数控车床主传动系统的设计
CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计
__届毕业（设计）论文题目CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计专业班级学号学生姓名随笔客指导教师指导教师职称学院名称机电工程学院完成日期： 2014 年 5 月 25日CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计CK6140 CNC lathe main drive system and feed servo system design学生姓名指导教师摘要本文介绍了CK6140数控车床的组成及工作原理，对数控机床的主要组成部分：机床主轴箱，进给伺服系统及主轴PLC控制进行了总体的设计及其详细设计。
数控机床是现代机电一体化的典型产品，对提高零件的加工质量和加工效率具有较好的作用。
在本次设计中，主要完成了以下工作：根据给出的要求，首先确定设计要求给出的已知条件确定电机的型号和功率，传动系统的布局，变速方式，开停方式，换向方式，制动方式及齿轮的排列与布置。
然后根据转速范围及级数确定它的转速图、各齿轮的齿数和传动系统简图。
在根据已确定传动比来确定带传动。
通过轴的初步设计，进行齿轮的设计和校核。
选取相应的轴承和键，进行轴的具体设计和校核，键和轴承的设计和校核。
最后进行装配图和各个零件图的绘制，完成主轴箱的设计。
然后完成伺服系统的设计。
在对进给伺服系统进行设计时，要确定进给传动系统的传动方式及控制系统的形式。
设计中，选择进给伺服系统为开环控制系统。
通过给定的参数选择好步进电机的步距角可确定传动齿轮的传动比及滚珠丝杆的导程。
设计的进给伺服系统能够满足设计任务的要求。
关键词：数控机床主轴箱进给伺服系统AbstractThis thesis introduced the constitution and working principle of CK6140 machine tool，the primarily parts of NC machine tool designed：including proceeds the total design and detailed design. NC machine tool is a modern machine to give or get an electric shock the integral whole the typical model of technique the processing of product, right exaltation spare parts the quantity with process the efficiency to have the good function. In this design,primarily completed following work.According to the timetable to design. First identified design requirements given the known conditions determine the type and electrical power, drivetrain system layout, speed change, stop the way for the way braking and gear configuration and the way layout. Based on rotational speed and scope of the class to determine its rotational speed maps, the various gear and drivetrain system Chishu sketch. In accordance with established transmission belt transmission than to determine. Through axle of the preliminary design, gear design and verification. The bearings and get used to a specific axle design and verification, design and verification keys and bearings. Final assembly of the various parts and mapping. Completed the design of headstock.Then completing the design of the servomechanism system. In designing of servo system, we can determine driving mode of driving system and controlling mode of controllingsystem,choosing the servo system for opening wreath control the system.Passing the parameter to settle the choice the good step the step for the electrical engineering the distance cape can make sure to spread to move the spreading of wheel gear to move the radio the roll the bead silk the think stick's lead. Design of into give the servo system can satisfy to designthe request of the mission.Keywords：NC Machine Tool；Axis Housing；Servomechanism目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章卧式数控车床简介 (1)1.1数控车床简介 (1)1.2 CK6140介绍及设计说明 (2)1.3设计任务 (3)第二章 CK6140总体设计计算 (6)2.1总体设计要求 (6)2.2机床的总体布局的确定 (7)2.3换向方向的选择 (7)2.4开停方式选择 (8)2.5 制动方式选择 (8)2.6 齿轮布置与排布 (8)2.7 变速方式选择 (9)2.8进给系统的组成及选用 (10)第三章主变速箱总体设计 (12)3.1电机的选用 (12)3.2传动方案的拟定 (15)3.3确定各级的转速.................................... 错误!未定义书签。
CK6150数控车床主传动系统设计
CK6150数控车床主传动系统设计辽宁科技大学本科生毕业设计CK6150数控车床主传动系统设计摘要机械制造业是国民经济的基础产业,它的发展直接影响到国民经济各部门的发展,也影响到国计民生和国防力量的加强。
而机床在机械制造业中扮演着举足轻重的角色,今天,普通机床已经满足不了加工的需求,从而出现了数控机床。
本设计的题目是设计CK6150主传动系统。
其主要对机床技术参数进行拟定,齿轮模数进行估算和验算,带轮尺寸和v带根数进行设计,根据需要选取适当的电机和轴承,并对轴承进行使用寿命验算,对传动轴进行刚度校核。
CK6150采用电动机的无级变速和机械齿轮的分级变速相结合的方式进行变速,可以在不停车的情况下得到转速范围内的任意转速,减少了速度损失和辅助加工时间,从而提高生产率。
设计过程中尽量使用标准件,使制造和装配更加方便。
设计过程中考虑了各零部件的空间尺寸和拆卸顺序,以保证结构尺寸设计的合理性。
关键词:数控机床,主传动系统,无级变速,机械制造业辽宁科技大学本科生毕业设计CK6150 CNC lathes Main Transmission SystemABSTRACTMachinery manufacturing industry is the basic industry of the national economy, and its development directly affects the development of various sectors of the national economy, but also affects the strengthening of the national economy and national defense forces. Themachine plays a pivotal role in the machinery manufacturing industry, today, general machine tools has failed to meet processing demands, which appeared in CNC machine tools. The design of the subject is to design CK6150 main drive system. The main technical parameters of the machine preparation, gear modulus estimate and checking, v belt pulley size and the number of the design, according to the need to select a suitable motor and bearings, and bearing life checking, carried on the shaft stiffness check. CK6150 uses the electric motor and a continuously variable mechanical gear shift grading combination of variable speed, you can get any speed within the speed range without stopping, reducing the speed loss and auxiliary processing time, thus increasing productivity. The design process to make use of standard parts, the manufacturing and assembly easier. The design process to consider the spatial dimensions of the various components and disassembly sequence in order to ensure the reasonableness of the structure size design.Key word:CNC machine tools; main drive system; CVT; machinery manufacturing 辽宁科技大学本科生毕业设计目录1 绪论...................................................................... .. (1)1.1数控机床的特点 ........................................................................................................... 1 1.2国产数控机床的发展现状 ..................................................................... . (1)1.3国内数控机床的发展趋势 ..................................................................... . (3)1.3.1智能、高速、高精化 ..................................................................... .. (3)1.3.2设计、制造绿色化 ..................................................................... (3)1.3.3复合化于系统化 ..................................................................... . (3)2 机床技术参数的拟定 ..................................................................... (4)2.1 确定极限转速和转速范围 ..................................................................... (4)2.1.1 计算主轴最高转速 ..................................................................... .. (4)............................................................ 5 2.1.2 计算主轴最小转速 ................................2.2 确定动力参数 ..................................................................... .. (5)2.2.1计算切削力...................................................................... . (5)2.2.2计算切削功率 ..................................................................... . (6)2.2.3估算电动机功率...................................................................... (6)3 传动部分设计...................................................................... .. (8)3.1 画机床转速图 ..................................................................... ......................................... 8 3.2 计算各轴输出功率和输出转矩 ..................................................................... ........... 10 3.3 带轮的设计 ..................................................................... . (10)3.3.1确定计算功率 ..................................................................... (10)V3.3.2选择带带型 ..................................................................... (11)3.3.3 确定带轮基准直径并验算带速 ......................................................................11v3.3.4确定带中心距和基准长度 ..................................................................... . (12)3.3.5验算小带轮上的包角 ..................................................................... (12)3.3.6计算带的根数 ..................................................................... ........................... 13 z辽宁科技大学本科生毕业设计3.4 齿轮设计 ..................................................................... .. (13)3.4.1 确定各齿轮齿数 ..................................................................... . (14)3.4.2 估算齿轮模数 ..................................................................... .. (14)3.4.3 验算齿轮模数 ..................................................................... .. (18)284 轴的校核 ..................................................................... .............................4.1 ?轴的受力分析 ..................................................................... .................................... 28 4.2 按弯扭合成应力校核轴强度 ..................................................................... (30).................................................................... ........ 31 4.3 轴的刚度校核 ................................4.4轴载荷点的挠度计算 ..................................................................... . (32)4.5轴的支撑点的倾角校核 ..................................................................... (33)4.5.1水平面倾角校核 ..................................................................... .. (33)4.5.2垂直面倾角校核 ..................................................................... .. (34)36 5 滚动轴承的验算 ..................................................................... .................. 结论...................................................................... (38)致谢...................................................................... (39)参考文献 ..................................................................... (40)第 1 页辽宁科技大学本科生毕业设计1 绪论1.1数控机床的特点数控机床通常由伺服系统、控制系统、机械传动系统、检测系统系统及其他辅助系统组成。
CK6140数控车床主传动系统设计
CK6140数控车床主传动系统设计数控车床的主传动系统是整个机床的核心组成部分，它主要由主轴、主轴驱动装置和主动工具头等组成。
设计一个稳定可靠的数控车床主传动系统，需要考虑诸多因素，如主轴精度、刚度、转速范围、加工能力等。
首先，主轴是数控车床主传动系统的核心部件，其精度和刚度直接影响到整个机床的加工质量。
主轴通常由高强度、高刚性的合金钢材料制成，并通过精密加工和热处理工艺提高其表面质量和硬度。
主轴的设计应考虑转动稳定性、轴向和径向刚度等因素，以确保在高速运转和大负载下能保持较小的振动和变形。
其次，主轴驱动装置主要是通过电机将动力传递给主轴，实现车床的加工运行。
常见的主轴驱动装置包括皮带传动、齿轮传动、液压传动等。
不同的传动方式具有不同的特点，需要根据数控车床的具体要求进行选择。
同时，主轴驱动装置还需要考虑电机的功率、转速调节范围、动态响应性能等因素，以满足不同加工工艺和加工材料的需求。
另外，主动工具头也是数控车床主传动系统的重要组成部分。
主动工具头一般由进给系统和切削工具组成，其主要功能是控制刀具的进给速度和刀具路径，实现工件的加工。
进给系统通常由伺服电机、滚珠丝杠等组成，将电机的旋转运动转化为刀具的直线运动。
切削工具的选择要根据不同的加工工件和加工要求进行，可以是转动刀具、切削刀具或磨削工具等。
除了上述部件，数控车床主传动系统的设计还需要考虑其控制方式和辅助装置。
传统的数控车床主传动系统采用闭环控制，通过编码器和反馈系统实现对主轴和主动工具头运动的精确控制。
辅助装置如冷却系统、润滑系统、自动换刀系统等，可以提高加工效率和工作环境的安全性。
总的来说，设计一个稳定可靠的数控车床主传动系统需要充分考虑主轴精度、刚度，主轴驱动装置的选择，主动工具头的设计以及控制方式和辅助装置的配置等因素。
只有在满足加工要求的前提下，才能实现高效、精确和安全的数控车床加工操作。
数控车床的主传动系统设计PPT
在进行动态特性分析时，需要考虑主轴的转速、转矩和刚度等参数，以及传动系统的固有频率和阻尼比等特性。 通过分析这些参数，可以评估主传动系统在加工过程中的稳定性，预测可能出现的振动和噪声问题，并采取相应 的措施进行优化设计。
强度与刚度分析
总结词
强度与刚度分析是评估主传动系统在承受外力和变形时的性能表现，以确保系统的可靠性和稳定性。
总结词：传统设计
详细描述：该实例介绍了一种传统的数控车床主传动系统设计，主要采用齿轮传 动和链传动组合的方式，具有结构简单、可靠性高的优点，但效率较低，适用于 一般加工需求。
实例二：主传动系统的改进设计
总结词：优化设计
详细描述：该实例针对传统主传动系统的不足，进行了优化改进。采用新型轴承和材料，提高了传动效率和稳定性，减少了 维护成本，适用于高精度、高效率的加工需求。
设计目的和意义
设计目的
设计出高效、稳定、可靠的数控车床主传动系统，满足加工精度和效率的要求， 提高生产效率和产品质量。
意义
主传动系统设计的优劣直接影响到数控车床的性能和加工精度，进而影响到整个 机械制造行业的生产水平和产品质量。因此，对数控车床主传动系统进行合理设 计，对于提高机械制造行业的整体水平具有重要意义。
要点二
详细描述
在进行热特性分析时，需要考虑主轴的转速、切削力和材 料导热系数等参数。通过建立热传导模型，可以预测主传 动系统在不同工况下的温度变化和热变形情况。根据分析 结果，可以采取相应的散热措施和热补偿技术，提高系统 的热稳定性和加工精度。
06 主传动系统实例分析
实例一：某型号数控车床主传动系统设计
高耐磨材料
选用高耐磨材料，如陶瓷和硬质 合金，以提高主传动系统的使用 寿命和可靠性，减少维护成本。
C618数控车床的主传动系统设计
第四章主传动部分改造与设计在改造设计之前，让我们先来看一下数控机床主传动与普通机床相比所具有的特点：1）采用调速电机驱动，以满足主轴根据数控指令进行自动变速的需要；2）传动路线短，从而简化了主传动系统机械结构；3）转速高、功率大；数控机床的主传动系统除应满足普通机床传动要求外，还应满足如下要求：○1具有更大的调速范围，并实现无极调速。
数控机床就要为了保证加工时能选用合理的切削用量，充分发挥刀具的切削性能，从而获得最高的生产效率、加工精度和表面质量，必须有更高的转速和更多的调速范围。
为了适应各种工序和各种加工材质的要求，主运动的调速范围还应进一步扩大。
②具有较高的精度和刚度，传动平稳，噪声低。
数控机床加工精度的提高，与主传动系统的刚度密切相关。
为此，应提高传动件的制造精度与刚度，齿轮齿面进行高频感应加热淬火增加耐磨性；最后一级采用斜齿轮传动，使传动平稳；采用高精度轴承及合理的支承跨距等，以提高主轴件的刚性。
③具有良好的抗振性和热稳定性。
数控机床上一般既要进行粗加工，又要精加工；加工时可能由于断续切削、加工余量不均匀、运动部件不平衡以及切削过程中的自激振动等原因引起的冲击力或交变力的干扰，使主轴产生振动，影响加工精度和表面粗糙度，严重时甚至破坏刀具和或零件，使加工无法进行。
因此在主传动系统中的各主要零部件不但要求有一定的静刚度，而且要求具有足够的抑制各种干扰力引起振动的能力——抗振性。
抗震性用动刚度或动柔度来衡量。
如果把主轴组件视为一个等效的单自由度系统，则动刚k与动力参数的关系为：度dd k =22221⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-n n k ωωξωω (4-1)式中: k —机床主轴结构系统的静刚度（m N μ/）；ω—外加激振力的激振频率（Hz ）； n ω—主轴组件的固有频率（n ω=mk ，m 为当量质量，k 为当量静刚度）； ξ—阻尼比（ξ=cγγ，γ是阻尼系数，c γ是临界阻尼系数，c γ=n m ω2）。
数控车床主传动机构设计方案
数控车床主传动机构设计方案数控车床是现代机械加工行业中的重要设备之一，其精度和效率对整个制造业具有重要的影响。
其中主传动机构是数控车床最关键的组成部分之一，直接影响到机床的性能和加工效果。
因此，本文将就数控车床主传动机构设计方案进行探讨。
首先，我们需要明确数控车床主传动机构的基本功能，即转换电机的旋转运动为切削刀具和工件之间的相对运动。
主传动机构的设计应该考虑到以下因素：1. 传动效率：主传动机构传递电机动力的效率决定了数控车床的加工效率和耗能情况。
因此，应该选用能够提供高传递效率的传动方式，如同步带传动系统或齿轮传动系统。
2. 稳定性和可靠性：对于高速运转的机床来说，稳定性和可靠性至关重要。
传动系统的设计应该能够减少振动和噪音，并且能够确保长期的可靠运行。
3. 正确的转速调节：数控车床需要能够实现旋转速度的精确定位和调节，以适应不同的加工要求。
因此，设计应该考虑涉及到反馈机制的电子速度控制。
4. 耐磨性和寿命：机床的传动系统在高负荷下工作，同时其精度和寿命有着极其重要的关系。
因此，应该选用经测试的高强度、低磨损材料来构建主传动机构。
综上所述，我们可在以下两个方面，对数控车床主传动机构进行设计方案的讨论：方案一：同步带传动系统在同步带传动系统中，电机的运动通过同步齿轮和同步带传递到机床主轴。
同步带传动设计的优点如下：1. 可靠性好。
同步齿轮连接方式使得同步带具有较强的耐久性和抗扭曲性。
2. 维护简单。
使用同步齿轮和带轮而不是齿轮齿条，可以减少机床本身的维护和潜在的问题。
3. 噪音低。
同步带传动系统相比于齿轮传动系统拥有更少的接触点，因而可以降低机床的噪声。
4. 成本低。
同步带传动的制作成本比齿轮更为便宜。
缺点：1. 接触作用较小。
传动效率不如齿轮传动系统高。
2. 需要更加频繁地更换同步带摩擦面，因为它们的磨损速度较快。
方案二：齿轮传动系统在齿轮传动系统中，机床主轴由电动机通过齿轮连接传动给。
因此，齿轮传动设计的优点如下：1. 能够提供高传动效率。
CK6136数控机床主传动系统设计
摘要本文主要是数控车床主传动系统，主驱动系统，这样的设计可以用于普通车床修改，以适应中国的机床工具行业的发展及目前的状态，具有一定的经济效益和社会效益。
这个完整的设计包括原始数据，根据一些（包括机器类型，大小等），结合实际条件和情况制定一些参数上的车床，根据建议的参数比较，以确定传输方案，传输方案。
然后传输和副齿轮齿的传动比的计算，然后估计弹性模量和齿轮轴轴，齿轮和轴的强度和刚度，以进行检查。
此外，还橱柜的主要结构设计，零部件的数量的选择，从而完成整个主驱动系统的设计。
关键词：数控车床；主传动系统；设计AbstractThis article is mainly CNC lathe main drive, the main drive system, this design can be used for ordinary lathe modified to adapt to China's machine tool industry development and current status, with certain economic and social benefits.The complete design, including raw data, according to some (including machine type, size, etc.), combined with the actual conditions and circumstances to develop some of the parameters on the lathe, according to the recommended parameters compared to determine the transmission scheme, transmission scheme. Then the pinion gear transmission and the transmission ratio calculation, and then estimate the elastic modulus and the gear shaft axes, gears and shaft strength and rigidity to be checked. In addition, the design of the main structure of the cabinet, the choice of the number of parts, thereby completing the main drive system design.Keywords：NC machine tool；main driving system；design目录引言 (4)第1章总体设计方案拟定 (6)1.1拟定主运动参数 (6)1.2运动设计 (6)1.3动力计算和结构草图设计 (6)1.4轴和齿轮的验算 (6)1.5主轴变速箱装配设计 (6)第2章参数拟定 (7)2.1车床主参数(规格尺寸)和基本参数 (7)2.2各级转速的确定 (7)第3章运动设计 (8)3.1主拟定传动方案 (8)3.2传动方案的比较 (8)3.3各级传动比的计算 (9)3.4各轴转速的确定方法 (11)3.5转速图拟定 (12)第4章动力计算 (13)4.1齿轮的计算 (13)4.2电磁离合器的选择和使用 (19)第5章轴的设计和验算 (21)5.1轴的结构设计 (21)5.2轴的强度校核(以I轴为例) (21)5.3轴的刚度校核(以I轴为例) (25)第6章主轴变速箱的装配设计 (28)6.1箱体内结构设计的特点 (28)6.2设计的方法(以轴的布置为例) (28)第7章结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)引言这次毕业设计中，我所从事设计的课题是CK6136型数控车床主传动机构设计。
CK6163型数控车床主传动系统设计
最后综合地分析比较计算和调查所得的结果，对主轴的最高转速，计算结 果为 1010r/min，调查结果 900r/min，根据用户需要并留有发展余地，取所设 计机床的主轴最高转速为 1000r/min，最低转速为 32r/min。 1.2.2 主轴转速级数的确定 1.2.2.1 主轴转速数列公比φ CK6163 数控车床适中、小型通用机床，取φ =1.26 1.2.2.2 主轴转速的级数 ([2] P 39 )
n 1000 lg max lg nmin lg Rn 32 1 16 1 Z= = +1= lg 1.26 lgφ lgφ
1.3 动力参数 主电动机功率的确定： 1.3.1 计算法 负荷切削规范 规范名称 CK6163 数控 车床最大扭 矩试验 加工方法 车外圆 工作条件
([2] P 41 )
n min =
1000 Vmin 1000 7 =32 r/min ([2] P 35 ) d max 3.14 70
1
Ck6163 型数控车床主传动系统设计
访问若干个使用Φ 630 数控车床的使用部门，了解并统计了这些机床的主 轴转速如下： 加工轴类零件 加工盘形零件 机修工作 车大导程螺纹
5
Ck6163 型数控车床主传动系统设计
离 器，可直接传动主轴，得到 4 级高速；若经背轮机构，可得到 4 级低速，它的 结构式为 8=Z 2 ³Z 1 ³Z 4 ， 背轮机构作为第二扩大组， 其得 8 级转速。 如前计算， 主轴转速为 16 级，故采用增加一个变速组传动系统来扩大变速范围和变速级 数。本题采用增加一个变速组的传动系统，传动数为 2，作为最后一个扩大组， 则 其 结 构 式 为 Z=16= Z 2 ³ Z1 ³ Z 4 ³ Z 8 。 最 后 扩 大 组 的 变 速 范 围
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且： z= 2a x 3b
18= 31 x 32 x 29 4. 主电机功率—动力参数的确定 合理地确定电机功率 N， 使用的功率实际情况既能充分的发挥其使用性能， 满足生产需要， 又不致使电机经常轻载而降低功率因素。 目前，确定机床电机功率的常用方法很多，而本次设计中采用的是：估算法，它是一种 按典型加工条件（工艺种类、加工材料、刀具、切削用量）进行估算。根据此方法，中型车 床典型重切削条件下的用量： 根据设计书表中推荐的数值： 取 P=5.5kw
可以有几种方案，由于篇幅的原因就不一一列出了，在此只把已经选定了的和本次设计 所须的正确的方案列出，具体的内容如下： 传动齿轮数目 轴向尺寸 传动轴数目 操纵机构 二. 组传动顺序的安排 18 级转速传动系统的传动组，可以安排成：3x3x2，2x3x3，或 3x2x3 选择传动组安排方式时，要考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。在Ⅰ轴上 摩擦离合器时，应减小轴向尺寸，第一传动组的传动副不能多，以 2 为宜，本次设计中就是 采用的 2，一对是传向正传运动的，另一个是传向反向运动的。 主轴对加工精度、表面粗糙度的影响大，因此主轴上齿轮少些为好，最后一个传动组的 传动副选用 2，或者用一个定比传动副。 三. 传动系统的扩大顺序的安排 对于 18 级的传动可以有三种方案，准确的说应该不只有这三个方案，可为了使结构和其 他方面不复杂，同时为了满足设计的需要，选择的设计方案是： 18=3［1］3［3］2［9］ 传动方案的扩大顺序与传动顺序可以一致也可以不一致，在此设计中，扩大顺序和传动 顺序就是一致的。这种扩大顺序和传动顺序一致，称为顺序扩大传动。 四. 传动组的变速范围的极限植 齿轮传动副最小传动比 umin≥ 范围 rmax=umax/nmin≤8。 因此，要按照参考书中所给出的表，淘汰传动组变速范围超过极限值的所有传动方案。 极限传动比及指数 x， x, 值为：
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要。 主轴的运动经过同步带轮 16 和 3 以及同步带 2 带动脉冲编码器 4， 使其与主轴同速运转。 脉冲编码器用螺钉 5 固定在主轴箱体 9 上。
图 2.2 主轴部件
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第三章
3.1 主运动设计
3.1.1 参数的确定
设计计算说明
一. 了解车床的基本情况和特点---车床的规格系列和类型 1. 通用机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知 识和资料作些简要介绍。本次设计中的车床是普通型车床，其品种，用途，性能和结构都是 普通型车床所共有的，在此就不作出详细的解释和说明了。 2.车床的主参数（规格尺寸）和基本参数（GB1582-79，JB/Z143-79） ： 最大的工件回转直径 D（mm）是 400；刀架上最大工件回转直径 D1 大于或等于 200；主 轴通孔直径 d 要大于或等于 36；主轴头号（JB2521-79）是 6；最大工件长度 L 是 750～2000； 主轴转速范围是：32～1600；级数范围是：18；纵向进给量 mm/r0.03～2.5；主电机功率（kw） 是 5.5～10。 二. 参数确定的步骤和方法 1. 极限切削速度 umax﹑umin 根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑：工序种类 ﹑工艺要求 刀具和工件 材料等因素。允许的切速极限参考值如《机床主轴变速箱设计指导书》 。然而，根据本次设计 的需要选取的值如下： 取 umax=300m/min； umin=30m/min。 2. 主轴的极限转速 计算车床主轴的极限转速时的加工直径，按经验分别取（0.1～0.2）D 和（0.45～0.5） D。由于 D=400mm，则主轴极限转速应为： nmax=
1000u max r/min ……………………………… 3.1 (0.1 ~ 0.2) D
=2000r/min ； nmin=
1000u min r/min (0.45 ~ 0.5) D
…………………………… 3.2
=40r/min ；
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由于转速范围
R = = 50 ；
n max n min
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第二章
2.1 总体方案的论证
总体方案论证与拟定
数控车床是基于数字控制的，它与普通车床不同，因此数控车床机械结构上应具有以下 特点： 1．由于大多数数控车床采用了高性能的主轴，因此，数控机床的机械传动结构得到了简 化。 2．为了适应数控车床连续地自动化加工，数控车床机械结构，具有较高的动态刚度，阻 尼精度及耐磨性，热变形较小。 3．更多地采用高效传动部件，如滚动丝杆副等。CNC 装置是数控车床的核心，用于实现 输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储，数据的变换，插补运算以及实现各种控制 功能。
=
2000r / min 40r / min
…………………………… 3.3
因为级数 Z 已知： Z=18 级 。 现以Φ =1.26 和Φ =1.41 代入 R=Ф z 1 得 R=50 和 355 ，因此取Φ =1.26 更为合适。 各级转速数列可直接从标准数列表中查出。标准数列表给出了以Φ =1.06 的从 1～ 10000 的数值，因Φ =1.26= 1.06 4 ，从表中找到 nmax=2000r/min，就可以每隔 3 个数值取一个 数，得：2000，1600，1250，1000，800，630，500，400，315，250，200，160，125，100， 80，63，50，40。 3. 主轴转速级数 z 和公比￠ n max 已知 : =Rn n min Rn=Ф
3.1.2
传动设计
一. 传动结构式、结构网的选择 结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但对于分析复 杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效，可考虑到本次设计的需要可以参考一 下这个方案。
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确定传动组及各传动组中传动副的数目： 级数为 Z 的传动系统有若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有 Z1、Z2、Z3…个传动 副。即 Z=Z1 Z2 Z3 ……………………………… 3.4 传动副数由于结构的限制以 2 或 3 为合适，即变速级数 Z 应为 2 和 3 的因子: Z= 2a x3b ……………………………… 3.5
2.3 主传动系统总体方案图及传动原理 1. 数控车床主传动系统图
数控车床的主传动系统见图 2.1。 整个主传动系统主要由主运动传动链和纵向进给传动链 组成。
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图 2.1 总的传动系统图
2. 传动原理
主轴部件是机床实现旋转运动的执行件，结构如图 2.2 所示，其工作原理如下： 交流主轴电动机通过带轮 15 把运动传给主轴 7。主轴有前后 2 个支承。前支承由一个圆 锥孔双列圆柱滚子轴承 11 和一对角接触球轴承 10 组成，轴承 11 用来承受径向载荷，两个角 接触球轴承一个大口向外（朝向主轴前端），另一个大口向里（朝向主轴后端），用来承受 双向的轴向载荷和径向载荷。 前支承轴的间隙用螺母 8 来支撑。 螺钉 12 用来防止螺母 8 回松。 主轴的后支承为圆锥孔双列圆柱滚子轴承 14，轴承间隙由螺母 1 和 6 来调整。螺钉 17 和 13 是防止螺母 1 和 6 回松的。主轴的支承形式为前端定位，主轴受热膨胀向后伸长。前后支承 所用圆锥孔双列圆柱滚子轴承的支承刚性好，允许的极限转速高。前支承中的角接触球轴承 能承受较大的轴向载荷，且允许的极限转速高。主轴所采用的支承结构适宜低速大载荷的需
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nd=1500r/min 这个选择是根据电机的转速与主轴最高转速 nmax 和Ⅰ轴的转速相近或相宜， 以免采用过 大的升速或过小的降速传动。 3. 双速和多速电机的应用 根据本次设计机床的需要，所选用的是：双速电机 4. 电机的安装和外形 根据电机不同的安装和使用的需要，有四种不同的外形结构，用的最多的有底座式和发 兰式两种。本次设计的机床所需选用的是外行安装尺寸之一。具体的安装图可由手册查到。 5. 常用电机的资料 根据常用电机所提供的资料，选用：
参考文献 ······························· 50
Ⅰ
第一章
引 言
当前的世界已进入信息时代，科技进步日新月异。生产领域和高科技领域中的竞争日益 加剧，产品技术进步、更新换代的步伐不断加快。现在单件小批量生产的零件已占到机械加 工总量的 80%以上，而且要求零件的质量更高、精度更高，形状也日趋复杂化，这是摆在机 床工业面前的一个突出问题。为了解决复杂、精密、单件小批量以及形状多变的零件加工问 题，一种新型的机床——数字控制(Numerical control)机床的产生也就是必然的了。 此次设计是数控机床主传动系统的设计，其中包括机床的主运动设计，纵向进给运动设 计，还包括齿轮模数计算及校核，主轴刚度的校核等。
共 50 页 第7页பைடு நூலகம்
2x（3+3+2）+2x2+1=21 个 19b 6根 简单，两个三联滑移齿轮，一个双联滑移齿轮
1 ，最大传动比 umax≤2，决定了一个传动组的最大变速 4
极限传动比指数
1.26
x：umin=
1 1 = ￠x 4
6
值；umax=￠x =2 x’
’
3
x x （x+ x’ ）值：umin=￠ =8
’
9
五. 最后扩大传动组的选择 正常连续的顺序扩大的传动（串联式）的传动结构式为： Z=Z1［1］Z2［Z1］Z3［Z1Z2］ 即是： Z=18=3［1］3［3］2［9］
3.1.3 转速图的拟定 运动参数确定以后，主轴各级转速就已知，切削耗能确定了电机功率。在此基础上，选 择电机型号，确定各中间传动轴的转速，这样就拟定主运动的转图，使主运动逐步具体化。 一. 主电机的选定 中型机床上，一般都采用三相交流异步电机为动力源，可以在系列中选用。在选择电机 型号时，应按以下步骤进行： 1. 电机功率 N： 根据机床切削能力的要求确定电机功率。但电机产品的功率已经标准化，因此，按要求 应选取相近的标准值。 N=5.5kw 2. 电机转速 nd 异步电机的转速有：3000、1500、1000、750r/min 在此处选择的是：