【正文】 7124經(jīng)濟(jì)數(shù)控銑床對(duì)于精度及轉(zhuǎn)速的要求不高所以可以選擇：前支承采用雙列圓錐滾子軸承，后支承為單列圓錐滾子軸承這種配置。主軸的材料可根據(jù)強(qiáng)度、剛度、耐磨性、載荷特點(diǎn)和熱處理變形大小等因素來(lái)選擇。主軸剛度與材質(zhì)的彈性模量E有關(guān)。無(wú)論是普通鋼還是合金鋼其E值基本相同。因此對(duì)于一般要求的機(jī)床其主軸可用價(jià)格便宜的中碳鋼、45鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理后硬度為22~28HRC；當(dāng)載荷較大或存在較大的沖擊時(shí)，或者精密機(jī)床的主軸為減少熱處理后變形，或者需要作軸向移動(dòng)的主軸為了減少它的磨損時(shí)，則可選用合金鋼。常用的合金鋼有40Cr~50HRC，或者用20Cr進(jìn)行滲碳淬硬使硬度達(dá)到56~62HRC。某些高精度機(jī)床的主軸材料則選用38CrMoAl進(jìn)行氮化處理，使硬度達(dá)到850~1000HV。 主軸的潤(rùn)滑與冷卻主軸軸承潤(rùn)滑和冷卻是保證主軸正常工作的必要手段。為了盡可能減少主軸部件溫升引起的熱變形對(duì)機(jī)床工作進(jìn)度的影響通常利用潤(rùn)滑油循環(huán)系統(tǒng)把主軸部件的熱量帶走，使主軸部件與箱件保持恒定的溫度，在某些數(shù)控機(jī)床上，采用專(zhuān)業(yè)的冷卻裝置，控制主軸箱溫升。有些主軸軸承用高級(jí)油潤(rùn)滑，每加一次油脂可以使用710年。對(duì)于某些主軸采用油氣潤(rùn)滑、噴注潤(rùn)滑和突入滾道潤(rùn)滑等措施，以保持在高速時(shí)正常冷卻潤(rùn)滑效果。 主軸箱的設(shè)計(jì)：為了提高主軸的剛度和便于安裝，將主軸設(shè)計(jì)成階梯圓柱形，前端外徑大，后端外徑小，為實(shí)現(xiàn)更換刀具時(shí)能自動(dòng)夾緊，主軸內(nèi)部設(shè)計(jì)成空心。其前端有7：24錐孔，用于裝錐柄刀具，并有自動(dòng)定心作用，通過(guò)摩擦將刀柄夾緊于主軸的端部，大錐度既利于定心，也便于松夾。主軸端面裝有定向鍵，既可傳遞切削的轉(zhuǎn)矩，又可用于刀具的周向定位。主軸外圓柱面上有前后支承軸承的配合面。主軸的主要尺寸參數(shù)包括：主軸直徑、內(nèi)孔直徑、懸伸長(zhǎng)度和支承跨距。（1）主軸直徑 主軸直徑越大，其剛度越強(qiáng)，但使得軸承和軸上的其他零件的尺寸相應(yīng)增大。前、后軸頸的差值越小則主軸的剛度越高，工藝性能也越好。根據(jù)實(shí)際情況確定主軸的直徑為F80mm。（2）主軸內(nèi)孔直徑 主軸內(nèi)徑是用來(lái)通過(guò)刀具夾緊裝置固定刀具的。主軸孔徑越大，機(jī)床是使用范圍越廣，同時(shí)主軸部件的重量也越輕。但是孔徑的大小受主軸剛度的制約。，則主軸內(nèi)孔直徑為80*=24mm。主軸材料的選擇主要根據(jù)剛度、載荷特點(diǎn)、耐磨性和熱處理變形大小等因素確定。主軸材料選用38CrMoAIA。傳動(dòng)帶 傳動(dòng)帶是以帶作為中間撓性件，靠帶與帶輪間的摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。如圖31所示，帶呈環(huán)形，以一定的拉力（張緊力）F0套在一對(duì)帶輪上，使帶和帶輪相互壓緊。帶傳動(dòng)不工作時(shí)，帶兩邊的拉力相等，均為F0；工作時(shí)主動(dòng)帶1轉(zhuǎn)動(dòng)，帶與帶輪面間的摩擦力使其一邊拉力加大到F1稱(chēng)為緊邊拉力，另一邊拉力減小到F2，稱(chēng)為松邊拉力。兩者之差F=F1F2即為帶的有效拉力，它等于沿帶輪的接觸弧上摩擦力的總合。這樣，就帶動(dòng)從動(dòng)輪2旋轉(zhuǎn)了，但一定條件下，摩擦力有一定的限度，若工作阻力超過(guò)極限值、帶就在輪面上打滑，傳動(dòng)不能正常工作。傳動(dòng)帶的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，主、從動(dòng)輪的中心距離較大，工作穩(wěn)定，無(wú)噪聲，過(guò)載時(shí)帶打滑能防止其他零件損壞。缺點(diǎn)是：外部尺寸大，作用在軸和軸承上的力也較大，此外V帶和平帶傳動(dòng)還有彈性滑動(dòng)，不能保持恒定的傳動(dòng)比。圖32V帶 V帶是截面為等腰梯形（或近似等腰梯形）的傳動(dòng)帶。176。它的結(jié)構(gòu)有簾布結(jié)構(gòu)與線繩結(jié)構(gòu)兩種。一般采用簾布結(jié)構(gòu)，在載荷不大、小直徑或轉(zhuǎn)速較高時(shí)采用線繩結(jié)構(gòu)。它們的結(jié)構(gòu)如圖32所示，伸張層與壓縮層采用彈性好的膠料，易于產(chǎn)生彎曲變形。包布層耐磨，起保護(hù)作用。強(qiáng)力層承受帶的拉力。V帶根據(jù)截面尺寸由小到大的順序排列，共有Y、Z、A、B、C、D、E七種。應(yīng)用最多的是A、B、C三種。一般V帶型號(hào)的截面尺寸和其所能傳遞的功率大小有關(guān)，傳遞的功率越大，選用的截面尺寸也越大。圖33傳動(dòng)比本次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方式選用通過(guò)傳送帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)，由圖31可知aa2兩角度相同。傳動(dòng)帶接觸圓的長(zhǎng)度為：傳動(dòng)比 即：或D1:D2我們?cè)O(shè)計(jì)的傳動(dòng)比為：低速區(qū)為28733r/min，高速區(qū)為7333150r/min,低速時(shí)傳動(dòng)比為1：；高速時(shí)傳動(dòng)比為1：。機(jī)床主傳動(dòng)的變速方式可分為無(wú)級(jí)變速和有級(jí)變速兩種。無(wú)級(jí)變速：指在一定速度(或轉(zhuǎn)速)范圍內(nèi)能連續(xù)、任意地變速。優(yōu)點(diǎn)：可選用最合理的切削速度，沒(méi)有速度損失，生產(chǎn)率高；可在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，減少了輔助時(shí)間；操縱方便；傳動(dòng)平穩(wěn)。缺點(diǎn)：機(jī)械式和液壓式無(wú)級(jí)變速結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；電氣式成本較高。有級(jí)變速：指在若干固定速度(或轉(zhuǎn)速)級(jí)內(nèi)不連續(xù)地變速。優(yōu)點(diǎn)：傳遞功率大，變速范圍大，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠。缺點(diǎn)：速度不能連續(xù)變化，有速度損失，傳動(dòng)不夠平穩(wěn)。 方案選擇：根據(jù)所改造成數(shù)控機(jī)床的使用要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本方案選擇電氣無(wú)級(jí)變速。第4章 自動(dòng)拉刀裝置的設(shè)計(jì) 刀具自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)在數(shù)控銑床上多采用氣壓或液壓裝夾刀具，常見(jiàn)的刀具自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)主要由拉桿、 拉桿端部的夾頭、蝶形彈簧、活塞、氣缸等組成 。夾緊狀態(tài)時(shí)，蝶形彈簧通過(guò)拉桿及夾頭，拉住刀柄的尾部，使刀具錐柄和主軸錐孔緊密配合；松刀時(shí)，通過(guò)氣缸活塞推動(dòng)拉桿，壓縮蝶形彈簧，使夾頭松開(kāi)，夾頭與刀柄上的拉釘脫離，即可拔出刀具，進(jìn)行新、舊刀具的交換，新刀裝入后，氣缸活塞后移，新刀具又被蝶形彈簧拉緊。 需注意的是，不同的機(jī)床，其刀具自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不同，與之適應(yīng)的刀柄及拉釘規(guī)格亦不同。為實(shí)現(xiàn)刀具在主軸上的自動(dòng)裝卸，主軸上必須帶有刀具的自動(dòng)卡緊機(jī)構(gòu)，通常刀桿都是采用7：24的大錐柄和主軸錐孔配合定心，從而保證刀具回轉(zhuǎn)中心每次裝卡后與主軸回轉(zhuǎn)中心都同軸，而且大錐度的錐柄不僅有利于定心，也為松卡帶來(lái)方便。另外，主軸端面有一鍵塊，通過(guò)它既可傳遞主軸的扭矩，又可用于刀具的周向定位。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)拉馬的具體機(jī)構(gòu)是由一組碟形彈簧配以一液壓裝置組成的。使用碟簧拉緊刀具，而用氣壓缸放松刀具，從而保證在工作中，即使突然斷電，刀桿也不會(huì)自行松脫。 拉刀裝置的工作原理該拉刀裝置的工作原理如圖1所示，當(dāng)?shù)毒哂扇斯に偷?：24主軸錐孔后，刀柄后部的拉釘便被送入到主軸中心的拉桿的前端，當(dāng)增壓氣缸接收到刀具已被放入主軸錐孔的信號(hào)時(shí)，增壓氣缸活塞推桿便向上運(yùn)動(dòng)，拉桿在碟形彈簧(在松刀時(shí)已被壓縮處于儲(chǔ)能狀態(tài))能量釋放反作用力下，也跟著向上運(yùn)動(dòng)，拉桿前端的卡爪(卡爪在圓周方向等分割成6片)由于受到卡爪彈簧的緊箍力作用，而與拉桿緊緊相連，因此彈簧卡爪也跟著向上運(yùn)動(dòng)，卡爪末端從~35mm開(kāi)放的圓柱孔經(jīng)過(guò)錐孔進(jìn)入~27mm的主軸圓柱孔，6片卡爪在~27mm的主軸圓柱孔中縮小了直徑，從而抱住拉釘，同時(shí)把拉釘向上拉。由于碟形彈簧力一直作用在拉桿上，所以拉釘一直被緊緊拉住(該拉力大約2萬(wàn)N左右)。當(dāng)增壓氣缸接到準(zhǔn)備取走主軸錐孔內(nèi)的刀具信號(hào)時(shí)，增壓氣缸活塞推桿便向下運(yùn)動(dòng)，克服碟形彈簧反作用力，把拉桿向下推，卡爪末端從~27mm圓柱孔經(jīng)過(guò)內(nèi)錐孔進(jìn)入開(kāi)放的~35mm圓柱孔內(nèi)，此時(shí)6片卡爪由于彈簧的作用向外擴(kuò)張，就能把刀具從主軸上取走。因此我們可設(shè)計(jì)兩個(gè)控制按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖41 主軸自動(dòng)松刀裝配圖 圖42此次設(shè)計(jì)的拉刀裝置的動(dòng)力系統(tǒng)采用液壓回路提供動(dòng)力設(shè)計(jì)的液壓回路圖為下圖43：圖43增壓回路第5章 電氣部分設(shè)計(jì)本機(jī)床采用德國(guó)SIEMENS的SINUMERK 802D數(shù)控系統(tǒng)。802D是在機(jī)床行業(yè)廣泛采用的現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)，它與SINUMERIK_611數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和SIMATIC S7300可編程控制器一起，構(gòu)成全數(shù)字控制系統(tǒng)，它適于各種復(fù)雜加工任務(wù)的控制，具有優(yōu)于其它系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)和控制精度。由于齒輪機(jī)床的特殊性，還擴(kuò)充了若干功能。例如:刀具和工件的同步傳動(dòng)，即所謂的電子齒輪箱(ELG),這樣優(yōu)化了機(jī)械的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)床的精度，大大方便了用戶的操作。機(jī)床進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)由NC系統(tǒng)控制，它包括電源模塊、NCU模塊、驅(qū)動(dòng)模塊及伺服電機(jī)。．交流異步伺服系統(tǒng)交流異步伺服電機(jī)通過(guò)在三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組中產(chǎn)生幅值、頻率可變的正弦電流，該正弦電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的感應(yīng)電流相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)。其中，正弦電流的幅值可分解為給定或可調(diào)的勵(lì)磁電流與等效轉(zhuǎn)子力矩電流的矢量和；正弦電流的頻率可分解為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差之和，以實(shí)現(xiàn)矢量化控制。交流異步伺服電機(jī)通常有模擬式、數(shù)字式兩種方式。與模擬式相比，數(shù)字式伺服加速特性近似直線，時(shí)間短，且可提高主軸定位控制時(shí)系統(tǒng)的剛性和精度，操作方便，是機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)采用的主要形式。然而交流異步伺服存在兩個(gè)主要問(wèn)題：一是轉(zhuǎn)子發(fā)熱，效率較低，轉(zhuǎn)矩密度較小，體積較大；二是功率因數(shù)較低，因此，要獲得較寬的恒功率調(diào)速范圍，要求較大的逆變器容量。功率應(yīng)按在各種加工情況下經(jīng)常遇到的最大切削力和最大切削轉(zhuǎn)速來(lái)計(jì)算,設(shè)即最大切削速度為500()，最大切削力 = 及 =PηK式中 P——電動(dòng)機(jī)功率； ——切削功率； η——主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，查機(jī)床說(shuō)明書(shū),～,η=。 ——=（N） ——切削速度=500()k——進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取k=. ==5000205。60/60000KW=5KW P= Pc/ηK=5/( )KW =主軸電機(jī)的主參數(shù)計(jì)算： （1）最大切削力負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T=i 式中 ——絲杠上的最大軸向負(fù)載N ——絲杠導(dǎo)程m。 ——滾珠絲杠的機(jī)械效率。預(yù)加 ——因滾珠絲杠螺母預(yù)加再載荷引起的附加摩擦轉(zhuǎn)矩N. m ——滾珠絲杠軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩N. m i ——傳動(dòng)比 計(jì)算得 T = (2) 慣量匹配 電動(dòng)機(jī)軸慣量 J =m= 滾珠絲杠的慣量 J==聯(lián)軸節(jié)的慣量（查表得） J= 負(fù)載慣量 J= J+ J+ J= 所以電動(dòng)機(jī)的慣量 J應(yīng) J J 4 J 20 J 90所以我根據(jù)上面計(jì)算的結(jié)果我決定主電機(jī)采用西門(mén)子 a c6/8000i電機(jī)其電機(jī)參數(shù)。 額定電壓 220V 轉(zhuǎn)速 12000rpm 額定轉(zhuǎn)矩 48NM 功率 極數(shù) 1. 極數(shù)反映出電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，2極同步轉(zhuǎn)速是3000r/min，4極同步轉(zhuǎn)速是1500r/min，6極同步轉(zhuǎn)速是1000r/min,8極同步轉(zhuǎn)速是750r/min。　　繞組的一來(lái)一去才能組成回路，也就是磁極對(duì)數(shù)，是成對(duì)出現(xiàn)的，極就是磁極的意思，這些繞組當(dāng)通過(guò)電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，相應(yīng)的就會(huì)有磁極?！　∪嘟涣麟姍C(jī)每組線圈都會(huì)產(chǎn)生N、S磁極，每個(gè)電機(jī)每相含有的磁極個(gè)數(shù)就是極數(shù)。由于磁極是成對(duì)出現(xiàn)的，所以電機(jī)有8……極之分。　　2. 若三相交流電的頻率為50Hz,則合成磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速為50r/s,即3000r/,進(jìn)一步分析還可以得到同步轉(zhuǎn)速n與磁場(chǎng)磁極對(duì)數(shù)p的關(guān)系:n=60f/,；ns與所接交流電的頻率 (f)、電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)(P)之間有嚴(yán)格的關(guān)系，ns＝f/P在中國(guó)，電源頻率為50赫，所以二極電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分，四極電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分，余類(lèi)推。異步電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是低于或高于其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，異步之名由此而來(lái)。異步電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速之差（稱(chēng)為轉(zhuǎn)差）通常在10％以內(nèi)。由此可知，交