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数控钻铣床卧式六轴转塔头刀架机构设计,摘要卧式六轴转塔头是一种自动换刀装置。它带有六根完全相同的主轴，采用液压抬起、分度和夹紧，转塔的定位采用鼠齿盘结构。转塔头的动作顺序为主轴停转，传动主轴的滑动齿轮脱开，转塔头抬起，然后转位、下降、定位和夹紧，传动主轴的滑动齿轮进入啮合，主轴转动，即可开始加工。一般可以完成钻、扩、铰、...
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内容介绍
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数控钻铣床卧式六轴转塔头刀架机构设计
摘要
卧式六轴转塔头是一种自动换刀装置。它带有六根完全相同的主轴，采用液压抬起、分度和夹紧，转塔的定位采用鼠齿盘结构。转塔头的动作顺序为主轴停转，传动主轴的滑动齿轮脱开，转塔头抬起，然后转位、下降、定位和夹紧，传动主轴的滑动齿轮进入啮合，主轴转动，即可开始加工。一般可以完成钻、扩、铰、攻丝、镗孔、车端面和铣削等工艺内容。从而大大提高了生产效率，在中小批量生产中得到广泛应用。
本次设计的卧式六轴转塔头包含了主要的机械零部件，因此涉及了主轴、齿轮、轴承、键、联接件、液压缸等等零件的结构设计和校核，在设计过程中运用了类比的设计方法和大胆的组合设计创新方法，改善了主轴夹紧刀具装置。由于近两年开发的伺服电机驱动刀架和采用模块化设计带铣削功能的动力刀架，使国内数控刀架技术向高速化、复合化方向发展。相信数控转塔刀架技术的应用将更能有效提高生产效率和产品的质量。
关键词：卧式；转塔头；自动换刀；刀架
Six-axis Horizontal CNC Drilling and Milling Machine Turret Head Turret Mechanism Design
ABSTRACT
The horizontal six shafts turret-head is an automatic equipment which can change tools by order. It is made up of six same shafts and can do a series of movement, include slitting, turning, clamping by hydraulic pressure, and locating by dentate disc. The turret-head can realize a series of movements in order as follows, stopping spindle, the sliding gear divided from spindle driving, turret-head rising, and then locomotion, descend, positioning and clamping. After spindle sliding into gear meshing, spindle will start working. Generally it can carry out drilling, expansion joints, tapping, boring, milling etc. Thus it greatly improves the efficiency of production, and it is widely used in small and medium-sized manufacturing.
The design of horizontal six shafts turret-head is composed of many mechanical components. So this paper refers to the check of main shaft gear, bearing, hydraulic cylinder, key and bolt etc. With the combination of analogy and innovation throughout, we have improved the spindle clamping device and have come up with the idea that the two coordinate’s hydraulic movable fork enables the wear to be zero. With the exploitation of the servo motor-driven carrier and milling carrier designed with modular method in last two years, domestic CNC technology developed toward the direction of high speed and complexity. We believe that the application of tool carrier will improve producing efficiency and the quality of products.
Keywords: Horizontal; Turret-head; Automatic Tool Changing; Tool Carrier
目 录
第1 章 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 转塔头在数控机床上应用的历史与现状 1
1.2.1 数控刀架技术发展演变 1
1.2.2 数控刀架的基本结构及技术的发展演变 2
1.2.3 国内外数控刀架最新技术发展状况 3
1.3 选择数控机床转塔头设计课题的目的和意义 7
第2 章 转塔头的结构设计 7
2.1 方案论证 7
2.1.1自动换刀方式的选择 7
2.1.2主传动系统的选择 8
2.1.3 回转与分度方式的选择 9
2.2 主轴切削力和最大扭矩的计算 13
2.2.1主轴钻削功率和扭矩的计算 13
2.2.2主轴铣削速度和功率的计算 14
2.2.3 主轴传动系统设计 17
2.3 齿轮的结构设计 20
2.3.1 I级齿轮结构设计 20
2.3.2 II级齿轮结构设计 24
2.3.3 III 级齿轮结构设计 24
2.4轴的结构设计及校核 28
2.4.1 轴的分类及特点 28
2.4.2 轴的材料及热处理 29
2.4.3 II轴的结构设计 29
2.4.4 传动轴的结构设计 31
2.4.5 主轴的结构设计 32
2.4.6 主轴的校核 34
2.5 轴承的设计和校核 35
2.5.1．传动轴轴承选择 35
2.6 键的设计与校核 37
2.6.1 Ⅱ轴齿轮键的选择与校核 37
2.6.2 Ⅲ轴齿轮键I的选择与校核 38
2.6.3 Ⅲ轴齿轮键II的选择与校核 38
2.6.4 Ⅳ轴齿轮键的选择与校核 39
第3 章 中心液压缸的设计 40
3.1 中心液压缸的工作过程 40
3.2 中心压力缸的结构设计 40
3.2.1 压力缸的结构选择 40
3.2.2 压力缸主要参数计算 41
3.3 螺栓强度的校核 45
第4章 转塔刀架三维装配与动作过程 46
4.1 转塔刀架的PROE造型 46
4.2 转塔刀架动作过程 47
4.2.1 齿轮传动系统总图 47
4.2.2 转塔头动作过程 48
总结 49
参考文献 50
致谢 51
附录 52
摘要
卧式六轴转塔头是一种自动换刀装置。它带有六根完全相同的主轴，采用液压抬起、分度和夹紧，转塔的定位采用鼠齿盘结构。转塔头的动作顺序为主轴停转，传动主轴的滑动齿轮脱开，转塔头抬起，然后转位、下降、定位和夹紧，传动主轴的滑动齿轮进入啮合，主轴转动，即可开始加工。一般可以完成钻、扩、铰、攻丝、镗孔、车端面和铣削等工艺内容。从而大大提高了生产效率，在中小批量生产中得到广泛应用。
本次设计的卧式六轴转塔头包含了主要的机械零部件，因此涉及了主轴、齿轮、轴承、键、联接件、液压缸等等零件的结构设计和校核，在设计过程中运用了类比的设计方法和大胆的组合设计创新方法，改善了主轴夹紧刀具装置。由于近两年开发的伺服电机驱动刀架和采用模块化设计带铣削功能的动力刀架，使国内数控刀架技术向高速化、复合化方向发展。相信数控转塔刀架技术的应用将更能有效提高生产效率和产品的质量。
关键词：卧式；转塔头；自动换刀；刀架
Six-axis Horizontal CNC Drilling and Milling Machine Turret Head Turret Mechanism Design
ABSTRACT
The horizontal six shafts turret-head is an automatic equipment which can change tools by order. It is made up of six same shafts and can do a series of movement, include slitting, turning, clamping by hydraulic pressure, and locating by dentate disc. The turret-head can realize a series of movements in order as follows, stopping spindle, the sliding gear divided from spindle driving, turret-head rising, and then locomotion, descend, positioning and clamping. After spindle sliding into gear meshing, spindle will start working. Generally it can carry out drilling, expansion joints, tapping, boring, milling etc. Thus it greatly improves the efficiency of production, and it is widely used in small and medium-sized manufacturing.
The design of horizontal six shafts turret-head is composed of many mechanical components. So this paper refers to the check of main shaft gear, bearing, hydraulic cylinder, key and bolt etc. With the combination of analogy and innovation throughout, we have improved the spindle clamping device and have come up with the idea that the two coordinate’s hydraulic movable fork enables the wear to be zero. With the exploitation of the servo motor-driven carrier and milling carrier designed with modular method in last two years, domestic CNC technology developed toward the direction of high speed and complexity. We believe that the application of tool carrier will improve producing efficiency and the quality of products.
Keywords: Horizontal; Turret-head; Automatic Tool Changing; Tool Carrier
目 录
第1 章 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 转塔头在数控机床上应用的历史与现状 1
1.2.1 数控刀架技术发展演变 1
1.2.2 数控刀架的基本结构及技术的发展演变 2
1.2.3 国内外数控刀架最新技术发展状况 3
1.3 选择数控机床转塔头设计课题的目的和意义 7
第2 章 转塔头的结构设计 7
2.1 方案论证 7
2.1.1自动换刀方式的选择 7
2.1.2主传动系统的选择 8
2.1.3 回转与分度方式的选择 9
2.2 主轴切削力和最大扭矩的计算 13
2.2.1主轴钻削功率和扭矩的计算 13
2.2.2主轴铣削速度和功率的计算 14
2.2.3 主轴传动系统设计 17
2.3 齿轮的结构设计 20
2.3.1 I级齿轮结构设计 20
2.3.2 II级齿轮结构设计 24
2.3.3 III 级齿轮结构设计 24
2.4轴的结构设计及校核 28
2.4.1 轴的分类及特点 28
2.4.2 轴的材料及热处理 29
2.4.3 II轴的结构设计 29
2.4.4 传动轴的结构设计 31
2.4.5 主轴的结构设计 32
2.4.6 主轴的校核 34
2.5 轴承的设计和校核 35
2.5.1．传动轴轴承选择 35
2.6 键的设计与校核 37
2.6.1 Ⅱ轴齿轮键的选择与校核 37
2.6.2 Ⅲ轴齿轮键I的选择与校核 38
2.6.3 Ⅲ轴齿轮键II的选择与校核 38
2.6.4 Ⅳ轴齿轮键的选择与校核 39
第3 章 中心液压缸的设计 40
3.1 中心液压缸的工作过程 40
3.2 中心压力缸的结构设计 40
3.2.1 压力缸的结构选择 40
3.2.2 压力缸主要参数计算 41
3.3 螺栓强度的校核 45
第4章 转塔刀架三维装配与动作过程 46
4.1 转塔刀架的PROE造型 46
4.2 转塔刀架动作过程 47
4.2.1 齿轮传动系统总图 47
4.2.2 转塔头动作过程 48
总结 49
参考文献 50
致谢 51
附录 52
