【正文】 CK6140型數(shù)控車床主軸箱及進給系統(tǒng)設計書一、總體方案（一）CK6140的現(xiàn)狀和發(fā)展 數(shù)控機床是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術對傳統(tǒng)機械制造產(chǎn)業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品；其技術范圍復蓋很多領域：(1)機械制造技術；(2)信息處理、加工、傳輸技術：(3)自動控制技術；(4)伺服驅動技術；(5)傳感器技術：(6)軟件技術等。計算機對傳統(tǒng)機械制造產(chǎn)業(yè)的滲透，完全改變了制造業(yè)。制造業(yè)不但成為工業(yè)化的象征，而且由于信息技術的滲透，使制造業(yè)猶如朝陽產(chǎn)業(yè)具有廣闊的發(fā)展天地。數(shù)控技術的發(fā)展趨勢：智能化；網(wǎng)絡化；集成化；微機電控制系統(tǒng)；數(shù)字化。 我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思考：注重系統(tǒng)配套；注重產(chǎn)品的可靠性；提倡創(chuàng)新，加強服務。（二）CK6140數(shù)控車床及控制系統(tǒng)的總體方案由于該設計給出的已知條件是18級變速，對于主軸箱的設計采用雙聯(lián)齒輪、三聯(lián)齒輪、撥叉、電磁離合器實現(xiàn)主軸的變速、正轉、反轉。進給部分用數(shù)控系統(tǒng)控制縱橫兩方向的步進電機，實現(xiàn)X、Y兩方向的進給運動；刀架采用電動刀架；參考的普通機床拆除其中的絲杠、光杠進給箱、溜板箱，換上滾珠絲杠螺母副；在主軸后端加一主軸編碼器，以便加工螺紋。二、機械部分設計計算說明（一）主運動部分計算參數(shù)的確定通用機床的規(guī)格和類型有系列型譜作為設計時應該遵照的基礎。因此，對這些基本知識和資料作些簡要介紹。本次設計中的車床是普通型車床，其品種，用途，性能和結構都是普通型車床所共有的，在此就不作出詳細的解釋和說明了。車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)（GB158279，JB/Z14379）最大的工件回轉直徑D是410mm；刀架上最大工件回轉直徑D1大于或等于220mm；主軸通孔直徑d要大于或等于52mm；主軸錐度：莫氏6；最大工件長度L是500～1000mm；主軸轉速范圍是：20～2000r/min；級數(shù)范圍是：18；～2mm/r；（1）參數(shù)確定的步驟和方法①極限切削速度umax﹑umin 根據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮：工序種類 ﹑工藝要求 刀具和工件材料等因素。允許的切速極限參考值如《機床主軸變速箱設計指導書》。然而，根據(jù)本次設計的需要選取的值如下由已知條件可知:umax=200m/min, umin=6～10m/min?？扇min=9m/min②主軸的極限轉速 計算車床主軸的極限轉速時的加工直徑，按經(jīng)驗公式dmax=～,dmin=～；這里取dmax=，dmin==410mm，則主軸極限轉速應為： =1242r/min =，取 ； 由于轉速范圍 Rn= = = 中型通用機床，本例考慮到適當減少相對速度損失，選定Ф= 取Z = 18級 各級轉速數(shù)列可直接從標準數(shù)列表中查出。標準數(shù)列表給出了以Φ=～10000的數(shù)值，因Φ==，從表中找到nmax=1600r/min，就可以每隔3個數(shù)值取一個數(shù)，得： 14，18，28，45，56，71，90，112，140，150，224，280，355，450，560，710。③主軸轉速級數(shù)z和公比￠ 已知 =Rn Rn=且： z= 因機床的電動機轉速往往比主軸的大多數(shù)轉速高，變速系統(tǒng)以降速傳動居多，因此，傳動系統(tǒng)中若按傳動順序在前面的各軸轉速較高，根據(jù)轉矩公式（） T=，當傳遞功率一定時，轉速較高的軸所傳遞的扭矩就較小，在其他條件相同時，傳動件（如軸、齒輪）的尺寸就較小，因此，常把傳動副數(shù)較多的變速組安排在前面的高速軸上，這樣可以節(jié)省材料，減少傳動系統(tǒng)的轉動慣量。因此選擇結構式如下： 18= ④主電機功率—動力參數(shù)的確定 合理地確定電機功率N，使用的功率實際情況既能充分的發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機經(jīng)常輕載而降低功率因素。 目前，確定機床電機功率的常用方法很多，而本次設計中采用的是：估算法，它是一種按典型加工條件（工藝種類、加工材料、刀具、切削用量）進行估算。根據(jù)此方法，中型車床典型重切削條件下的用量： 根據(jù)設計書表中推薦的數(shù)值：取 P= 傳動設計（1）確定變速組的數(shù)目和各變速組中傳動副的數(shù)目.該機床的變速范圍比較大,必須經(jīng)過較長的傳動鏈減速才能把電動機的轉速降到主軸所需的轉速,通常采用P=2或3,因此,18=332,共需三個變速組.（2）確定不同傳動副數(shù)的各變速組的排列次序,根據(jù)“前多后少” 的原則,選擇18=332的方案.（3）確定變速組的擴大順序,根據(jù)“前密后疏”的原則,選擇8=313329的結構式.（4）驗算變速組的變速范圍,=Ф(kj1)xj =Ф(21)9 =8,在允許的變速范圍之內.（5）確定是否需要增加降速的定比傳動副該車床的主運動系統(tǒng)的總降速比為期不遠16/1440 =1/90,三個變速組的最小降速比都為1/,為使中間的二個變速組降速緩慢，以減少結構的徑向尺寸，在電動機軸Ⅰ到主傳動系統(tǒng)前端的軸Ⅱ增加一對28/64的降速傳動齒輪副,這樣,也有利于變型機床的設計,改變降速傳動齒輪副的傳動比，就可以將主軸18級轉速一起提高或降低。擬定轉速圖本例主傳動系統(tǒng)需4根軸,再加上電動機軸:18級轉速,畫出轉速圖的格線如圖26。決定軸ⅣⅤ的最小降速傳動比主軸上的齒輪希望大一些,能起到飛輪的作用,所以最后一個變速組的最小降速傳動比取極限值1/4,公比Ф=, =4,因此從Ⅴ軸E點向上六格,在Ⅳ軸找到D點,連結DE線即為ⅣⅤ軸的最小傳動比.決定其余變速組的最小傳動比根據(jù)“前緩后急”的原則，軸ⅢⅣ間取umin=1/Ф5,即從D點向上五格，在Ⅲ軸上取C點，同理，軸ⅡⅢ間取umin=1/Ф5即從C點向上五格，在軸Ⅱ上找出B點，分別連結AB線、BC線、CD線，如圖26所示。畫出各變速組的傳動比連線按基本組的級比指數(shù)X0=1，第一擴大組的級比指數(shù)X1=3，第二擴大組的級比指數(shù)X2=9，畫出各變速組的傳動比連線如27所示，畫出全部傳動比連線，如28所示。按28繪主傳動系統(tǒng)圖,此傳動系統(tǒng)是CK6140型數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)，如39： 圖1：CK6140車床主運動轉速圖 圖2：CK6140車床傳動系統(tǒng)圖帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定（1）齒輪齒數(shù)的確定由轉速圖可以看出: Ua1 = 1/Ф5 = 1/ Ua2 = 1/Ф4 = 1/ Ua3 = 1/Ф3 = 1/2 令 Ua1 = Z1/Z1180。 Ua2 = Z2/Z2180。 Ua3 = Z3/Z3180。最小齒輪必然是在降速比最大的傳動副Ua1中，即Z1 = Zmin 若取 Z1 = 18，則Z1180。 =Z1/Ua1=18= 取Z1180。=57齒數(shù)和SZ=Z1+Z1180。=18+57=75根據(jù)公式:Zj=UjSZ/1+Uj， Zj180。=SZ/1+Uj 得： Z2=Ua2SZ/1+Ua2=75*1/(1+1/)=21 Z2180。=SZZ2=7521=54 Z3=Ua3SZ/1+Ua3=75*1/2/(1+1/2)=25 Z3180。=SZZ3=7525=50 同理,由轉速圖可知:Ub1 = 1/Ф5 = 1/ Ub2 = 1/Ф2 = 1/ Ub3 = Ф = 令 Ub1 = Z4/Z4180。 Ub2 = Z5/Z5180。 Ub3 = Z6/Z6180。最小齒輪必然是在降速比最大的傳動副Ub1中，即Z4 = Zmin 若取 Z4 = 22，則Z4180。 =Z4/Ub1=22= 取Z4180。=70齒數(shù)和SZ=Z4+Z4180。=22+70=92根據(jù)公式:Zj=UjSZ/1+Uj， Zj180。=SZ/1+Uj 得： Z5=Ub2SZ/1+Ub2 =92*1/(1+1/)=36 Z5180。=SZZ5=9236=56 Z6=Ub3SZ/1+Ub3=92*1/(1+1/)=41 Z6180。=SZZ6=9241=51由轉速圖可以看出: Uc1 = 1/Ф6 = 1/4 Ua2 =Ф3= 2 Ua3 = 1/Ф3 = 1/2令 Uc1 = Z7/Z7180。 Uc2 = Z8/Z8180。最小齒輪必然是在降速比最大的傳動副Uc1中，即Z7 = Zmin 若取 Z7 = 17，則 Z7180。 =Z7/Uc1=17*4=68 齒數(shù)和SZ=Z7+Z7180。=17+68=85根據(jù)公式:Zj=UjSZ/1+Uj， Zj180。=SZ/1+Uj 得： Z8=Uc2SZ/1+Uc2 =85*2/(1+2)=57 Z8180。=SZZ2=8557=28主軸轉速誤差的計算: 取n = 630r/min,它經(jīng)過傳動齒輪18/57以后no變?yōu)? no = n18/57 = 630 18/57 = 主軸的轉速誤差 = 1 （2）帶輪的設計 選擇普通V帶型號由表示95查得KA = , 由式(910)得: PC = KAP = = 由圖97選用A型V帶確定帶輪基準直徑d1和d2由表92取d1 = 125㎜,由式(96)得: d2 = n1d1(1ξ)/n2 = id1(1ξ) = 125()㎜ = ㎜ 由表92取d2 = 300㎜,(雖使n2略有減少,但其誤差小于5%,故允許). 驗證帶速由式(912)得: V = n1d1π/100060 = ～25m/s范圍內,合適. 確定帶長和中心距a由式(913)得: (d1＋d2)≦ao≦2(d1＋d2) (125＋300)≦ao≦2(125＋300) ≦ao≦850初定中心距 ao = 680㎜,由式(914)得帶長 Lo = 2ao + π(d1＋d2)/2 ＋ (d2－d1)2/4ao =2 680 ＋ π(125＋300)/2 ＋ (300－125)2/4680 =㎜ 由表93選用 Ld = 2000㎜,由式(915)得實際中心距: a = ao ＋ (Ld＋Lo)/2 = 680 ＋ (2000－)/2 =㎜ 驗算小帶輪上的包角a1 由式(9－16)得: a1 = 1800 － (d2－d1) =1800 － (300－125) = 1200 ，合適確定帶的根數(shù)由式(9－16)得: Z = PC/(PO＋ΔPO)KLKa 由表9－4查得：PO = 。由表9－6查得: ΔPO = 。 由表9－6查得: Ka = 。 由表9－3查得：KL = , 所以有: Z = (＋) = 取3根計算軸上的壓力由表9－1查得：q = ㎏/m,故由式(9－18)得:初拉力為 FO = 500PC(－1)/ZV ＋ qV2