工作台设计(1).ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,西安交通大学 先进制造技术研究所,工作台设计,工作台的设计,一、工作台的概述和功能,二、工作台的设计流程,三、工作台设计举例,一、工作台的概述和功能,工作台,：,支撑工件通过传动机构完成相应的回转、直线曲线、角度分度等运动，并配有夹紧装置。,功能：,支撑工件 传递运动 定位基准,功能要求：,尺寸容量,形体尺寸应能容纳加工零件的,最大轮廓尺寸,性能要求,静刚度要高 动刚度要好,温度分布均匀,受力合理 耐磨性好,二、设计流程,不同加工形式工作台分类,根据零件选参数,支撑机构,传动形式（消隙机构）,润滑密封装置,定位结构,计算校核,2.1,工作台的形式,根据机床的不同，工作台有三种外型,方形工作台,:,工作面上可加工,V,形，,T,形,U,型槽和圆孔，,长孔等,.,一般适用于镗床 钻床 铣床,转台 ：,适用于磨床 立式车床 专用机床等,移动转台：,适用于镗铣加工中心等,二、设计流程,根据加工形式选型,确定工作台的参数,支撑结构,传动形式（消隙机构）,润滑密封装置,定位结构,计算校核,2.2,工作台参数,HTK160 x180,面积,mm,1600,1800,承重,kg,10000,行程,mm,2000(,选项,1000,3000,4000),转数,r/min,1,移动速度,mm/min,1-6000,定位精度,mm,0.026,B(4,90,),18(4),重复定位精度,mm,0.015,B(4,90,),10(4),外形尺寸,mm,5000,2300,1110,重量,kg,13000,技术参数：,承载、尺寸、行程、转速、定位精度、移动速度,二、设计流程,根据加工形式选型,确定工作台的参数,支撑结构,传动形式（消隙机构）,润滑密封装置,定位结构,计算校核,2.4,支撑结构,台面材料：,以大型和重型化为目标的机床，材料的,力学性能,起着决定性的作用；以超速、超精加工为目标的现代化数控机床，其结构材料还要求具备高的,减震性、热稳定性和抗腐性,等综合的性能。,灰铸铁材料,易于铸造，且切削加工性好，,制造成本低，并具有良好的耐磨性和减,震性，是传动的机床结构材料,2.4,支撑结构,台面结构,要求：布局合理 高刚度,2.4,支撑结构,台面结构设计,此种工作台采用厚壁及环形和辐射形的加强筋组合的,高刚性结构设计，工作台回转运动导轨与滑座对,应有四圈圆环导轨面，支承面积大，支承刚度高。,基于圆形工作台设计，其台面上的,T,型槽也采用,等角度放射式布置，放射,T,型槽布置与工作台内,部布筋的布置设计上也采用对应的方式，保证在,工作台上进行工件装夹时具备较好抗拉强度和高刚性。,2.4,支撑结构,静压支撑（辅助支撑）,工作原理与静压轴承相同。将具有一定压力的润滑油，经节流器输入到导轨面上的油腔，即可形成承载油膜，使导轨面之间处于,纯液体摩擦状态。,优点,：导轨运动速度和载荷的变化对,油膜厚度的影响很小；液体摩擦，摩擦,系数仅为,0.005,左右，油膜抗振性好。,2.4,支撑结构,滚动支撑（辅助支撑）,在静、动导轨面之间放置,滚动体如滚珠、滚柱、滚针或滚动导轨块,，组成滚动导轨。,优点：摩擦因数小,磨损小 具有较高的重复定位精度 润滑系统简单,缺点：,抗振性差 结构复杂 成本较高,二、设计流程,根据加工形式选型,确定工作台的参数,支撑机构,传动形式（消隙机构）,润滑密封装置,分度定位结构,计算校核,2.3,分度定位机构,分度工作台：,分度工作台的功用只是将工件转位换面，和自动换刀装置配合使用，实现工件一次安装能完成几个面的多种工序，提高工作效率,.,分度工作台的分度精度要求较高（普通级,10,精密级,5,高精密级,3,）,常用的定位元件有插销定位、反靠定位、齿盘定位和钢球定位等几种。,齿盘可承受很大的外载，定位刚度高，精度保持性好。,数控回转工作台：,除了分度和转位的功能之外，还能实现数控圆周进给运动。,常用有转动角度的,测量元件,(,圆光栅或圆感应同步器,),，由,伺服电机,控制使转台定位精度更高。,2.3,分度定位机构,插销定位：,基本定位机构是定位销和定位套。操纵定位销的插入和拔出，有的是用杠杆或凸轮并与分度回转、夹紧等动作一起实现机械强制控制，有的则是用单独的油缸控制。,反靠定位：,用两个定位块，一个固定不动，,另一个由弹簧和不动定位块的作用上下移动。,缺点：移动导向杆和导向套仍有磨损。,2.3,分度定位机构,齿盘定位：,定位精度高、刚性好、机构简单、改变分度工位时调整方便。在花盘底面和底座顶面上都装有齿盘，由齿盘的啮合使工作台定位。工作台转位时，须将花盘抬起，使两个齿盘脱开。,采用齿盘定位的回转工作台，,由于靠圆周排列的多齿啮合,定位，所以无论是,受径向力,、,轴向力或切向力,，它的定位刚性,都很好。,2.3,分度定位机构,钢球定位：,除了用一圈相互挤紧的钢球代替了端面齿盘外，其分度传动的工作原理、分度延续时间、可调性及自动化程度等，均与,前面介绍的齿盘定位分度相似；,分度精度高于齿盘。,二、设计流程,根据加工形式选型,确定工作台的参数,支撑机构,传动形式（消隙机构）,润滑密封装置,分度定位机构,计算校核,2.5,传动方式,两种伺服进给机构,静压蜗杆蜗母条副传动,静压蜗杆蜗母条副传动能满足加工中心进给元件没有间隙、磨损小、刚度高、,阻尼性好、传动效率高的要求,它是丝杠螺母机构的一种特殊形式,适用于龙,门镗铣床、数控落地铣镗床。,其优点表现在,摩擦阻力小、使用寿命长、,抗振性能好,且有足够的轴向刚度,蜗母条能无限接长。,2.5,传动方式,滚珠丝杠螺母副传动,滚珠丝杠螺母副是直线运动与回转运动相互转换的新型传动装置,一般应用于,机械加工的高速加工中心和经济型高速数控机床,它具有以下特点,:,传动效,率高,摩擦损失小,;,给予适当的预紧,可消除丝杠和螺母螺纹间隙,;,运动平稳，,无爬行现象,传动精度高,;,有可逆性,;,磨损小,使用寿命长。,两种伺服进给机构,2.5,传动方式,回转工作台传动,蜗杆传动,(1),系统刚度大。,(2),易于调整和恢复传动精度。,(3),使用寿命长。,(4),易于蜗杆的精密加工，制造成本低。,电机,2.5,传动方式,回转工作台传动,锥齿轮传动,渐开线圆柱齿轮传动,齿轮传动形式多应用广泛，其主要特点是：工作可靠传动,比稳定等。,渐开线圆柱齿轮传动,锥齿轮传动,2.6,消隙机构,消隙机构的分类,电控消隙,（,1,）差补消隙,（,2,双伺服电机,机械消隙,（,1,）弹簧消隙,（,2,）斜齿轮隔垫消隙,（,3,）双导程蜗杆消隙,（,4,）双蜗杆消隙,2.6,消隙机构 机械消隙,弹簧消隙,该机构是利用弹簧连接在一起的两片齿轮同时啮合在配对齿轮上。其中一片齿轮,与轴固定，另一片齿轮为空套在轴上的浮动齿轮片。当齿轮传动时，啮合齿与工,作齿面间的齿隙，被弹簧拉紧的另一片浮动齿轮轮齿所填满。这种结构被广泛应,用在齿轮传动副的消隙上。,2.6,消隙机构 机械消隙,双导程蜗杆,双螺距渐厚蜗杆齿的左、右两侧面具有不同的齿距,(,导程,),；而同一侧面的齿距,(,导,程,),则是相等的。双螺距渐厚蜗杆传动的公称模数,m,可看成普通涡轮副的轴向模数，,一般等于左、右齿面模数的平均值。此蜗杆齿厚从头到尾逐渐增厚。但由于同一,侧的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的啮合。因此，可用轴向移动蜗杆的,方法来消除蜗杆与蜗轮的齿侧隙。,2.6,消隙机构 机械消隙,双齿轮消隙,2.6,消隙机构,双蜗杆传动,在动力传递过程中，两个蜗杆转向相反，其中一根蜗杆驱动蜗轮旋转，另一根蜗杆则起到消除啮合背隙的作用。也就是说，当蜗轮蜗杆副存在间隙时只要将其中一根蜗杆的轴向位置进行调整，便可将蜗轮蜗杆之问的啮合间隙消除掉，使得双蜗杆传动数控分度装置保持高的传动精度和高的接触刚度。,73200,消,隙结构,二、设计流程,根据加工形式选型,确定工作台的参数,分度定位结构,传动形式（消隙机构）,润滑密封装置,支撑结构,计算校核,2.7,润滑密封装置,回转部分的润滑：,一般采用循环喷油润滑，可以冲掉传动过程中齿轮啮合区的磨粒、减少磨损、延长使用寿命、对涡轮蜗杆进行很好的冷却与润滑等。,密封装置：,为防止工作过程中切屑与杂质进入旋转台，回转部分与下箱之间要用密封圈封好，这样还能起到润滑轴承的作用。,密封圈：,依靠密封件发生弹性变形，在密封接触面上造成接 触压 力，接触压力大于被密封介质的内压，则不发生泄漏，反之则发生泄漏。,二、设计流程,根据加工形式选型,确定工作台的参数,分度定位结构,传动形式（消隙机构）,润滑密封装置,支撑结构,计算校核,2.8,计算校核,数控回转工作台传动部分的计算,圆柱齿轮传动设计计算,主要包括：材料选择、精度及参数选择、螺旋角选择、齿宽系数确定、计算齿轮各个直径、中心距、齿轮宽度、齿面接触强度设计、校核弯曲疲劳强度等等。,涡轮蜗杆传动设计计算,主要包括：涡轮蜗杆材料、硬度、头数、齿数、螺旋升角、涡轮齿宽、弯曲疲劳强度校核、效率计算、热平衡计算等等。,2.8,计算校核,不同工作油压下工作台变形图,三、工作台设计举例,台面,密封装置,传动机构,底座,静压块,Thank You!,