浅谈数控回转工作台的结构设计

浅谈数控回转工作台的结构设计

安徽工程大学机电学院

本科毕业设计(论文)开题报告

题目: 数控回转工作台的结构设计

课 题 类 型： 设计□ 实验研究□ 论文□

学 生 姓 名： 吴明忠

学 号： 3080101118

专 业 班 级： 机械2074班

教 学 单 位： 机械与汽车工程学院

指 导 教 师： 王海

开 题 时 间： 2020年3月12日

2020 年3月12日

一、毕业设计内容及研究意义

本次设计任务是设计出数控回转工作台：1.数控工作台的总体设计，2.数控工作台的机械结构设计，3.三维工作台的理论分析，4.数控工作台的有限元分析。第一应该了解所加工零件的差不多情形，数控回转工作台要紧用于数控镗床和铣床，其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式。它能够与其他伺服进给轴联动。数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称为数控机床的第四轴：回转工作台能够与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲线等。回转工作台能够实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范畴。

本课题属于导师科研课题的部分内容， 关于培养学生电路设计、机械计，三维CAD等工程实践能力具有重要意义。在实际中工作台在机床上是必不可的部件，工作台的自动化能大大减少劳动强度，提高劳动生产率。数控回转工作台是落地铣镗床，端面铣床等工作母机不可缺少的要紧辅机。可用于支撑工件并使其作直线或回转等调整或进给运动，以扩大工作母机的使用性能，缩短辅助时刻，广泛应用于能源，冶金，矿山，机械，发电设备，国防等行业的机械加工。

二、毕业设计的研究现状和进展趋势

1、研究现状

一个国家的繁荣与其先进制造业紧密相关，然而制造是离不开先进机器作为辅助，机床包括床身、立柱、工作台、进给机构等机械部件。工作台作为数控机床的重要组成部分，也是阻碍加工精度的重要组成环节。从一开始为了满足加工简单的零件而设计的直线运动的X—Y工作台，到现在为了实现多工位加工而制造的分度工作台和回转工作台等。为了满足现代制造业的进展，也为了环境的要求，一作台的驱动装置从原先的机械驱动变为液旅驱动，现在更多的采纳了气动装置，更好的爱护了环境，节约了资源。由于工作台是一台机床的关键配套部件，因此世界各国都有对其进行研究，我国在工作台的研究开发方面也取得了长足的进步。

目前工作台的种类繁多，传统的工作台只能安装在某一指定机床上，相伴着科技的与时俱进，它们的功能也由传统单一性向现代的多功能性方向进展，现在一些工作台，它不仅能够安装在钻床上，还能够安装在铣床和镗床等机床上。同时目前部分工作台还能够作为机床的第四回转轴，大大提高了机床的性能。例如：我国生产机床工作台的公司之一的烟台恒力数控机床附件生产的HLTK14系列数控可倾回转工作台〔见以下图〕，它能够实现用于数控机床和加工中心机床上，可利用原机床的两个操纵坐标操纵转台的回转和倾斜，也可 直截了当利用本转台配套的数控装置与机床联接完成所需的工作循环。它能够完成任意角度的孔、槽、平面类机械加工，以及曲线、凸轮等的加工，并可达到较高的精度。另外也可用于非数控钻、铣、镗类机床上，独立完成等分和不等分的角度分度工作。国外工作台的功能与我国所生产的工作台功能差不多相似，然而在其精度方面，国外的一些公司所生产的工作台要略高于我国所生产的工作台。因此我国与国外相比，依旧有一定的差距，因此我们要借助时代的步伐，与时俱进，开拓创新，使我国成为具有领先技术的综合性强国。

2、进展趋势

数控车床今后将向中高挡进展，中档采纳普及型数控刀架配套，高级采纳动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，估量近年来对数控刀架需求量将大大增长。然数控回转工作台更有进展前途,它是一种能够实现圆周进给和分度运动的工作台，它常被应用于卧式的镗床和加工中心上，可前进加工效率，完成更多的工艺，它重要由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作台等部分组成，并可进行间隙打消和蜗轮加紧，是一种专门有用的加工工具。

目前数控回转工作台已广泛应用于数控机床和加工中心上，它的总的进展趋势是：

1．在规格上将向两头延伸，即开发小型和大型转台；

2．在性能上将研制以钢为材料的蜗轮，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力；

3．在形式上连续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。

数控转台的市场分析：随着我国制造业的进展，加工中心将会越来越多地被要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范畴。估量近几年要求配备数控转台的加工中心将会达到每年600台左右。

估量以后5年，尽管某些行业由于产能过剩、受到宏观调控的阻碍而连续保持着较低的行业景气度外，部分装备制造业将有望保持较高的增长率，专门是那些国家产业政策鼓舞振兴和进展的装备子行业。作为装备制造业的母机，一般工机床将获得年均15％－20％左右的稳固增长。

随着数控功能部件的进展，周密回转工作台对功能部件的依靠性越来越大。从某种程度上讲，功能部件的进展水平代表了主机的进展水平，其可靠性、先进性尤为突出。

周密回转工作台球面蜗轮副具有瞬时多齿接触、磨损小、精度保持持久等优点。而且采纳球面蜗轮副后，转台承载能力提高3倍以上。该设备采纳气压制动，制动迅速、可靠、耐重切削。其密封采纳国外先进公司的产品，防渗漏性能优异。采纳高周密轴承，精度保持性能好。数控机床功能部件的产品水平与10年前相比，有了专门大的提高。通过近20年的进展，数控分度头、数控刀架产品的品种不断完善，要紧性能和可靠性有较大提高。数控刀架、数控转台、数控分度头已能满足中低档数控机床的配套需求。同时也要认识大，为高档数控机床配套的数控附件产品，与国外产品比还有一定差距。

数控回转工作台行业的进展，依靠于行业技术水平和创新能力的提高，依靠于机床的数控化和产品快速的升级换代，依靠于制造业从刚性自动化向柔性自动化方向转变这一社会需求，由于我国机床附件厂资金紧张，造成技术创新和技术改造的力度不大，使附件水平的进展严峻滞后，成为制约民族机床工业进展的瓶颈。国产回转工作台配套件在产品质量、性能、结构创新、品牌信誉、外观造型、精度稳固性等方面与发达国家相比都存在一定的差距，但在产品的价格、交货期和售后服务上占有较大的优势。

三、毕业设计研究方案及工作打算

1、研究方案

本课题是对数控机床回转台的设计。总体设计方案确实是针对数控回转工作台，在选定工艺和结构方案基础上进行方案设计。成果包括：数控纳米工作台装配图一套和数控纳米工作台装配图一套。然后可进行实物工作台的制造、实验及评判。依照实物样机的评判结果进行修改设计，最终完成产品的定型设计。

2、工作难点与重点

本次工作的重点是要了解工作台的内部结构和工作原理。设计过程中要保证结构的合理性和考虑各个部件的性能寿命等问题，在保证正常情形下满足机床传递动力要求，满足机床工作性能要求，满足产品设计经济性要求，调整修理方便，结构简单、合理，便于加工和装配，防护性能好，使用寿命长。而且要保证抗振性好，可不能因摩擦自振而引起传动件的抖动或冲击噪声，有做够的刚度。

本次工作的难点：分度工作台、数控回转工作台都广泛采纳涡杆涡轮传动。涡轮副的啮合侧隙对其分度定位精度阻碍最大, 因此排除涡轮副的侧隙就成为数控回转工作台的关键问题。一样在要求连续精确分度的机构中(如齿轮加工机床、数控三维, l回转工作台等)或为了幸免传动机构因承担脉动载荷(如断续铣削)而引起扭转振动的场合往往采纳双螺距渐厚涡杆, 以便调整啮合侧隙到最小限度。

3、 采纳的途径

查阅相关书籍，请教老师，到工厂进行实际操作，网上查阅相关资料等。

3、工作打算

起止日期

〔日/月〕 周次 内 容 进 程 备 注

2.18-3.12 1-2 查找相关的资料及参考文献，开题 3.13-3.19 3 数控工作台的总体设计

3.20-3.26 4-5 数控工作台的机械结构设计

3.27-4.2 6-7 三维工作台的理论分析

4.3-4.9 8 数控工作台的有限元分析

4.10-4.16 9-10 数控纳米工作台装配图

4.17-4.23 11 数控回转台的三维装配图光盘

5.8-5.14 12-13 论文撰写时期

5.15-5.28 14 交由指导老师初步批阅

5.29-6.4 15 论文的提交及审核

6.5-6.11 16 毕业答辩

四、要紧参考文献

[1]谢红, 高健.夹具式数控回转工作台的设计.1.同济大学 机械系， 上海市200092; 2.��上海建筑科学研究

[2] 韩文渊. 数控回转工作台. 上海第三机床厂设计一科

[3] 孙岗存、袁丽 数控回转工作台的设计研究 沈阳机床股份, 辽宁沈阳

[4] 崔旭芳、周英 数控回转工作台的原理和设计 燕山大学连续教育学院,

河北秦皇岛

[5] 杨克冲. 数控机床电气操纵. 武汉：华中科技大学出版社.

[6] 王永青、王春、林乐忠 周密数控回转工作台位置操纵的研究 大连理工大学机械工程学院, 大连

[7] 张文博、高秀峰、于春明 几种数控机床回转进给机构的传动形式 沈阳机床( 集团) 设计研究院, ��辽宁沈.阳􀀁�

[8] 刘书华. 数控机床与编程.北京：机械工业出版社.

[9] 吴宗泽. «简明机械零件设计手册».中国电力出版社.

[10] 张建纲、胡大泽主编.«数控技术».武汉.华中科技大学出版社.

指导教师意见

签名：

月 日

教研室意见