1、摘 要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。 它是一種可以實現圓周進給和分度運動的工作臺，它常被使用于各類數控銑床和加工中心上，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Abstract

2、NC rotary table are all types of CNC milling machine and machining center ideal accessories. To the level of the work installed in the host table, working hours, using the host control system or specialized control systems supporting complete coordination with the host of a variety of processing the

3、 sub-degree rotary movement. Can be achieved is a kind of feed and sub-circular movement of the table degrees, it is often used in various types of CNC milling machine and machining center can improve processing efficiency, more technology, it is mainly by the driving force, gear transmission, worm

4、drive, workstations and other components, and for worm elimination and to step up gap, is a very useful tool for processing. Introduced the subject of the main principles of its structure and mechanical design, the use of AUTOCAD and some do more than plan, and finally CNC rotary table is that the r

5、ecommendations put forward. Keywords: CNC rotary table,worm drive, gear,gap elimination,worm intensify親，由于某些原因，沒有上傳完整的畢業設計（完整的應包括畢業設計說明書、相關圖紙CAD/PROE、中英文文獻及翻譯等），此文檔也稍微刪除了一部分內容（目錄及某些關鍵內容）如需要的朋友，請聯系我的Q&Q:2215891151，數萬篇現成設計及另有的高端團隊絕對可滿足您的需要。目 錄摘 要IAbstractII緒 論1第一章:數控回轉工作臺的原理與應用21.1 數控回轉工作臺21.2 設計準

6、則31.3 主要技術參數3第二章：數控回轉工作臺的結構設計42.1 傳動方案的確定42.2 齒輪傳動的設計52.3 電液脈沖馬達的選擇及運動參數的計算72.4 蝸輪及蝸桿的選用與校核82.5 蝸桿與蝸輪的主要參數與幾何尺寸92.6軸的校核與計算102.7 彎矩組合圖112.8 根據最大危險截面處的扭矩確定最小軸徑112.9 齒輪上鍵的選取與校核122.10 軸承的選用12第三章:數控技術發展趨勢143.1性能發展方向143.2功能發展方向143.3體系結構的發展153.4智能化新一代PCNC數控系統16第四章：結束語17致謝18參考文獻19緒 論畢業設計主要是培養學生綜合應用所學專業的基礎理論

7、、基本技能和專業知識的能力，培養學生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。而高職類學生更應側重于從生產的第一線獲得生產實際知識和技能，獲得工程技術經用性崗位的基本訓練，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。培養學生獨立工作、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。培養學生的設計計算、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

8、科學研究的基本方法和思路。使學生學會初步掌握解決工程技術問題的正確指導思想、方法手段，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。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。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，它的總的發展趨勢是： 1在規格上將向兩頭延伸，即開發小型和大型轉臺； 2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；3在形式上繼續研制兩軸聯動和多軸并聯回轉的數控轉臺。 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

9、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1520左右的穩定增長。第一章:數控回轉工作臺的原理與應用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。回轉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。1.1 數控回轉工作

10、臺 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。  圖8-24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。1一蝸桿  2一蝸輪  3、4一夾緊瓦  5一小液壓缸  6一活塞  7一彈簧8一鋼球  9一支座 10一光柵 11、12一軸承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

11、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4和3，并在底座9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6便壓向鋼球8，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7的作用下，鋼球8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

12、，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10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。1.2 設計準則我們的設計過程中，本著以下幾條設計準則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9）根據性能組合選擇材料

13、10） 零件與整體零件之間精度的進行選擇11） 功能設計應適應制造工藝和降低成本的要求1.3 主要技術參數（1）回轉半徑：400 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100第二章：數控回轉工作臺的結構設計2.1 傳動方案的確定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

14、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

15、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.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

16、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。.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。蝸桿傳動有以下特點：1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。

17、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。兩種型式各有特點：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。

18、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。2.2 齒輪傳動的設計由于前述所選電機可知T=2.39N.M傳動比設定為i=3，效率=0.97工作日安排每年300工作日計，壽命為10年。 選擇齒輪傳動的類型根據GB/T100851988的推薦，采用直齒輪傳動的形式。 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。 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

19、，在校核齒根彎曲疲勞強度。傳遞轉矩T1=9.55×106P1/N1=（9.55X106×載荷系數K：因載荷平穩，由表6-6取K=1.2齒寬系數d:由表6-7取d=1許用接觸壓力H：H=H2=220Mpa傳動比i:i=3將以上參數代入公式D13（671/h）2（6-21）KT1(i+1)/diD132.88mm 確定齒輪的主要參數與主要尺寸1）齒數 取Z1=22，則Z2=i×Z1=3×22=66,取Z2=66。2）模數 m=d1/Z1=32.88/22=1.49mm,取標準值m=1.5。3）中心距 標準中心距 =m/2(Z1+Z2)=60.5mm4）其他主

20、要尺寸分度圓直徑：d1=mZ1=1.5x22=33mm, d2=mZ2=1.5x66=99mm齒頂圓直徑：da1=d1+2m=33+2x1.5=36mm, da2=d2+2m=99+2x1.5=102mm齒寬：b= dd1=0.6x33=19.8mm, 取b2=20。 b2= b1+(5-10)=20-30mm,取b1=20mm。 校核齒根彎曲疲勞強度F=22KT1YFS/bmd1F復合齒形系數Ys：由x=0（標準齒輪）及Z1 Z2查圖6-29得YFS1=4.12，YFS2=3.96則f1=2kT1YFS1/bmd1=2x1.2x2.39x103x4.12/(19.8x1.5x33)=74.6

21、MpaF1f2=f1YFS2/YFS1=(74.6x3.96/4.12)Mpa=71.70MPaF2彎曲強度足夠。 確定齒輪傳動精度此處省略 NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN字展，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

22、、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。3.2功能發展方向(1)用戶界面圖形化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

23、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。可視化技術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化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、

24、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

25、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。3.3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

26、，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

27、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。3.4智能化新一代PCNC數控系統當前開發研究適應于復雜制

28、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。第四章：結束語 畢業設計是我們在學完三年教學計劃所規定的全部課之后，綜合運用所學過的全部理論知識與實踐相結合的實踐性數學環節。它培養我們進行綜合分析和提高解決實際問題的能力，從而達到鞏固，擴大，深化所學知識的目的，它培養我們調查研究熟悉有關技術政策，運用國家標準，規范，手冊，圖冊等工具書，進行設計計算，數據處理，編寫技術文件的獨立工作能力。通過我學到了很多，初步的讓我認識到理論和實踐相結合的重要。除了鞏固了所學的理論知識外，還學到不少的新知識和新方法。例如在CAD畫圖中要標注極限偏差時，要先做好標注樣式，在標注時只要選種再右擊選出你做好的樣式，在公差欄里寫入你要的上、下偏差值。這是我以前所不會的。通過本次的設計使我對AUTCAD操作更熟練，能夠完整的畫出簡單零