控車銑削加工工藝文件...............................................................................................3 A.數控車銑削加工的數控編程任務書...............................................................................3 B.數控車銑削加工時的零件裝夾安裝方式.......................................................................3 C.數控車銑削加工工序...................................................................................................3 D.數控車銑削加工刀具...................................................................................................4 E.加工用量的選擇與確定...............................................................................................4 F.編程參數的計算...........................................................................................................4 G.機床刀具軌跡節點坐標與零件加工的軌跡運行圖...................................................4 H.程序編制.......................................................................................................................4 數控車銑削加工的操作...........................................................................................................4 A.數控編程輔助參數的確定（刀號、刀補、間隙補償等）...........................................4 B.數控加工的刀具安裝.......................................................................................................4 C.三爪自動定心卡盤和數控回轉工作臺及工件在數控回轉工作臺的安裝...................5 D.工件的校正.......................................................................................................................5 E.數控加工的對刀...............................................................................................................5 F.數控加工首件試切...........................................................................................................6 II.III.IV.V.I.概述

A.任務：

a)按給定零件正確繪制零件圖一張（A3）

b)設計給定零件的機械加工工藝或數控加工工藝，填寫機械加工工藝過程卡和數控加工工序卡；繪制數控加工走刀路線圖。c)編寫設計說明書一份（3000字以上）B.要求：

a)圖紙的圖框按帶裝訂邊的格式畫，標題欄用學生制圖推薦（140mm）b)改正原圖錯誤，補齊所缺尺寸，將舊標準或非第一系列的換成新標準或第一系列。特別要注意線型、尺寸及粗糙度的標注及剖面線 c)視圖表達、零件材料等一律采用新標準

d)如果選用專用夾具，夾具只需在設計說明書中繪出裝配草圖 e)全部資料完成后裝袋上交

II.零件加工工藝分析

A.結構分析

在數控車削和銑削加工中，零件車削和銑削加工成形輪廓的結構形狀并不復雜，但零件的尺寸精度尤其是零件的幾何精度要求較高。

B.精度分析

參見零件圖，在數控車削和銑削加工中，重要的加工部位有，，，，，，，在數控銑削加工中，重要的加工部位有。由上述尺寸可以確定，零件的軸向尺寸應該以零件右端面為準。

C.零件裝夾與定位基準分析

在數控粗車加工中，該零件有夾頭，因此采用三爪卡盤的裝夾定位方式進行零件的裝夾定位。在數控精車加工中，因為并沒有切斷零件，因此依舊采用三爪卡盤的裝夾定位方式進行零件的裝夾定位。在立式數控銑床上，使用機用三爪卡盤就可以對零件進行裝夾定位。以ф50的右端面作為定位基準。

D.加工刀具分析

參見刀具卡，在該零件的數控車削加工中，為保證零件加工軌跡的準確性，零件外圓部位的粗精加工使用主偏角Kr=90°的外圓車刀，零件的空刀槽部位使用B=3mm切槽車刀，零件螺紋部位加工使用螺紋車刀，就可滿足加工所需。在零件的數控銑削加工中，使用ф10mm普通圓柱立銑刀進行零件左端內外輪廓加工，使用ф6mm普通圓柱立銑刀進行零件左端內外輪廓加工，就可以達到加工要求。

由零件加工的上述工藝分析，確定加工使用的設備、輔具、材料如下：

a)加工選擇在FANUC數控系統的數控車床和銑床上進行。

b)配備零件毛坯一件。毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為ф53mmx200mm。c)配備三爪自動定心卡盤、墊鐵等相干輔具。d)配備：中心鉆（B4mm）1支

外圓粗車車刀（Kr=90°R=2mm）1把

外圓精車車刀（Kr=90°R=0.2mm）1把

切槽車刀（B=3mm）1把

螺紋車刀1把

擴孔鉆（ф8mm）1支

圓柱立銑刀（ф10mm）1把

圓柱立銑刀（ф6mm）1把

III.工藝處理

在實際生產中，大部分零件的加工往往是混合工藝的形式來進行編制的

A.數控加工前的零件預加工

目的是為數控車銑削提供可靠的裝夾工藝基準。內容為調質處理 B.數控車削和銑削加工

其工藝內容見下述數控工藝文件 C.零件的后續加工 此處略過

IV.數控車銑削加工工藝文件

A.數控車銑削加工的數控編程任務書

此處略過。

B.數控車銑削加工時的零件裝夾安裝方式

為了保證加工精度，零件分為粗車加工和精車加工。粗車加工時采用三爪自定心卡盤一次裝夾零件，精車加工時同樣采用三爪自定心卡盤。銑削粗精加工都采用機用三爪自定心卡盤。其安裝方式和工件坐標系原點設定卡此處略過。C.數控車銑削加工工序

粗車：使用Kr=90°R=2mm的外圓粗車車刀，粗車加工零件的外形，使用B=3mm的切槽車刀粗切零件的外形。加工后所留余量見數控加工工序卡。精車：使用Kr=90°R=0.2mm的外圓精車車刀，精車加工零件的外形來達到要 求，使用B=3mm的切槽車刀精切零件的外形。使用螺紋車刀攻螺紋以達到要求；零件調頭重新安裝裝夾定位后，精車加工零件左端以及鉆、擴孔達到要求。

粗銑：使用ф10mm圓柱立銑刀粗銑內外輪廓型腔軌跡曲線加工后所留余量見數控加工工序卡。

精銑：使用ф6mm圓柱立銑刀粗銑內外輪廓型腔軌跡曲線 D.數控車銑削加工刀具

T01：Kr=90°R=2的外圓粗車車刀（可轉位刀片）T02：Kr=90°R=0.2的外圓精車車刀（可轉位刀片）T03：刀刃寬B=3mm的切槽車刀（可轉位刀片）T04：螺紋車刀（可轉位刀片）T05：中心鉆B4 T06：ф10圓柱立銑刀 T07：ф6圓柱立銑刀 T08：擴孔鉆ф8 參見數控刀具卡 E.加工用量的選擇與確定

數控粗車加工中，每次切削進給選擇背吃刀量都不同，有些是分數次切削進行粗車加工。加工后的零件各部位均留精車余量0.9—1mm（兩邊）；控粗銑加工中，加工后的零件各部位均留精車余量1mm，數控粗、精車加工主軸轉速與進給速度選擇參見工序卡。F.編程參數的計算

此處略過

G.機床刀具軌跡節點坐標與零件加工的軌跡運行圖

參見刀具軌跡運行圖 H.程序編制

此處略過

V.數控車銑削加工的操作

A.數控編程輔助參數的確定（刀號、刀補、間隙補償等）此處略過

B.數控加工的刀具安裝

車削：車削外圓、臺階圓、端面時各種類型車刀的安裝與要求相同。車刀安裝得是否正確將直接影響切削能否順利進行和工件的加工質量，因此車刀安裝后必須做到：

a)刀尖嚴格對準工件中心，以保證車刀前角和后角不變，否則車削工件端面時，工件 中心將會留下凸頭并損壞刀具。

b)車刀刀桿應該與進給方向垂直，以保證主偏角和副偏角不變。c)為避免加工中產生振動，要求車刀刀桿伸出長度應該盡量短，一般不超過刀桿厚度的1—1.5倍。

d)最少要用刀臺上的兩個螺釘壓緊車刀，并且要求輪流擰緊螺釘。

車刀對準工件中心的方法：使用墊片來達到車刀刀尖對準工件中心。墊片一般使用150—200mm的鋼片。墊片要墊實，墊片數量應該盡量減少。正確的墊法是：使墊片在刀頭一端與四方刀架垂直于刀桿的邊對齊。

當車刀壓緊后，試車車削端面，觀察車刀刀尖是否對準中心，否則應該重新調整墊片并進行試切，直到車刀刀尖對準工件中心

銑削：采用快換銑夾頭和彈性套安裝ф10mm和ф6mm圓柱立銑刀，安裝步驟如下：

1)將銑夾頭體裝入主軸錐孔的鍵對準銑夾頭上的槽，用拉緊螺桿緊固； 2)選用與銑刀柄部直徑相同的彈性套，裝入夾頭體內。彈性套有三條均勻分布的彈性槽，以利于刀柄的定位夾緊，彈性套具有自動定心作用； 3)將銑刀裝入彈性套內，伸出相應刀具長度。

C.三爪自動定心卡盤和數控回轉工作臺及工件在數控回轉工作臺的安裝

三爪卡盤：工件的裝夾就是工件在車床上或夾具中定位和夾緊的過程。

工件裝夾時應注意：安裝工件前，必須把三爪自動定心卡盤卡爪和被夾

持工件的部位擦拭干凈。

數控回轉工作臺：將數控回轉工作臺安裝在工作臺中間的T型槽內。回轉工作臺位

置居于銑床工作臺中部

用M16的T型螺栓將數控回轉工作臺壓緊在銑床工作臺面上 工件在數控回轉工作臺：在數控回轉工作臺上裝夾工件時，必須使工件的圓柱臺階

軸線與數控回轉工作臺的主軸軸線同軸。并使用定心心軸進行工件的裝夾定位。

在數控回轉工作臺上裝夾工件時，可使用三爪卡盤進行工

件的裝夾定位，再將三爪卡盤與工件用壓板螺栓固定在數控回轉工作臺上。注意：必須使三爪卡盤軸線與其主軸軸線同軸

D.工件的校正

車削：由于三爪自動定心卡盤能夠進行自動定心，所以當工件軸向長度不大并且加工精度要求不高時，可以不進行校正。但是此工件的精度要求較高，遠離三爪自動定心卡盤的工件端有可能與車床的軸心不重合，所以必須進行工件的校正。用百分表校正工件的外圓和端面。

銑削：找正三爪卡盤中心軸線與數控回轉工作臺主軸軸線同軸。找正時將百分表固定在主軸刀桿上，使百分表測頭接觸三爪卡盤基準內孔壁，轉動數控回轉工作臺，使得百分表示值相同。

E.數控加工的對刀

車削：

a)數控車床是三爪卡盤裝夾零件，毛坯尺寸ф53mmx200mm b)在數控車削加工中，是以車刀刀尖圓弧中心進行加工的。因此在對刀時，對刀尺寸 5 應該減去刀尖圓弧半徑R2和R0.2 c)X向對刀。首先啟動車床主軸，以刀尖上頂點在X方向上接觸工件毛坯，停車測量零件直徑。設定測量零件直徑為ф53mm，此時車刀刀尖A點在X軸方向上為零件直徑的一半26.5mm,再繼續沿X軸正方向移動車刀100mm-26.5mm-2mm=71.5mm,即完成X方向的對刀。完成后記下此時的位置刻度

d)Z向對刀。啟動車床主軸，以刀尖左側頂點在Z方向上接觸工件毛坯，停車測量零件加工端面距坐標系原點距離。設定測量距離為90mm+3mm=93mm，（3mm為零件軸向長度余量）。此時先沿Z軸正方向移動車刀160mm-90mm-2mm=68mm,即完成Z方向的對刀。完成后記下此時的位置刻度。

銑削：

1)數控銑床是數控回轉工作臺裝夾零件，零件尺寸為ф50x84.7mm 2)在數控銑削加工中，是以銑刀中心進行編程計算的，因此在對刀時，對刀尺寸應該加上對刀時使用的銑刀半徑R5和R3。對刀時可首先在刀柄上裝夾ф10mm的標準圓柱棒替代銑刀進行對刀操作，待X向對刀與Y向對刀完成后，再更換ф10mm的圓柱立銑刀進行Z向的對刀操作

3)X向對刀：首先啟動銑床主軸，銑刀左邊刃沿-X方向上接觸零件側面上部少許，此時銑刀中心在X軸方向上距零件端面距離為L=25mm+5mm+2mm(2mm為X向長度單邊余量)=32mm，即完成X方向的對刀。完成后記下此時的位置刻度

4)Y向對刀：首先啟動銑床主軸，銑刀下邊刃沿-Y方向上接觸零件側面，此時銑刀中心在Y軸方向上距零件中心距離為L=25mm+5mm+2mm(2mm為X向長度單邊余量)=32mm，即完成Y方向的對刀。完成后記下此時的位置刻度

5)Z向對刀：啟動銑床主軸，銑刀底刃沿-Z方向上接觸零件上端面，再沿Z軸正方向移動銑刀L=100mm-10mm=90mm,即完成Z方向的對刀，完成后記下此時的位置刻度 6)當使用ф6mm圓柱立銑刀時，換刀后在Z軸正方向移動ф6mm與ф10mm圓柱立銑刀的高度差，即完成了其對刀操作

7)完成上述操作，即保證車刀刀尖圓弧中心和銑刀中心置于工件加工起點。需要指出的是，由于誤差的存在，還不能保證此時的工件加工起點就是最終的工件加工起點，必須經過首件試切或粗加工后的測量尺寸，經過X方向和Z方向尺寸的相應調整，才能最終確定工件加工起點。

F.數控加工首件試切

制定完數控加工工藝并編制完程序和數控加工的對刀后要進行首件試加工。由于現場機床自身存在的誤差大小和規律各不相同，使用同一程序，實際加工尺寸可能發生較大的偏差。此時可根據實測零件尺寸結果和現場問題處理方案，對所制定的工藝以及所編制的程序進行修正和調整，直至滿足零件技術要求為止。

第二篇：數控加工工藝作業

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數控加工工藝作業

數控加工工藝作業（3）第4章 數控加工工藝基礎

一、單項選擇題：

1.D2.A3.C 4.B 5.D 6.B 7.D8.C9.D10.D

二、判斷題

1.√2.×3.√4.×5.×6.×7.×8.√ 9.×10.√

三、簡答題

1、什么叫工序和工步？劃分工序的原則是什么？

答：①.機械加工工藝過程中，一個或一組工人在一個工作地點，對一個或一組工件連續完成的那部分工藝過程，稱為工序。劃分工序的依據是工作地是否發生變化和工作是否連續。

在不改變加工表面、切削刀具和切削用量的條件下所完成的那部分工位的內容稱為工步。劃分工步的依據是加工表面和工具是否變化。工序劃分的原則

①工序集中原則：每道工序包括盡可能多的加工內容，不適合于大批量生產。

②工序分散原則：將工件的加工分散在較多的工序內進行，每道工序的加工內容很少。適合于大批量生產。

2、數控機床上加工的零件，一般按什么原則劃分工序？如何劃分？ 答：在數控機床上加工的零件，一般按工序集中原則劃分工序，劃分

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方法：

①按所用刀具劃分：以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序。

②按安裝次數劃分：以一次安裝完成的那一部分工藝過程為一道工序。

③按粗、精加工劃分：粗加工為一道工序，精加工為一道工序。

④按加工部位劃分：以完成相同型面的那一部分工藝過程為一道工序。

3、劃分加工階段目的在于是什么？ 1）、保證加工質量 2）、合理使用設備 3）、便于及時發現毛坯缺陷 4）、便于安排熱處理工序

4、什么是對刀點？對刀點位置確定的原則有哪些？

答：對刀點是數控加工時刀具相對零件運動的起點，又稱“起刀點”，也就是程序運行的起點。

對刀點確定的原則：主要是考慮對刀點在機床上對刀方便，便于觀察和檢測，編程時便于數學處理和有利于簡化編程。對刀點可選在零件或夾具上。為提高零件的加工精度，減少對刀誤差，對刀點應盡量選在零件的設計基準或工藝基準上。

5、切削加工順序安排的原則是什么？ 答：

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1）、基面先行原則 2）、先粗后精原則 3）、先主后次原則 4）、先面后孔原則

6、確定加工余量應注意哪些問題？ 答：確定加工余量應注意的問題： 1）采用最小加工余量原則。

2）余量要充分，防止因余量不足而造成廢品。3）余量中應包含熱處理引起的變形。4）大零件大余量。

5）總加工余量（毛坯余量）和工序余量要分別確定。

7、何謂加工精度？包括哪三個方面？

答：加工精度是指零件加工后的實際幾何參數（尺寸、幾何形狀和相互位置）與理想幾何參數相符合的程度，包括三個方面： ①尺寸精度； ②幾何形狀精度； ③相互位置精度。

8、何謂表面質量？包括哪些方面？

答：表面質量是指零件加工后的表層狀態，它是衡量機械加工質量的一個重要方面。表面質量包括以下幾個方面： 1）表面粗糙度。指零件表面幾何形狀誤差。2）表面波紋度。指零件表面周期性的幾何形狀誤差。

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3）冷作硬化。表層金屬因加工中塑性變形而引起的硬度提高現象。4）殘余應力。表層金屬因加工中塑性變形和金相組織的可能變化而產生的內應力。

5）表層金相組織變化。表層金屬因切削熱而引起的金相組織變化。

9、從工藝因素考慮，產生加工誤差的原因有哪些？ 答：產生加工誤差的原因可分為以下幾種： 1）加工原理誤差。2）工藝系統的幾何誤差。3）工藝系統受力變形引起的誤差。4）工藝系統受熱變形引起的誤差。5）工件內應力引起的加工誤差。5）測量誤差

10、影響表面粗糙度的工藝因素有哪些？

答：影響表面粗糙度的因素主要有工件材料、切削用量、刀具幾何參數及切削液等。

四、計算題

1、圖1所示為軸類零件圖，其內孔和外圓和各端面均已加工好，試分別計算圖示三種定位方案加工時的工序尺寸及其偏差。

圖1

答：方案一：設計基準與定位基準重合，則A1工序尺寸及其偏差為

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12±0.1 方案二：設計基準與定位基準不重合，要確定A2，則設計尺寸12±0.1是間接得到的，即為封閉環。A2基本尺寸：LA2＝8＋12＝20 0.1＝ESA2－（－0.05）得ESA2＝＋0.05mm －0.1＝EIA2－0得

EIA2＝－0.1mm

故20 mm

方案三：同上，設計尺寸12±0.1是間接得到的，即為封閉環。

A3基本尺寸：LA3＝40－8－12＝20mm ＋0.1＝0－EIA3－（－0.05）得EIA3＝－0.05mm －0.1＝－0.1－ESA3－0得

ESA3＝0mm 故A3的基本尺寸及偏差：20 mm

2、圖2所示零件，。因A3不便測量，試重新標出測量尺寸A4及其公差。

圖2 答：根據題意可知，A3是封閉環，A2和A4是增環，A1是減環，則列出尺寸鏈圖。

A4的基本尺寸

LA3＝LA4＋LA2－LA1得LA4＝LA3＋LA1－LA2

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＝20＋70－60 ＝30mm ESA3＝ESA2＋ESA4－EIA1得ESA4＝ESA3－ESA2＋EIA1

＝0.19－0＋（－0.07）

＝＋0.12mm EIA3＝EIA2＋EIA4－ESA1得EIA4＝EIA3－EIA2＋ESA1

＝0－（－0.04）＋（－0.02）

＝＋0.02mm 故A4的公差為TA4＝ESA4－EIA4＝0.12－0.02

＝0.10mm

3、圖3所示零件，鏜孔前A、B、C面已經加工好。鏜孔時，為便于裝夾，選擇A面為定位基準，并按工序尺寸L4進行加工。已知。試計算L4的尺寸及其偏差。

答：下圖為尺寸鏈圖。

經分析，列尺寸鏈如上圖，由于設計尺寸L3是本工序加工中間接得到的，即為封閉環。用箭頭表示L2、L4為增環，L1為減環。則尺寸L4的計算如下：

基本尺寸：L3＝L2＋L4－L1 得L4＝L3＋L1－L2＝100＋280－80＝

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300mm 上偏差ESL3＝ESL4＋ESL2－EIL1 得ESL4＝ESL3－ESL2＋EIL1

＝0.15－0＋0＝＋0.15mm 下偏差ESI3＝EIL4＋EIL2－ESL1 得EIL4＝EIL3－EIL2＋ESL1

＝－0.15－（－0.06）＋0.1 ＝＋0.01mm 則工序尺寸L4＝300 mm 4.如圖4所示套筒，以端面A加工缺口時，計算尺寸A3及其公差。

圖4 答：因封閉環A0為12+0.15，在極值法中，封閉環的公差等于各組成環的公差之和，而組成環A1、A2的公差之和為0.20，已經大于A0的公差0.15，所以本題求解A3及其公差應為無解。

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第三篇：數控加工工藝教學計劃

1 §1-1 2 1 §1-3 3 1 §1-4 4 2 項目一 5 2 項目一 6 2 項目一 7 3 項目二 8 3 項目二

緒論、數控加工基礎

數控機床的主要參數指標、刀具角度

切削用量、加工冷卻方法 典型數控車削零件一加工工藝分析

典型數控車削零件一加工工藝卡片編寫

典型數控車削零件一加工工藝卡片互評

典型數控車削零件二加工工藝分析

典型數控車削零件二加工工藝卡片編寫 2 2 2 2 2 2 2 2

預習下一堂課0.5h 預習下一堂課0.5h 預習下一堂課0.5h 預習下一堂課0.5h習題4、5 0.5 h ` 預習下一堂課0.5h 預習下一堂課0.5h 預習下一堂課0.5h 3 4 4 4 5 5 5 6

項目二 典型數控車削零件二加工工藝卡片互評

項目三 典型數控車削零件三加工工藝分析

項目三 典型數控車削零件三加工工藝卡片編寫

項目三 典型數控車削零件三加工工藝卡片互評

項目四 典型數控銑削零件一加工工藝分析

項目四 典型數控銑削零件一加工工藝卡片編寫

項目四 典型數控銑削零件一加工工藝卡片互評

項目五 典型數控銑削零件二加工工藝分析

2 2 2 2 2 2 2 2

預習下一堂課0.5h 4、5 0.5 h ` 預習下一堂課0.5h 預習下一堂課0.5h 預習下一堂課0.5h 預習下一堂課0.5h 預習下一堂課0.5h 預習下一堂課0.5h

習題10 11 12 13 14 15 16 6 18 6 19 7 20 7 21 7 22 8 23 8 24 8 項目五

項目五 項目六 項目六 項目六 電火花加工 電火花加工 CAPP技術

典型數控銑削零件二加工工藝卡片編寫

典型數控銑削零件二加工工藝卡片互評

典型數控銑削零件三加工工藝分析

典型數控銑削零件三加工工藝卡片編寫

典型數控銑削零件三加工工藝卡片互評

電火花加工基礎知識

電火花加工原理

CAPP技術與先進制造生產模式簡介 2 2 2 2 2 2 2 2

預習下一堂課0.5h 1、6共1 h 預習下一堂課0.5h 預習下一堂課0.5h 1、6共1 h 預習下一堂課0.5h 預習下一堂課0.5h

習題習題9 26 9 27 9 28 10

項目七

項目七 項目七 復習總結

典型電火花零件一加工工藝分析

典型電火花零件一加工工藝卡片編寫

典型電火花零件一加工工藝卡片互評 復習總結

機動 共計 2

機動4

預習下一堂課0.5h

習題1、6共1 h

第四篇：數控加工工藝教學大綱

數控技術專業（專科）

《數控加工工藝》教學大綱

（審定稿）2007年08月24日

第一部分 大 綱 說 明

一、課程性質、目的和任務

數控加工工藝是中央廣播電視大學數控技術專業的一門理論與實踐緊密結合的專業必修課，其基礎性內容以傳統機械制造工藝為基礎，密切結合數控加工的特點，是連接設計與制造的橋梁。其主要目的和任務是培養學生三種基本能力，即合理選擇刀具、夾具和量具的基本能力；合理選擇切削參數的基本能力；合理制定數控加工工藝規程的基本能力。

通過本課程的學習使學生達到既具有工程基礎又有較高的工程文化素質，既有豐富的工藝基礎知識、基本理論，又有較強的分析思維能力，能夠合理地制定中等復雜機械零件的數控加工工藝規程。

二、與相關課程的銜接、配合、分工

本課程是數控技術專業的專業必修課。本課程的先修課為機械制圖、機械制造基礎、金工實習等。

三、課程基本要求

l、理論知識要求

（1）掌握金屬切削加工的基本理論、方法和應用；了解數控加工原理方面的基本知識，掌握選擇切削參數、安排加工順序和刀具選擇的基本原則和方法。

（2）掌握六點定位的原理和定位誤差的分析計算方法，會查閱切削用量手冊和有關國家標準，養成嚴格遵守和執行有關國家標準的各項規定的良好習慣。

（3）掌握粗、精加工定位基準的選擇原則和切削加工順序安排的基本原則。

2、技能要求

（1）能夠較正確地根據零件圖選擇刀具、夾具和量具。

（2）能夠根據零件加工精度要求選擇切削參數。

(3）能夠制定不太復雜零件的數控加工刀具卡片和工序卡片。

四、課程教學要求的層次

本課程教學按以下3個層次進行要求：

1.了解：要求對有關教學內容有一般的認知。

2.理解：要求領會有關教學內容的基本概念、基本理論、基本原則。

3.掌握：要求能夠應用所學知識和方法解決工程中的實際問題。

第二部分 媒體使用與教學過程建議

一、課程教學總時數、學分數

本課程為4學分，課內學時為72學時。開設一學期。

二、教學媒體及其相互關系

本課程的教學媒體由文字教材、錄像課（IP課）和CAI課件組成。

1、文字教材

文字教材是主要的教學媒體，在全方位的體現基本教學內容的同時，要便于學習開展自學。為此，文字教材各章增加“學習目標”、“內容提要”、“小結”等導學內容。

2、錄像課（IP課）

根據教學的總體要求以及各章節的學習目標，講授重點、難點。對于綜合性的典型習題給予詳細的解析。講解過程中要注意知識的銜接并突出技能訓練的重要地位。

3、結合本課程的特點，利用計算機輔助教學手段形象、直觀、生動地表述教學內容，包括重點知識內容多角度分析與細化的講解、實驗與操作的模擬演示以及自我檢測等。其目的是配合文字教材的閱讀，為學生開展個體化，交互式學習提供幫助。

三、考核說明

考試是對教與學的重要驗收方式之一。學生必須完成必做作用和實驗、實訓后，才能參加考試?？荚嚪辖虒W大綱要求、形式多樣、突出重點、難易適中。期末考試由中央電大統一命題，并執行統一的評分標準。實驗考核由各省級電大根據中央電大制定的考核要求安排。具體考核要求見網上公布的考核說明。

四、學時分配 序號

理論教學

課程內容

課內實踐教學

課時教學方式

教學方式手段 課時數 數 手段 8 6 6 10 8 8 6 6 2

多媒體 多媒體 多媒體 多媒體 多媒體 多媒體 多媒體 多媒體 2 2 2 2 2

習題課

習題課習題課 實例分析 實例分析 實例分析 實例分析

課時

小計 10 6 8 12 10 10 8 6 2 72

備注 數控加工的切削基礎 2 數控機床刀具的選擇 3 數控加工中工件的定位與裝夾

數控加工工藝基礎 5 數控車削加工工藝 6 數控銑削加工工藝 7 加工中心的加工工藝 8 數控線切割加工工藝 9 機動 總計

第三部分 教學內容和教學要求

一、數控加工的切削基礎（10學時）

（一）目的與要求

通過學習金屬切削過程的基本理論與規律，使學生能夠正確標注刀具幾何角度及選擇刀具幾何參數。

（二）重點與難點

重點是金屬切削過程的基本理論、規律及應用；難點是刀具幾何角度的定義及標注方法，要求學生具有較強的空間想象能力。

（三）教學內容

1．數控加工工藝系統概述

2．刀具幾何角度及切削要素

3．金屬切削過程的基本理論及規律

4．金屬切削過程基本規律的應用

切屑的種類及其控制、金屬材料的切削加工性、切削用量與切削液的合理選擇。

5．刀具幾何參數的合理選擇

（四）教學要求

1．了解數控加工過程及數控加工工藝系統主要內容

2．了解切削運動的種類及其特點

3．掌握切削用量三要素的內容及其計算方法

4．掌握正交平面參考系中刀具角度的標注方法

5．理解刀具工作角度的影響因素及變化規律

6．了解切削層參數的度量方法

7．了解切削過程三個變形區的變形特點

8．理解積屑瘤的形成條件及其抑制措施

9．理解影響切削變形的因素及變化規律

10．了解切削力的來源與計算方法，理解影響切削力的因素及影響規律

11．了解切削熱的來源，理解影響切削溫度的因素及影響規律

12．了解刀具磨損的形式，理解影響刀具耐用度的因素及影響規律

13．理解切屑的種類、特點及產生條件

14．理解影響斷屑的因素及規律

15．掌握粗、精加工時切削用量的選擇原則和方法

16．了解切削液的種類及適用場合

二、數控機床刀具的選擇（6學時）

（一）目的與要求

通過學習刀具材料的種類、基本性能、可轉位刀片、代碼標記方法，能夠合理選擇數控刀具。

（二）重點與難點

重點是刀具材料的種類及其選用，難點是數控工具系統。

（三）教學內容

1．刀具材料及其選用

2．數控機床刀具的種類及其特點

3．可轉位刀片及其代碼

4．數控刀具的選擇

（四）教學要求

1．掌握常用刀具材料的種類、特點及適用場合 2．了解可轉位刀片的代碼標記方法

3．了解鏜、銑類數控工具系統的結構類型與特點

4．掌握數控刀具選擇的方法

三、數控加工中工件的定位與裝夾（8學時）

（一）目的與要求

使學生能夠運用六點定位原理和定位基準選擇原則，為零件加工時裝夾方案選擇奠定基礎；通過學習定位誤差的種類、計算方法，學會計算典型定位方式定位誤差的方法。

（二）重點與難點

重點是六點定位原理及應用、定位基準的選擇原則；難點是定位誤差的計算，特別是工序基準在定位面上時的誤差計算。

（三）教學內容

1．機床夾具概述

2．工件的定位

3．定位基準的選擇原則

4．常見定位方式與定位元件

5．定位誤差

6．工件的夾緊

7．數控機床典型夾具介紹

（四）教學要求

1．了解機床夾具的功能、種類及特點

2．掌握六點定位的基本原理，會使用六點定位原理分析零件加工應限制的自由度數

3．掌握粗、精基準的選擇原則

4．掌握常見定位方式、定位元件及所限制的自由度數

5．了解定位誤差的計算方法

6．理解夾緊裝置應具備的基本要求和夾緊力方向、作用點的選擇原則

四、數控加工工藝基礎（12學時）

（一）目的與要求

使學生能夠運用數控加工工藝分析、工藝路線設計和工序設計的基本原則與方法，為后續各章內容的學習奠定基礎。

（二）重點與難點

重點是定位與夾緊方案的確定、加工方法選擇、刀具與切削參數選擇、工序劃分；難點是加工余量、工序尺寸及其偏差的確定。

（三）教學內容

1．基本概念

2．數控加工工藝分析

3．數控加工工藝路線設計

4．數控加工工序設計

5．對刀點與換刀點的選擇

6．機械加工精度及表面質量

（四）教學要求

1．理解工序劃分的原則及其特點

2．掌握數控加工工序劃分的一般方法

3．了解常用加工方法的種類及其所能達到的加工精度、表面粗糙度

4．掌握典型工序設計的主要內容及方法

五、數控車削加工工藝（10學時）

（一）目的與要求

使學生能夠運用數控車削加工工藝路線和工序的設計方法，制訂數控車削加工工序卡片。

（二）重點與難點

重點是數控車削加工工藝路線和工序的設計；難點是車削加工中的裝刀與對刀技術。

（三）教學內容

1．數控車削加工的主要對象、工藝特點

2．數控車削加工零件的工藝性分析

3．數控車削加工工藝路線擬定

4．數控車削加工工序設計

5．數控車削加工中的裝刀與對刀技術

6．典型零件的車削加工工藝分析

（四）教學要求

1．了解數控車削加工的主要對象、數控車削加工工藝的特點及主要內容

2．掌握數控車削加工零件工藝性分析的主要內容與方法

3．掌握數控車削加工工藝路線擬定的內容及方法

4．掌握中等復雜零件的數控車削加工工序設計方法

六、數控銑削加工工藝（10學時）

（一）目的與要求

使學生能夠運用數控銑削加工工藝路線和工序的設計方法，制訂數控銑削加工工序卡片。

（二）重點與難點

重點是數控銑削加工工藝路線和工序的設計；難點是銑削加工中的裝刀與對刀技術。

（三）教學內容

1．數控銑削加工的主要對象、工藝特點

2．數控銑削加工零件的工藝性分析

3．數控銑削加工工藝路線擬定

4．數控銑削加工工序設計

5．數控銑削加工中的裝刀與對刀技術

6．典型零件的銑削加工工藝分析

（四）教學要求

1．了解數控銑削加工的主要對象、數控銑削加工工藝的特點及主要內容

2．掌握數控銑削加工零件工藝性分析的主要內容與方法

3．掌握數控銑削加工工藝路線擬定的內容及方法

4．掌握中等復雜零件的數控銑削加工工序設計

七、加工中心加工工藝(8學時）

（一）目的與要求

使學生能夠運用加工中心加工工藝路線和工序的設計方法，制訂加工中心加工工序卡片。

（二）重點與難點

重點是加工中心加工工藝路線和工序的設計；難點是刀具預調與換刀點選擇。

（三）教學內容

1．加工中心的主要加工對象、工藝特點

2．加工中心加工零件的工藝性分析

3．加工中心加工工藝路線擬定

4．加工中心加工工序設計

5．刀具預調與換刀點

6．典型零件的加工中心加工工藝分析

（四）教學要求

1．了解加工中心的主要加工對象、加工中心加工工藝的特點

2．掌握加工中心加工零件工藝性分析的主要內容與方法

3．掌握加工中心加工工藝路線擬定的內容及方法

4．掌握中等復雜零件的加工中心加工工序設計

八、數控線切割加工工藝(6學時）

（一）目的與要求

通過學習數控線切割加工的原理，能夠制訂數控線切割加工工藝。

（二）重點、難點

重點是數控線切割加工的原理、特點、應用及主要工藝指標；難點是數控線切割加工的工藝分析。

（三）教學內容

1．數控線切割加工的原理、特點、應用

2．數控線切割加工的主要工藝指標

3．數控線切割加工工藝分析

4．典型零件的加工工藝分析

（四）教學要求

1．理解數控線切割加工的原理、特點與應用領域

2．掌握數控線切割加工的主要工藝指標及影響因素

3．了解數控線切割加工工藝分析的內容及方法

第五篇：數控回轉工作臺說明書

摘 要

數控車床今后將向中高擋發展，中檔采用普及型數控刀架配套，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，預計近年來對數控刀架需求量將大大增加。但是數控回轉工作臺更有發展前途,它是一種可以實現圓周進給和分度運動的工作臺，它常被使用于臥式的鏜床和加工中心上，可提高加工效率，完成更多的工藝，它主要由原動力、齒輪傳動、蝸桿傳動、工作臺等部分組成，并可進行間隙消除和蝸輪加緊，是一種很實用的加工工具。本課題主要介紹了它的原理和機械結構的設計，并對以上部分運用AUTOCAD做圖,最后是對數控回轉工作臺提出的一點建議。

關鍵詞：數控回轉工作臺；齒輪傳動；蝸桿傳動；間隙消除；蝸輪加緊

I

Abstract Numerical control there is in the future lathe to in will develop, the middle-grade to adopt popular numerical control knife rest form a complete set, adopt the motive force type knife rest top-grandly, have such varieties as knife rest of hydraulic pressure, servo knife rest, vertical knife rest, etc.concurrently, it is estimated that it will increase to numerical control knife rest demand greatly in recent years.The development trend of the Numerical control rotary table is: With the development of numerical control lathe, numerical control knife rest begin to change one hundred sheets , electric liquid is it urge and urge direction develop while being servo to make up fast.Some originally design and is it continue electricity to use to four worker location vertical electronic machinery of knife rest mainly-exposed to control system control some designs.And use AUTOCAD to pursue to the above part, have a more ocular knowledge of electronic knife rest.The last proposition has put forward the suggestion and measure to Numerical control rotary table.Keywords:Numerical control rotary table;Gear drive;Worm drive;Gap eliminati-on;The worm gear steps up.II

目 錄

摘 要.....................................................................................................................I Abstract..................................................................................................................II 緒 論....................................................................................................................1 第1章 數控技術發展趨勢................................................................................4 1.1 性能發展方向.......................................................................................4 1.2 功能發展方向.......................................................................................5 1.3 體系結構的發展...................................................................................6 1.4 智能化新一代PCNC數控系統...........................................................7 1.5 本章小結...............................................................................................7 第2章 數控回轉工作臺的原理與及其組成..........................8 2.1 數控回轉工作臺工作的原理...............................................................8 2.2 數控回轉工作臺主要的組成部分.......................................................9 2.3本章小結.............................................................................................11 第3章 數控回轉工作臺總體結構設計..........................................................12 3.1 主要技術參數及其基本要求.............................................................12 3.1.1 技術參數..................................................................................12 3.1.2 基本要求..................................................................................12 3.2 傳動方案的確定.................................................................................12 3.2.1 傳動方案傳動時應滿足的要求..............................................12 3.2.2 傳動方案及其分析..................................................................13 3.3 步進電機的原理.................................................................................14 3.4 電液脈沖馬達的選擇及運動參數的計算.........................................15 3.4.1 確定電機轉速..........................................................................16 第4章 主要零部件的設計..............................................................................17 4.1 齒輪傳動的設計.................................................................................17 4.1.1 選擇齒輪傳動的類型..............................................................17 4.1.2 選擇材料..................................................................................17 4.1.3 按齒面接觸疲勞強度設計......................................................17 4.1.4 確定齒輪的主要參數與主要尺寸..........................................18 4.1.5 校核齒根彎曲疲勞強度..........................................................19

III

4.1.6 確定齒輪傳動精度..................................................................20 4.1.7 齒輪結構設計..........................................................................20 4.2 蝸輪及蝸桿的選用與校核.................................................................20 4.2.1 選擇蝸桿傳動類型..................................................................21 4.2.2 選擇材料..................................................................................21 4.2.3 按齒面接觸疲勞強度設計......................................................21 4.3 蝸桿與蝸輪的主要參數與幾何尺寸.................................................23 4.3.1 蝸桿..........................................................................................23 4.3.2 蝸輪..........................................................................................23 4.3.3 校核蝸輪齒根彎曲疲勞強度..................................................24 4.4 軸的校核與計算.................................................................................25 4.4.1 畫出受力簡圖..........................................................................25 4.4.2 畫出扭矩圖..............................................................................25 4.4.3

彎矩圖......................................................................................26 4.5 彎矩組合圖.........................................................................................26 4.6 根據最大危險截面處的扭矩確定最小軸徑.....................................26 4.7 齒輪上鍵的選取與校核.....................................................................26 4.8 軸承的選用.........................................................................................27 4.8.1 軸承的類型..............................................................................27 4.8.2 軸承的游隙及軸上零件的調配..............................................27 4.8.3 滾動軸承的配合......................................................................27 4.8.4滾動軸承的潤滑......................................................................27 4.8.5 滾動軸承的密封裝置..............................................................28 4.8.6 滾動軸承的壽命計算..............................................................28 4.9 本章小結.............................................................................................29 結 論..................................................................................................................30 致 謝..................................................................................................................31 參考文獻..............................................................................................................32

IV

緒 論

數控回轉工作臺是各類數控銑床和加工中心的理想配套附件。以水平方式安裝于主機工作臺面上,工作時,利用主機的控制系統或專門配套的控制系統,完成與主機相協調的各種加工的分度回轉運動。

將其安裝在機床工作臺上配置第四軸伺服電機,通過與X,Y,Z三軸的聯動來完成被加工零件上的孔,槽及特殊曲線的加工。

隨著現代加工要求的不斷曾多，現在很多的國內外的商家也都研發和生產了一些帶有回轉功能的數控機床，目前數控回轉工作臺已廣泛應用于數控機床和加工中心上。

德國生產的大部分是雙軸可傾斜式轉臺，5軸聯動使用直驅的較多，高轉速，高精度。大部分的國內外生產的數控機床都具有很精確的角度定位，正反轉的控制。

在規格上將向兩頭延伸，即開發小型和大型轉臺；在性能上將研制以鋼為材料的蝸輪，大幅度提高工作臺轉速和轉臺的承載能力；在形式上繼續研制兩軸聯動和多軸并聯回轉的數控轉臺。

在現有的三坐標聯動數控機床的工作臺上再增加一個具有兩個旋轉自由度的數控回轉工作臺，將其安裝在原有的工作臺上，與原有的工作臺成為一個整體，成為一個多自由度的回轉工作臺，即雙回轉數控工作臺。再通過對數控系統的升級，使該機床成為五坐標聯動的數控機床。這樣的雙回轉數控工作臺不僅可以沿X、Y、Z方向作平行移動，在A、B兩軸能同時運動，且能隨時停止，在A軸上能夠在一定角度內連續旋轉，在B軸上可以做360度的連續旋轉。不僅可以加工簡單的直線、斜線、圓弧，還可適應更復雜的曲面和球形零件的加工，由文獻[12,13]可知。

數控車床正向著中高擋發展，中檔采用普通型數控刀架配套，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，大部分的數控機床都是在刀架上進行了很多的改進，而在數控的工作臺上做回轉的則是很少的。

而隨著社會的不斷發展人們對加工表面的復雜性的不斷提高，對機床的要求也越來越高，所數控回轉工作臺式非常必要的。通過本次的設計可提高加工效率，完成更多的工藝，滿足更多的加工要求。為加工中遇到的問題提供了更多的解決問題的可能性，提高生產精度。

社會在不斷的進步，人們對時間的節省看的也是越來越重要，要在一定的時間創造更多的價值，對數控回轉工作臺和機床的組合的應用，可以很大程度上減少編程人員的計算時間，且機床的計算時間也會減少?；剞D工作臺可以使多個相同的部件同時加工，以減少重復裝卡重復定位，大大的減少了加工的時間。

數控回轉工作臺是落地銑鏜床，端面銑床等工作母機不可缺少的主要輔機。可用作支承工件并使其作直線或回轉等調整和進給運動，以擴大工作母機的使用性能，縮短輔助時間，廣泛適用于能源，冶金，礦山，機械，發電設備，國防等行業的機械加工。

數控回轉工作臺屬機床選購附件，可任意角度定位，與主機配合使用，能對安裝在其上的弓箭進行角度銑削、調頭鏜孔和多面加工等等。實現一次裝夾，多工序加工。

數控回轉工作臺通用性很強、應用范圍很廣的回轉工作臺而言, 它既是機床加工中一種重要的分度附件, 又是計量工作中不可缺少的角度儀器。用作加工時, 轉臺可以與普通鉆、銑床, 或者精密銑床、鑊床、磨床、座標鑊床等配用, 對鉆模、分度板、齒輪、凸輪、樣板、多面體、端齒盤, 以及航空發動機的機匣、渦輪盤、復合鉆具等等有精密角度要求的零件進行加工;用于計量時, 精密轉臺可以作為精密的角度測量儀器, 對各種有精密角度要求的零件進行檢測。轉臺在機械、航空、儀表、電子等工業系統都有廣泛的用途。轉臺的發展水平, 很大程度上標志著一個國家的工藝水平。隨著工業生產的發展和技術水平的不斷提高, 對轉臺的需要和要求也不斷提高, 技術涉獵面由最初的單純機械擴大到目前的機械、液壓、氣動、光學、電子、電磁等領域。轉臺的使用也由普通機床附件、一般的角度儀器, 擴大到與自動機床、加工中心或者三座標測量機聯用, 從而實現對復雜角度零件進行高效和精密的加工或測量。

本次畢業設計主要是解決數控回轉工作臺的工作原理和機械機構的設計與計算部分，設計思路是先原理后結構，先整體后局部，由文獻[12,13]可知。

達到綜合應用所學專業的基礎理論、基本技能和專業知識的能力，建立正確的設計思想，掌握工程設計的一般程序、規范和方法。通過畢業設計，可樹立正確的生產觀點、經濟觀點和全局觀點，實現由學生向工程技術人員的過渡。使所學的知識進一步鞏固和加深，使之系統化、綜合化。提高解決

本專業范圍內的一般工程技術問題的能力，從而擴大、深化所學的專業知識和技能。樹立做事嚴謹、嚴肅認真、一絲不茍、實事求是、刻苦鉆研、勇于探索、具有創新意識和團結協作的工作作風。

使學生進一步鞏固和加深對所學的知識，使之系統化、綜合化。

培養自己獨立工作、獨立思考和綜合運用所學知識的技能，提高 解決本專業范圍內的一般工程技術問題的能力，從而擴大、深化所學的專業知識和技能。

培養自己的設計計算、工程繪圖、實驗研究、數據處理、查閱文獻、外文資料的閱讀與翻譯、計算機應用、文字表達等基本工作實踐能力，使學生初步掌握科學研究的基本方法和思路。

數控轉臺的市場分析：隨著我國制造業的發展，加工中心將會越來越多地被要求配備第四軸或第五軸，以擴大加工范圍。估計近幾年要求配備數控轉臺的加工中心將會達到每年600臺左右。預計未來5年，雖然某些行業由于產能過剩、受到宏觀調控的影響而繼續保持著較低的行業景氣度外，部分裝備制造業將有望保持較高的增長率，特別是那些國家產業政策鼓勵振興和發展的裝備子行業。作為裝備制造業的母機，普通加工機床將獲得年均15％－20％左右的穩定增長。

第1章 數控技術發展趨勢

1.1 性能發展方向

1.高速高精高效化 速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標，由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統以及帶高分辨率絕對式檢測 元件的交流數字伺服系統，同時采取了改善機床動態、靜態特性等效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。

2.柔性化

包含兩方面：數控系統本身的柔性，數控系統采用模塊化設計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統的柔性，同一群控系統能依據不同生產流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態調整，從而最大限度地發揮群控系統的效能。3.工藝復合性和多軸

以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發展。數控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工。數控技術軸，西門子880系統控制軸數可達24軸。4.實時智能

早期的實時系統通常針對相對簡單的理想環境，其作用是如何調度任務，以確保任務在規定期限內完成。而人工智能則試圖用計算模型實現人類的各種智能行為?？茖W技術發展到今天，實時系統和人工智能相互結合，人工智能正向著具有實時響應的、更現實的領域發展，而實時系統也朝著具有智能行為的、更加復雜的應用發展，由此產生了實時智能控制這一新的領域。在數控技術領域，實時智能控制的研究和應用正沿著幾個主要分支發展：自適應控制、模糊控制、神經網絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等。例如在數控系統中配備編程專家系統、故障診斷專家系統、參數自動設定和刀具自動管理及補償等自適應調節系統，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預測和預算功能、動態前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數控系統的控制性能大大提高，從而達到最佳控制的目的。

1.2 功能發展方向

1.用戶界面圖形

用戶界面是數控系統與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當前INTERNET、虛擬現實、科學計算可視化及多媒體等技術也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態圖形顯示、圖形模擬、圖形動態跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現。

2.科學計算可視化

科學計算可視化可用于高效處理數據和解釋數據，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息?？梢暬夹g與虛擬環境技術相結合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術等，這對縮短產品設計周期、提高產品質量、降低產品成本具有重要意義。在數控技術領域，可視化技術可用于CAD/CAM，如自動編程設計、參數自動設定、刀具補償和刀具管理數據的動態處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。

3.插補和補償方式多樣

多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、樣條插補(A、B、C樣條)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統誤差補償、與速度相關的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償等。

4.內裝高性能PLC 數控系統內裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標準PLC用戶程序實例，用戶可在標準PLC用戶程序基礎上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應用程序。

5.多媒體技術應用

多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體，使計算機具有綜合處理

聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數控技術領域，應用多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監控系統和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監測等方面有著重大的應用價值。

1.3 體系結構的發展

1． 集成化

采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數控系統的集成度和軟硬件運行速度。應用FPD平板顯示技術，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優點，可實現超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術，是21世紀顯示技術的主流。應用先進封裝和互連技術，將半導體和表面安裝技術融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數量來降低產品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統的可靠性。

2.模塊化

硬件模塊化易于實現數控系統的集成化和標準化。根據不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準的系列化產品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數量的增減，構成不同檔次的數控系統。

3.網絡化

機床聯網可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯網，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。

4.通用型開放式閉環控制模式

采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結構，便于裁剪、擴展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數控系統。閉環控制模式是針對傳統的數控系統僅有的專用型單機封閉式開環控制模式提出的。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現加工過程的多目標優化，必須采用多變量的閉環控制，在實時加工過程中動態調整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態全閉環控制模式，易于將計算機實時智能技術、網絡技術、多媒體技術、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態數據管理及動態刀具補償、動態仿真等高新技術融于一體，構成嚴密的制造過程閉環控制體系，從而實現集成化、智能化、網絡化。

1.4 智能化新一代PCNC數控系統

當前開發研究適應于復雜制造過程的、具有閉環控制體系結構的、智能化新一代PCNC數控系統已成為可能。

智能化新一代PCNC數控系統將計算機智能技術、網絡技術、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態數據管理及動態刀具補償、動態仿真等高新技術融于一體，形成嚴密的制造過程閉環控制體系。

1.5 本章小結

在當今的制造業的發展中，數控的應用已是越來越廣泛了，已經成了制造業的通用加工方法。數控的引用大大的提升了產品的加工精度，社會科技進入了更高的臺階，所以我選擇數控回轉工作臺作為我畢業設計的題目，是當今社會的發展趨勢，對于我意義也是非常重要的。

第2章 數控回轉工作臺的原理與及其組成

數控機床的圓周進給由回轉工作臺完成，稱為數控機床的第四軸：回轉工作臺可以與X、Y、Z三個坐標軸聯動，從而加工出各種球、圓弧曲線等?；剞D工作臺可以實現精確的自動分度，擴大了數控機床加工范圍。

2.1 數控回轉工作臺工作的原理

數控回轉工作臺主要用于數控鏜床和銑床，其外形和通用工作臺幾乎一樣，但它的驅動是伺服系統的驅動方式。它可以與其他伺服進給軸聯動。

見圖2-1為自動換刀數控鏜床的回轉工作臺。它的進給、分度轉位和定位鎖緊都是由給定的指令進行控制的。工作臺的運功是由伺服電機，經齒輪減速后，由蝸輪蝸桿改變運動方向，最后傳遞到工作臺。

1-蝸桿；2-蝸輪；

3、4-夾緊瓦；5-小液壓缸；6-支座；7-光柵；

8、9-軸承

圖2-1 自動換刀數控鏜床的回轉工作臺

為了消除蝸桿副的傳動間隙，采用了雙螺距漸厚蝸桿，通過移動蝸桿的軸向位置宋調整間隙。這種蝸桿的左右兩側面具有不同的螺距，因此蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。但由于同一側的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的嚙合。

當工作臺靜止時，必須處于鎖緊狀態。為此，在蝸輪底部的輻射方向裝

有8對夾緊瓦，并在底座6上均布同樣數量的小液壓缸5。當小液壓缸的上腔接通壓力油時，活塞便壓向鋼球，撐開夾緊瓦，并夾緊蝸輪2。在工作臺需要回轉時，先使小液壓缸的上腔接通回油路，在彈簧的作用下，鋼球抬起，夾緊瓦將蝸輪松開。

回轉工作臺的導軌面由大型滾動軸承支承，并由圓錐滾柱軸承12及雙列向心圓柱滾子軸承11保持準確的回轉中心。數控回轉工作臺的定位精度主要取決于蝸桿副的傳動精度，因而必須采用高精度蝸桿副。在半閉環控制系統中，可以在實際測量工作臺靜態定位誤差之后，確定需要補償角度的位置和補償的值，記憶在補償回路中，由數控裝置進行誤差補償。在全閉環控制系統中，由高精度的圓光柵7發出工作臺精確到位信號，反饋給數控裝置進行控制。

回轉工作臺設有零點，當它作回零運動時，先用擋鐵壓下限位開關，使工作臺降速，然后由圓光柵或編碼器發出零位信號，使工作臺準確地停在零位。數控回轉工作臺可以作任意角度的回轉和分度，也可以作連續回轉進給運動。

其工作原理簡述：

回轉工作臺的動力源由步進電機帶動電液馬沖馬達提供，驅動圓柱齒輪傳動，帶動蝸輪蝸桿系統，使工作臺旋轉。當數控回轉工作臺接到數控系統的指令后，首先松開圓周運動部分的蝸輪夾緊裝置，松開蝸輪，然后啟動步進電機，按數控指令確定工作臺的回轉方向、回轉速度及回轉角度大小等參數。

需要說明的是，當工作靜止時必須處于鎖緊狀態，工作臺沿起圓周反向均勻分布8個加緊液壓缸進行加緊。工作臺不會轉時，加緊油缸的作用下向外運動通過夾緊塊僅僅頂在蝸輪內壁，從而鎖緊工作臺。當工作臺需要回轉時，數控系統發出指令反復上述動作，松開蝸輪，使渦輪和回轉工作臺按照控制系統的指令進行回轉運動。

2.2 數控回轉工作臺主要的組成部分

數控回轉工作臺是由步進電機帶動電液脈沖馬達作為動力源，在它的輸出軸上接聯軸器沒再接一級齒輪減速器。該數控回轉工作臺由圓柱齒輪傳動系統、蝸輪蝸桿傳動系統。

因為是蝸輪蝸桿傳動與分度，所以停位不受限，并不像端齒分度盤一樣，只能分度固定角度的整數倍（5°、10°、15°等），而且偏轉范圍較大（110°到﹣70°），能加工任何角度與任何傾斜的孔與表面。齒的側隙是靠齒輪制造和安裝的精度來保持。大齒輪的支撐軸與蝸桿軸做成一個軸，這種聯系方式能曾大連接的剛度和精度，更能減少功率的損耗，主要的部件: ●步進電動機

●電液脈沖馬達

●直齒輪的傳動系統

●蝸輪蝸桿傳動系統

●工作臺

●光柵的反饋

機床產品的很多單元都孕育在關鍵功能部件之中。在數控回轉工作臺中，其主要部件——蝸輪蝸桿調隙結構、閉環檢驗測結構、回轉部位縮緊裝置、潤滑與密封等部位均屬于關鍵部件。

調隙結構——雙螺距漸厚蝸桿介紹

在數控機床中，分度工作臺、分度工作臺都廣泛采用蝸桿蝸輪傳動輪副的齒輪側隙對其分度定位精度影響最大，因此消除蝸輪副的側隙就成為數控回轉工作臺的關鍵問題，一般在要求連續精確分度的機構中（如齒輪加工機床數控回轉工作臺等）或為了避免傳動機構承受脈動載荷（如斷續銑削）而引起扭轉振動的場合往往采用雙螺距漸厚蝸桿，以便調整嚙合側隙的最小限度。由文獻[11,13]可知。

圖2-2 雙螺距漸厚蝸桿調隙原理

雙螺距漸厚蝸桿與普通螺桿的區別：

雙螺距漸厚蝸桿齒的左、右兩側面具有不同的齒距（導程）；而同一側面的齒距（導程）則是相等的（如圖2-2所示）。雙螺距漸厚蝸桿桿副的嚙合原理與一般蝸桿副嚙合原理相同。由于蝸桿齒的左、右兩側面具有不同的齒距，即左、右兩側具有不同的模數m（m=t/π）。因而同一側面的齒距相同，故沒有破壞嚙合條件。雙螺距漸厚蝸桿傳動的公稱模數m可看成普通蝸桿副的軸向模數，一般等于左、右齒面模數的平均值，此蝸桿齒厚從頭到尾漸增厚。但由于同一側的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的嚙合。因此，可用軸向移動蝸桿的方法來消除蝸桿與渦輪的齒側隙。

如圖2-3為通用數控回轉工作臺的外部組成部分。

圖2-3 數控回轉工作臺的外形結構

2.3 本章小結

主要簡單介紹畢業設計題目（數控回轉工作臺）大體的工作原理，主要的零部件，設計背景、工作原理、設計參數也作了進一步的說明。

第3章 數控回轉工作臺總體結構設計

3.1 主要技術參數及其基本要求

3.1.1 技術參數

(1)回轉半徑：500 mm

(2)重復定位精度：0.005 mm(3)電液脈沖馬達功率：0.75kW(4)電液脈沖馬達轉速：3000 rpm(5)總傳動比：72.5

(6)最大承載重量：100kg 3.1.2 基本要求

(1)創造性的利用所需要的物理性能(2)分析原理和性能

(3)判別功能載荷及其意義(4)預測意外載荷

(5)創造有利的載荷條件

(6)提高合理的應力分布和剛度(7)重量要適宜

(8)應用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸(8)根據性能組合選擇材料

(9)零件與整體零件之間精度的進行選擇

(10)功能設計應適應制造工藝和降低成本的要求

3.2 傳動方案的確定

3.2.1 傳動方案傳動時應滿足的要求

數控回轉工作臺一般由原動機、傳動裝置和工作臺組成，傳動裝置在原動機和工作臺之間傳遞運動和動力，并可實現分度運動。在本課題中，原動機采用電液脈沖馬達，工作臺為T形槽工作臺，傳動裝置由齒輪

傳動和蝸桿傳動組成。

合理的傳動方案主要滿足以下要求： 1.機械的功能要求

應滿足工作臺的功率、轉速和運動形式的要求。2.工作條件的要求

例如工作環境、場地、工作制度等。3.工作性能要求

保證工作可靠、傳動效率高等。4.結構工藝性要求

如結構簡單、尺寸緊湊、使用維護便利、工藝性和經濟合理等。

3.2.2 傳動方案及其分析

數控回轉工作臺傳動方案為：電液脈沖馬達——齒輪傳動——蝸桿傳動——工作

該傳動方案分析如下：

齒輪傳動承受載能力較高，傳遞運動準確、平穩，傳遞 功率和圓周速度范圍很大，傳動效率高，結構緊湊。

1.蝸桿傳動特點(1)結構緊湊

傳動比大在分度機構中可達1000以上。與其他傳動形式相比，傳動比相同時，機構尺寸小，因而結構緊湊。

(2)傳動平穩

蝸桿齒是連續的螺旋齒，與蝸輪的嚙合是連續的，因此，傳動平穩，噪聲低。

(3)可以自鎖

當蝸桿的導程角小于齒輪間的當量摩擦角時，若蝸桿為主動件，機構將自鎖。這種蝸桿傳動常用于起重裝置中。

(4)效率低、制造成本較高

蝸桿傳動是，齒面上具有較大的滑動速度，摩擦磨損大，故效率約為0.7-0.8，具有自鎖的蝸桿傳動效率僅為0.4左右。為了提高減摩擦性和耐磨性，蝸輪通常采用價格較貴的有色金屬制造。

由以上分析可得：將齒輪傳動放在傳動系統的高速級，蝸桿傳動放在傳

動系統的低速級，傳動方案較合理。

同時，對于數控回轉工作臺，結構簡單，它有兩種型式：開環回轉工作臺、閉環回轉工作臺。

2.兩種型式各有特點(1)開環回轉工作臺

開環回轉工作臺和開環直線進給機構一樣，都可以用點液脈沖馬達、功率步進電機來驅動。

(2)閉環回轉工作臺

閉環回轉工作臺和開環回轉工作臺大致相同，其區別在于：閉環回轉工作臺有轉動角度的測量元件（圓光柵）。所測量的結果經反饋與指令值進行比較，按閉環原理進行工作，使轉臺分度定位精度更高。

3.3 步進電機的原理

步進電機是一種能將數字輸入脈沖轉換成旋轉或直線增量運動的電磁執行元件。每輸入一個脈沖電機轉軸步進一個步距角增量。電機總的回轉角與輸入脈沖數成正比例，相應的轉速取決于輸入脈沖頻率。

步進電機是機電一體化產品中關鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進電機慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點。廣泛應用于機電一體化產品中，如：數控機床、包裝機械、計算機外圍設備、復印機、傳真機等。

選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。而在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統的負載轉矩，電機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內。一般地說，最大靜力矩Mjmax大的電機，負載力矩大。

選擇步進電機時，應使步距角和機械系統匹配，這樣可以得到機床所需的脈沖當量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當量，一是可以改變絲桿的導程，二是可以通過步進電機的細分驅動來完成。但細分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機的固有特性所決定。

選擇功率步進電機時，應當估算機械負載的負載慣量和機床要求的啟動頻率，使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配,還有一定的余量，使之最高速連續工作頻率能滿足機床快速移動的需要。

3.4 電液脈沖馬達的選擇及運動參數的計算

許多機械加工需要微量進給。要實現微量進給，步進電機、直流伺服交流伺服電機都可作為驅動元件。對于后兩者，必須使用精密的傳感器并構成閉環系統，才能實現微量進給。在閉環系統中，廣泛采用電液脈沖馬達作為執行單元。這是因為電液脈沖馬達具有以下優點：

●直接采用數字量進行控制;●轉動慣量小，啟動、停止方便； ●成本低；

●無誤差積累； ●定位準確；

●低頻率特性比較好； ●調速范圍較寬；

采用電液脈沖馬達為驅動單元，其機構也比較簡單，主要是變速齒輪副、滾珠絲杠副，以克服爬行和間隙等不足。通常步進電機每加一個脈沖轉過一個脈沖當量；但由于其脈沖當量一般較大，如0.01mm，在數控系統中為了保證加工精度，廣泛采用電液脈沖馬達的細分驅動技術。

1.電液脈沖馬達電機的選擇

按照工作要求和條件選Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電機。

2.選擇電液脈沖馬達的額定功率

馬達的額定功率應等于或稍大于工作要求的功率。額定功率小于工作要求，則不能保證工作機器正常工作，或使馬達長期過載、發熱大而過早損壞；額定功率過大，則馬達價格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪費。

工作所需功率為：

FVPw=wwkW

1000?wTnwPw= kW

9950?w式中T=150N·M, nw=36r/min,電機工作效率ηw=0.97，代入上式得

150×36Pw= =0.56 kW

9950×0.97

電機所需的輸出功率為：P0=

Pw?

式中 η為電機至工作臺主動軸之間的總效率。

由文獻[1]可知表2.4查得：

齒輪傳動的效率為ηw=0.97；

對滾動軸承的效率為ηw=0.99；

蝸桿傳動的效率為ηw=0.8。

因此，η=η1·η23·η3=0.97×0.993×0.8=0.75

P0.56P0=w?=0.747 KW

?0.75一般電機的額定功率：

Pm=(1-1.3)P0=(1-1.3)×0.747=0.747-0.97KW

由文獻[1]可知，表2.1取

電機額定功率為：Pm=0.75 KW

3.4.1 確定電機轉速

由文獻[1]可知，表2.5推薦的各種機構傳動范圍為，?。?齒輪傳動比：3-5，蝸桿傳動比：15-32，則總的傳動范圍為：

i=i1×i2=3×15-5×32=45-160 電機轉速的范圍為：

N= i×nw=(45-160)×36=1620-5760 r/min

為降低電機的重量和價格，由文獻[5]可知，表2.1中選取常用的同步轉速為3000r/min的Y系列電機，型號為Y801-2，其滿載轉速nm=3000r/min,此外，電機的安裝和外形尺寸可查表2.2。

第4章 主要零部件的設計

4.1 齒輪傳動的設計

采用直齒輪傳動結構見圖4-1所示。

1-小齒輪；2-大齒輪

圖4-1 直齒輪傳動

由于前述所選電機可知T=2.39N·M，傳動比設定為i=3，效率η=0.97工作日安排每年300工作日計，壽命為10年。

4.1.1 選擇齒輪傳動的類型

根據GB/T10085—1988的推薦，采用直齒輪傳動的形式，由文獻[3]可知。

4.1.2 選擇材料

考慮到齒輪傳動效率不大，速度只是中等，故蝸桿用45號鋼；為達到更高的效率和更好的耐磨性，要求齒輪面，硬度為45-55HRC。

4.1.3 按齒面接觸疲勞強度設計

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。設計公式：

2KT1u?1ZHZE ??Φdu[σd]式中 T1——齒輪的傳動轉矩，N·M；

K——載荷系數； Φd——齒寬系數； u——傳動比； ZH——區域系數；

ZE——材料的彈性影響系數；

[σH] ——接觸疲勞許用應力，Mpa。1.齒輪傳遞轉矩T1

d3?39.55?106?P9.55?106?0.751M T1???2.39N·N130002.載荷系數K

由文獻[1]可知，因載荷平穩，取K=1.2 3.齒寬系數Φd

取Φd =1.0（由文獻[1]可知 表7-12)4.接觸疲勞許用應力[σH]：

[σH] =[σH2] =220Mpa(由文獻[1]可知 圖7.23)5.傳動比u u=3

6.區域系數ZH ZH=2.5 7.材料的彈性影響系數ZE ZE=189.8MPa

將以上參數代入公式

2?1.2?2.39?u?1?2.5?189.8 d1??u220

d1?32.88mm

4.1.4 確定齒輪的主要參數與主要尺寸

1.齒數z

取Z1=22，則Z2=i×Z1=3×22=66,取Z2=66

2.模數m

d32.88m?1?=1.49mm,取標準值m=1.5

Z1223.中心距a

1標準中心距 a=m(Z1+Z2)=60.5mm

24.其他主要尺寸

分度圓直徑：d1=mZ1=1.5×22=33mm

d2=mZ2=1.5×66=99mm

齒頂圓直徑：da1=d1+2m=33+2×1.5=36mm，da2=d2+2m=99+2×1.5=102mm

齒寬：b=Φd ·d1=0.6×33=19.8mm 取b2=b1+(5-10)=25-30mm 取b1=30mm

4.1.5 校核齒根彎曲疲勞強度

設計公式：

σF?KFtYFaYSa?[σF] bm

式中 K——載荷系數；

Ft——齒輪所所受的圓周力，N； YFa1——齒形系數； YSa——應力校正系數； b——齒寬，mm； m——模數；

[σF]——彎曲疲勞許用應力，N。

復合齒形系數Ys：

由x=0（標準齒輪）及Z1、Z2查圖6-29，由參考文獻[1]得 小齒輪

YFS1=4.12 大齒輪 YFS2=3.96 則

2KT1YFS12?1.2?2.39?103?4.12?f1???74.6Mpa＜[σF1] bmd19.8?1.5?331?f1YFS174.6?3.96?f1???71.70Mpa＜[σF2]

YFS14.12彎曲強度足夠。

4.1.6 確定齒輪傳動精度

輪圓周速度

d1nπ3.14?72.5?970v???3.68m/s 60?1000600?1000由由文獻[3]可知，表6-4確定第Ⅱ公差組為8級。第Ⅰ、Ⅱ公差組也定為8級，齒厚偏差選HK

4.1.7 齒輪結構設計

小齒輪

da1 =33mm 采用實心式齒輪 大齒輪

da2 =99mm 采用腹板式齒輪

4.2 蝸輪及蝸桿的選用與校核

為了將軸的轉動的方向改變，在這一傳動的過程中采用蝸輪蝸桿的傳動，方法如圖4-2所示。蝸輪蝸桿的傳動部僅僅能夠改變軸的旋轉方向，而且具有方向自鎖的功能。傳遞運動也非常的平穩。

1-蝸輪

2-蝸桿

圖4-2 蝸輪蝸桿的傳動

由于前述所選電機可知T=6.93N·M傳動比設定為i=27.5，效率η=0.8工作日安排每年300工作日計，壽命為10年。

4.2.1 選擇蝸桿傳動類型

根據GB/T10085—1988的推薦，采用漸開線蝸桿。由文獻[3]可知。

4.2.2 選擇材料

考慮到蝸桿傳動效率不大，速度只是中等，故蝸桿用45號鋼；為達到更高的效率和更好的耐磨性，要求蝸桿螺旋齒面淬火，硬度為45-55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬鑄造。為了節約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。

4.2.3 按齒面接觸疲勞強度設計

根據閉式蝸桿傳動的設計準則，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。

傳動中心距：

a?3KT2(ZEZ?[?H])2

式中 [σH] ——許用接觸應力，N；

Zρ——圓柱蝸桿傳動的接觸系數； ZE——材料的彈性系數； K——計算系數；

T2——作用在蝸輪上的轉矩，N·M。1.在蝸輪上的轉距T2 按Z1=2；估取效率η=0.8 則 T2=T·η·i=153.4N·M 2.載荷系數K

因工作載荷較穩定，故取載荷分布不均系數Kβ=1； 由使用系數KA表從而選,取KA=1.15；

由于轉速不高，沖擊不大，可取動載系數KV=1.1； 則 K=KA·Kβ·KV=1×1.15×1.1=1.265≈1.27 3.確定彈性影響系數ZE

選用的鑄錫磷青銅蝸輪和蝸桿相配。4.確定接觸系數Zρ

d先假設蝸桿分度圓直徑d1和傳動中心距a的比值1=0.30，由參考文獻[1]

a圖8.12查出Zρ=3.12

5.確定許用應力[σH]

根據蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度大于45HRC，從由文獻[1]可知，表8-7可查得蝸輪的基本許用應力[σH]=268MPA。

因為電動刀架中蝸輪蝸桿的傳動為間隙性的，故初步定位、其壽命系數為KHN=0.92，則

[σH]= KHN[σH]=0.92×268=246.56≈247Mpa

6.計算中心距a

a≧

3160×2.7

1.27×3538.2×(247)2 =24mm 取中心距：a=50mm，m=1.25mm，蝸桿分度圓直徑：d1=22.4mm，這時=0.448，從而可查得接觸系數=2.72＜Zρ，因此以上計算結果可用。

4.3 蝸桿與蝸輪的主要參數與幾何尺寸

4.3.1 蝸桿

1.直徑系數

q=17.92；

2.分度圓直徑 d1=22.4mm； 3.蝸桿頭數 Z1=1；

4.分度圓導程角 γ=3°11′38″ 5.蝸桿軸向齒距 PA==3.94mm； 6.蝸桿齒頂圓直徑 da1=d1+2ha*·m=32.2 7.蝸桿軸向齒厚

1Sa??1.97mm

2?m4.3.2 蝸輪

1.蝸輪齒數 Z2 =62；

2.變位系數 Χ=0；

3.驗算傳動比

Z62i?2??62 Z1123

4.這是傳動比誤差為

（62-60）/60=2/60=0.033=3.3%

5.蝸輪分度圓直徑 d2=mz2=1.25×62=77.5mm

6.蝸輪喉圓直徑 da2=d2+2ha2=93.5 7.蝸輪喉母圓直徑

rg2=a﹣0.5 da2 =50-0.5×93.5=3.25

4.3.3 校核蝸輪齒根彎曲疲勞強度 計算公式：

1.53?KT2YFa2Y??[?F] d1d2m式中 [σF] ——蝸輪的許用彎曲應力，N；

YFa2——齒形系數； Yβ——螺旋角系數； K——載荷系數；

T2——蝸輪上的轉矩，N·M； m——模數；

d1——蝸桿上分度圓的直徑，mm； d2——蝸輪分度圓直徑，mm。1.當量齒數Zν2

Z262ZV2???62 33COS3.18?COS3.18?2.齒形系數YFa2

根據Χ2=0，ZV2=62，可查得齒形系數YFa2=2.31，3.螺旋角系數Yβ

?Y??1??0.9773

140?4.許用彎曲應力[σF] [σF]= [σH] ′KFN

[σF]=56×0.72=40.32MPa ?F?24

1.53×1.27×1704045×155×2.5

=4.29MPa

所以彎曲強度是滿足要求的。[σH] ′=4.4 軸的校核與計算

4.4.1 畫出受力簡圖

圖3-1 受力簡圖

計算出：R1=46.6N R2=26.2N

4.4.2 畫出扭矩圖

T=η·i·T電機

=0.36×60×0.98 =21.2 N·M

圖3-2 扭矩圖

4.4.3 彎矩圖

M=72.8×180×10-3

=13.1N.圖3-3 彎矩圖

4.5 彎矩組合圖

由此可知軸的最大危險截面所在。組合彎矩 M′ ?M2?﹙aT﹚4.6 根據最大危險截面處的扭矩確定最小軸徑

設計公式：

M2?(aT)2?ca??[??1]

W扭轉切應力為脈動循環變應力，取a=0.6，由文獻[2]可知?？箯澖孛嫦禂礧=0.1d3

根據各個零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及小

4.7 齒輪上鍵的選取與校核

1.取鍵連接的類型好尺寸

因其軸上鍵的作用是傳遞扭矩，應用平鍵連接就可以了。在此用平鍵。由資料可查出鍵的截面尺寸為：寬度b=5mm，高度h=5mm，由連軸器的寬度并參考鍵的長度系列，從而取鍵長L=10mm。

2.鍵連接的強度

鍵、軸和連軸器的材料都是鋼，因而可查得許用擠壓力[σp]= 50～60MPa，取其平均值[σp]=135MPa。

鍵的工作長度l=L-b=10-5=5mm，鍵與連軸器的鍵槽的接觸高度k=0.5h=2.5mm，從而可得：σp=2000T/(kld)=127≤[σp]

可見滿足要求.此鍵的標記為：鍵B5×10 GB/T1096—1979。由文獻[3]可知。

4.8 軸承的選用

滾動軸承是現代機器中廣泛應用的部件之一。它是依靠主要元件的滾動接觸來支撐轉動零件的。與滑動軸承相比，滾動軸承摩擦力小，功率消耗少，啟動容易等優點。并且常用的滾動軸承絕大多數已經標準化，因此使用滾動軸承時，只要根據具體工作條件正確選擇軸承的類型和尺寸。驗算軸承的承載能力。以及與軸承的安裝、調整、潤滑、密封等有關的“軸承裝置設計”問題。

4.8.1 軸承的類型

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，因此選用調心性能比較好的圓錐滾子軸承。此類軸承可以同時承受徑向載荷及軸向載荷，外圈可分離，安裝時可調整軸承的游隙。其機構代碼為3000，然后根據安裝尺寸和使用壽命選出軸承的型號為：30208。

4.8.2 軸承的游隙及軸上零件的調配

軸承的游隙和欲緊時靠端蓋下的墊片來調整的，這樣比較方便。

4.8.3 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，軸承內孔于軸的配合采用基孔制，即以軸承內孔的尺寸為基準；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。

4.8.4 滾動軸承的潤滑

考慮到電動刀架工作時轉速很高，并且是不間斷工作，溫度也很高。故采用油潤滑，轉速越高，應采用粘度越低的潤滑油；載荷越大，應選

用粘度越高的。

4.8.5 滾動軸承的密封裝置

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，并阻止潤滑劑流失而設置的。密封裝置可分為接觸式及非接觸式兩大類。此處，采用接觸式密封，唇形密封圈。

唇形密封圈靠彎折了的橡膠的彈性力和附加的環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；如果主要是為了防止外物浸入，密封唇應朝外。

4.8.6 滾動軸承的壽命計算

計算公式：

?16667??ftC? Lh??n??fpP?ε式中 n——軸承的轉速，r/min；

ft——溫度系數； fp——載荷系數；

ε——軸承的壽命指數；

P——軸承所受的當量動負荷，N； C——軸承的基本額定動負荷，kN。1.軸承的基本額定動負荷C 由參考文獻[6]附表9-4 C=63.0kN 2.軸承所受的當量動負荷P P=8877.66N 3.軸承的壽命指數ε 滾子軸承的ε=10/3 4.載荷系數fp

取fp=1.0—1.2（由文獻[1]可知 表11-7)5.溫度系數ft

取ft=1（由文獻[1]可知 表11-8)6.軸承的轉速n n=1000r/min Lh?16667?1?63???1000?1?8877.66?103?5500h

4.9 本章小結

對數控回轉工作臺的主要零件及傳動系統的零件進行設計 選型 零件校核，按照機械設計一書進行設計，完成機械部分。

結 論

今年來隨著我國國民經濟的迅速發展和國防建設的需要，對高檔數控機床提出了急迫的大量的需求。機床制造業是一國工業的奠基石，它為新技術、新產品的開發和現代工業生產提供重要的手段，是不可或缺的戰略性產業。即使是發達工業化國家，也無不高度重視。機床是一個國家制造業水平的象征，代表機床制造業最高境界的則是五軸聯動數控機床系統。從某種意義上說，五軸聯動數控機床反應了一個國家工業發展的水平狀況。

但由于五軸聯動數控機床系統價格十分昂貴，加之NC程序制作較難，使五軸系統難以“平民”化。所以通過數控回轉工作臺和三軸聯動的數控銑床的連用，實現同時的控制即能實現五軸聯動。這樣即可減少固定資產的無形磨損，又避免購置新機的大量資金投入。

數控回轉工作臺的功用：

第一，使工作臺進行圓周進給完成切削運動；第二，使工作臺進行分度工作。它按照系統的命令，在需要時完成工作。

致 謝

本次畢業設計之所以能夠按時按要求順利完成，其中有老師和同學給予了莫大的支持和鼓勵。

首先是蘆老師，是他為我們畢業設計提供里大量的技術幫助，為我們安排設計進程，提供設計資料，并在課余時間為我們分析和講解設計要點，使我更有信心和動力。

其次要感謝我的同學，他們很熱心和無私，他們在我需要幫助之時伸出了援助之手，有了他們的關心和支持，畢業設計雖苦但感覺很快樂。

最后感謝我的知道老師們，他們為我提供了這次機會，沒有他的指導，我也許不做畢業設計，就不會學到這么多的知識。

在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意。

總之沒有他們，就沒這么完整和全面的畢業設計，所以要再次對他們說一次——謝謝你們！

參考文獻 門艷忠.機械設計[M].北京：北京大學出版社 ,2010 8.2 何銘新，錢可強.機械制圖[M].第五版.北京：高等教育出版社，2004 1.3 劉鴻文.材料力學[M].第四版.北京：高等教育出版社，2004:180-181.4 左鍵民.液壓與氣壓傳動[M].第四版.北京：機械工業出版社，2009 1.5 全國數控培訓網絡天津分中心.數控編程[M].北京：機械工業出版，1997.6 戴曙等.金屬切削機床[M].北京：機械工業出版，1995.7 金屬切削機床設計[M].機械工業出版社.8 機械設計計算手冊.機械工業出版社.9 大連組合機床所.組合機床設計手冊.機械工業出版社.10上海紡織工學院等.金屬切削機床圖冊.上?？萍汲霭嫔?11 崔旭芳，周英.數控回轉工作臺的原理和設計[J].磚瓦，2008（6）：51-52 12 孫德州.采用雙楔環—鋼球定位的新型回轉工作臺[J].組合機床與自動化技術,2005（4）：22-23.伍利群.齒輪傳動間隙的消除辦法[J]，機床與液壓，2005（5）：596-599.14 MAKEOMN PA,LOXHAMJ.Some aspects of the design of high precision measuring measuring machines [J]Annal of the CIRP，1973,22（1）139-141.15 Donald H，Baker MP，computer Graphics[M]2nded Upper Saddled River:Prentice Hall,1997(3)10-11.16 ABELE E,ALTNTAS Y,BRECHER C.Machine tool spindle units[J]CIRP Annals –Manufacturing Technology，2010,59（2）：7881-802.32