【正文】 ed instructions, the design of the drive system is realized by controlling system. And main transmission system is also particularly important a part, machining center is to supply all kinds of processing steps and cutter and the relative displacement between parts are with the digital code to said.Keywords: processing center, spindle, main transmission system, control system I第1章 緒論 加工中心的組成 加工中心有各種類型，雖然外形結構各異，但總體來看大體上由以下幾部分組 成： （1）基礎部件 由床身、立柱和工作臺等大件組成，它們是加工中心結構中的基礎部件。這些 大件有鑄鐵件，也有焊接的鋼結構件，它們要承受加工中心的靜載荷以及在加工時的 切削負載，因此必須具備更高的靜動剛度，也是加工中心中質量和體積最大的部件。 （2）主軸部件 由主軸箱、主軸電機、主軸和主軸軸承等零件組成。主軸的啟動、停止等動 作和轉速均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸上的刀具進行切削。主軸部件是切 削加工的功率輸出部件，是加工中心的關鍵部件，其結構的好壞，對加工中心的 性能有很大的影響。（3）控制系統(tǒng) 單臺加工中心的數(shù)控中心由CNC裝置，可編程序控制器，伺服驅動裝置，以 及電機等部分組成．它們是加工中心執(zhí)行順序控制動作和控制加工過程的中心。（4）伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)的作用是把來自數(shù)控裝置的信號裝換位機床移動部件的運動，其性 能是決定機床的加工精度，表面質量和加工效率的主要因素之一，加工中心普遍 采用半閉環(huán)、閉環(huán)和混合環(huán)三種控制方式。 （5）自動換刀裝置 加工中心與一般數(shù)控機床的顯著區(qū)別是具有對零件進行多道工序加工的能 力，有一套自動換刀裝置。它由刀庫，機械手和驅動機構等部件組成。 （6）輔助系統(tǒng) 包括潤滑、冷卻、排屑、防護、液壓和隨機檢測系統(tǒng)等部分。輔助系統(tǒng)雖不 能直接參與切削運動，但對加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起到保障作 用，因此，也是加工中心不可缺少的部分。 （7）自動托盤更換系統(tǒng) 有的加工中心為進一步縮短非切削時間，配有倆個自動交換工件托盤，一個 安裝在工作臺上進行加工，另一個則位于工作臺外進行裝卸工件。當完成一個托 盤上的工件加工后，便自動交換托盤，進行新零件的加工，這樣可減少輔助時間， 提高加工工效。 加工中心的特點 (1)加工精度高 加工中心是以數(shù)字形式給出指令進行加工的，由于目前數(shù)控裝置的脈沖當量一般 ，而且進給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進行 補償，因此，加工中心能達到比較高的加工精度和質量穩(wěn)定性。 (2)表面質量好 加工中心主軸轉速和各軸進給量都是無級調速，有的甚至有自適應控制功能，能 隨刀具和工件材質及刀具參數(shù)的變化，把切削參數(shù)調整到最佳數(shù)值，從而提高了各加 工表面的質量。 (3)生產效率高 零件加工所需的時間包括機動時間和輔助時間倆部分，加工中心能夠有效的減少 這倆部分時間，因為加工生產率比一般的機床高得多。 (4)自動化程度高 加工中心對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的。操作者除了操作面板、 裝卸零件、關鍵工序的中間測量以及觀察機床的運行外，其他的機床動作直至加工完 畢，都是自動連續(xù)完成。不需要進行繁重的重復性手工操作，勞動強度與緊張程度均 可大為減少，勞動條件也得到相應的改善。 (5)有利于生產管理的現(xiàn)代化 用加工中心加工零件，能準確計算零件加工工時，并有效的簡化檢驗和工夾具、 半成品的管理工作。這些特點都有利于使生產管理現(xiàn)代化。第2章 主傳動系統(tǒng)的設計 概述 主傳動系統(tǒng)是用來實現(xiàn)機床主運動的傳動系統(tǒng)，它應具由一定的轉速和一定的變速范圍，以便采用不同材料的刀具，加工不同的材料，不同的尺寸，不同的要求的工作，并能方便的實現(xiàn)運動的開停，變速，換向和制動等。數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)主要包括電動機，傳動系統(tǒng)和主軸部件，與普通機床的主傳動系統(tǒng)相比，在結構上比較簡單，這是因為變速功能全部或大部分由主軸電動機的無級調速來承擔，省去了復雜的齒輪變速機構，有些只有二級或三級齒輪變速系統(tǒng)，用于擴大電動機無級調速的范圍。數(shù)控機床主傳動的特點數(shù)控機床與普通機床比較具有以下特點：1）轉速高，功率大，它能使數(shù)控機床進行大功率切削和高速切削，實現(xiàn)高效率加工2）主軸轉速變換可靠，并能自動無級變速，使切削工作始終在最佳狀態(tài)下進行3）為實現(xiàn)刀具的快速或自動裝卸，主軸上還必須設計有刀具自動裝卸，主軸定向停止 和主軸孔內的切屑清除裝置 對主軸傳動系統(tǒng)的要求數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)除應滿足普通機床主傳動要求外，還有如下要求：1） 具有更大的調速范圍并實現(xiàn)無級變速2） 具有較高的精度和剛度3） 良好的抗震性，熱穩(wěn)定性 機床上常用的無極變速機構是直流或交流調速電動機，直流電動機從額定轉速nd向上至最高轉速nmax是調節(jié)磁場電流的方法來調速的，屬于恒功率，從額定轉速nd向下至最低轉速nmin時調節(jié)電樞電壓的方法來調速的屬于恒轉矩；交流調速電動機時靠調節(jié)供電頻率的方法調速。由于交流調速電動機的體積小，轉動慣量小，動作反應快，沒有電刷，能達到的最高轉速比同功率的直流調速電動機高，磨損和故障也少，所以在中小功率領域，交流調速電動機占有較大的優(yōu)勢，鑒于此，本設計選用交流調速電動機。根據(jù)主軸要求的最高轉速1000r/min最大切削功率4KW，選擇Y112M4型三相交流異步電動機，額定功率4KW，滿載轉速1440r/min，同步轉速1500r/min. 根據(jù)交流主軸電動機的最高轉速和基本轉速可以求得交流主軸電動機的恒功率轉速范圍Rdp=nmax/nd=，而主軸要求的恒功率轉速范圍Rnp=，小于交流主軸電動機所提供的恒功率轉速范圍，所以必須串聯(lián)變速機構的方法來擴大其恒功率轉速范圍.涉及變速箱時，考慮到機床結構的復雜程度，運轉的平穩(wěn)性等因素，取變速箱的公比φf等于交流主軸電動機的功率調速范圍Rdp，即φ=Rdp=，功率特性圖是連續(xù)的，無缺口和無重合的，并且選用集中傳動。變速箱的變速級數(shù)Z=，取Z=8，經(jīng)分析，確定的8級結構式為:8=212224..確定變速組齒輪齒數(shù)： 先計算第一擴大組的齒輪的齒數(shù) 第一擴大組的降速比分別為：u1=1/2.,u2=1，故齒數(shù)最小的齒輪在降速比為u1=1/2之中，查表取z1=zmin,=22,sz=66,則z1==44，z2=u2/1=u2，sz=33，z2=33.基本組的加個速比分別是：u1=1/，u2=1，故齒數(shù)最小的齒輪在降速比為u1=1/，查表有在z1=zmin=22，sz=84，則z1‘=62，z2=z239。=42.第二擴大組的降速比分別是u1=1/4，u2=1，故齒數(shù)最少的齒輪在u1=1/4之中，查表有z1=zmin=，sz=100，z2=50，則z1=80，z2=50.由此擬定主傳動系統(tǒng)圖，轉速圖以及主軸功率特性圖分別如圖21,22 圖 21 電 I第一擴大組 II基本組 III第二擴大組 IV主軸 圖22 結構網(wǎng) 傳動軸的估算 傳動軸除應滿足強度要求外，還應滿足剛度要求，強度要求保證軸在反復載荷和扭轉載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機床主傳動系數(shù)精度要求較高，不允許有較大的變形，因此疲勞強度一般不是主要矛盾，除了載荷較大的情況外，可以不必驗算軸的強度，剛度要求軸在載荷作用下不至于產生過大的變形。如果剛度不夠，軸上的零件由于軸的變形過大而不能正常工作，或者產生振動和噪音，發(fā)熱，過早磨損而失效。因此，必須保證傳動軸有足夠的強度。計算轉速nj是傳動件傳遞全部功率時的最低轉速，各個傳動軸上的計算轉速可以從轉速圖是直接得出，如表21所示 表21 各軸的計算轉速 軸序號 電 I II II