数控车床总体方案设计及详细资料

数控车床总体方案设计及详细资料

一、总体方案设计

机床工业是机器制造业的重要部门，肩负着为农业、工业、科学技术和国防现代化提供技术装备的任务，是使现代化工业生产具有高生产率和先进的技术经济指标的保证。设计机床的目标就是选用技术先进。经济效果显著的最佳可行方案，以获得高的经济效益和社会效益。

我国是一个机床拥有量大、大部分机床役龄长、数控化程度不高的发展中国家。因此，从事机床设计的人员，应不断地把经过实践检验的新理论、新技术、新方法应用到设计中，做到既要技术先进、经济效益好、效率高。要不断的吸收国外的成功经验，做到既要符合我国国情，又要赶超国际水平。要不断的开拓创新，设计和制造出更多的生产率高、静态动态性能好、结构简单、使用方便、维修容易、造型美观、耗能少、成本低的现代化机床。设计本着以上原则进行，尽量向低成本、高效率、简化操作、符合人机工程的方向考虑。

（一）、主传动的组成部分

主传动由动力源、变速装置及执行元件（如主轴、刀架、工作台等）部分组成。主传动系统属于外联系传动链。

主传动包括动力源（电动机）、变速装置、定比传动机构、主轴组件、操纵机构等十部分组成。

1、动力源

电动机或液压马达，它给执行件提供动力，并使其获得一定的运动速度和方向。

2、定比传动机构

具有固定传动比的传动机构，用来实现降速、升速或运动联接，本设计中采用齿轮和带传动。

3、变速装置

传递动力、运动以及变换运动速度的装置，本设计中采用两个滑移齿轮变速组和一个背轮机构使主轴获得18级转速。

4、主轴组件

机床的执行件之一，它由主轴支承和安装在主轴上的传动件等组成，

5、开停装置

用来实现机床的启动和停止的机构，本设计中采用直接开停电动机来实现主轴的启动和停止。

6、制动装置

用来控制主轴迅速停止转动的装置，以减少辅助时间。本设计中采用电磁式制动器。

7、换向装置

用来变换机床主轴的旋转方向的装置。本设计中采用电动机直接换向。

8、操纵机构

控制机床主轴的开停、换向、变速及制动的机构。本设计中，开停、换向和制动采用电控制；变速采用液压控制。

9、润滑与密封

为了保证主传动的正常工作和良好的使用寿命，必须有良好的润滑装置和可靠的密封装置。本设计中采用箱外循环强制润滑，主轴组件采用迷宫式密封。

10、箱体

上述个机构和装置都装在箱体中，并应保证其相互位置的准确性。本设计中采用灰铁铸造箱体。

11、刀架

数控机床中为了实现对刀架的自动控制，采用制动转位刀架。

（二）、机床主要部件及其运动方式的选定

主运动的实现

根据设计要求，本设计采用分离式主传动系统，包括变速箱、主轴箱两部分。其中，变速箱与电动机至于机座内，主轴箱与变速箱采用带传动连接。所有的变速都采用液压操作。

进给运动的实现

本次所设计的机床进给运动均由单片机进行数字控制，因此在X、Y方向上，进给运动均采用滚珠丝杠螺母副，其动力由步进电机通过齿轮传递。齿轮的消隙采用偏心环调整。

数字控制的实现

采用单片机控制，各个控制按扭均安装在控制台上，而控制台摆放在易操作的位置，这一点须根据实际情况而定。

机床其它零部件的选择

考虑到生产效率以及生产的经济性，机床附件如油管、行程开关等，以及标准件如滚珠丝杠、轴承等均选择外购形式。

（三）、机床的主要技术参数

由设计任务书的要求，现将CJK6132经济型数控车床的主要技术参数及加工范围技术参数列于下：

项目单位规格

床身上最大回转直径 mm 320

最大工件长度 mm 750

最大切削直径 mm 320

最大切削长度 mm 750

床鞍（滑板）上最大切削直径 mm 250

主轴前端锥孔莫氏6号锥度

主轴孔径 mm 350

主轴转速范围 r/min 40~1800

主轴转速级数 18级

主轴电机输出功率（普通） kW 5

中心高距床身 mm 250

距地面 mm 1130

尾座套筒直径 mm 65

尾座套筒行程 mm 150

尾座套筒锥孔锥度莫氏5号

（四）、各组成部件的特性与所应达到的要求

1．床身

机床床身采用优质铸铁，内部筋采用U形布局，床身整体刚性高。滑动导轨面采用中频淬火，淬硬层深。硬度达 HRC52以上，拖板滑动面贴塑，使得进给系统的刚度，摩擦阻尼系数等动、静特性都处于最佳状态。

2. 床头箱结构

机床主传动采用液压操纵机构，可实现十八级转速。机床主轴箱内的传动齿轮均经淬硬磨齿处理，传动比稳定，运转噪音低。机床主轴为二支撑结构，前支撑采用C级高精度轴承，润滑油润滑，提高了回转精度，使机床主轴具有良好的精度和刚性。机床采用单片式电磁刹车离合器，解决主轴的刹车及离合问题，离合器安装于床头箱带轮侧，使床头箱内结构大为简化，便于维修。

3.进给系统

机床两轴进给系统采用步进电机驱动滚珠丝杠的典型传动方式，在滑板与床鞍及床鞍与床身之间的滑动面处贴有TSF导轨板，滑动磨擦系数非常小，有助于提高了机床的快速响应性能及生产效率。在进给系统各滑动处及两轴丝杠丝母处都设置了润滑点。

4. 刀架

机床采用立式四工位刀架，该刀架布刀方便，刚性好。

5. 尾座采用手动尾座

6. 冷却系统

冷却箱放在后床腿中。

7.卡盘

机床标准配置为_250手动卡盘，

8.电气系统

电路的动力回路，均有过流、短路保护，机床相关动作都有相应的互锁，以保障设备和人身安全。

电气系统具有自诊断功能，操作及维修人员可根据指示灯及显示器等随时观察到机床各部分的运行状态。

9.安全保护

当机床遇到外部突然断电或自身故障时，由控制电路的设计，机床可动进给轴，冷却电机等如已在“启动”状态者，将进入“停止”状态；如已在“停止”状态的则不可自行进入启动状态，确保了机床的安全。另外由于机床计算机内的控制程序是“固化”在芯片中的，而零件加工程序是由电池供电保护的，所以，意外断电或故障时，不会丢失计算机内存储的程序菜单。

机床具有报警装置及紧急停止按钮，可防止各种突发故障给机床造成损坏。由于软件的合理设计，报警可通过显示器显示文字及报警号，通过操作面板的指示灯指示；机床根据情况将报警的处理方式分为三类：对紧急报警实行“急停”；对一般报警实行“进给保持”；对操作错误只进行“提示”。

二、机床主传动设计

（一）、主要技术参数的确定

机床的主要技术参数包括主参数和基本参数。主参数是机床参数中最主要的，它必须满足以下要求：

a、直接反映出机床的加工能力和特性；

b、决定其他基本参数值的大小；

c、作为机床设计的出发点；

d、作为用户选用机床的主要依据。

对于通用机床（包括专门化机床），主参数通常都以机床的最大加工尺寸表示，只有在不适用于用工件最大尺寸表示时，才采用其他尺寸或物理量。如卧式镗床的主参数用主轴直径，拉床用额定拉力等。为了更完整地表示出机床的工作能力和加工范围，有时在主参数后面标出另一参数值，称为第