【正文】 e)平床身斜滑板 床身布局型式3）主軸傳動系統(tǒng)機(jī)床主傳動系統(tǒng)可分為分級變速傳動和無級變速傳動。根據(jù)滾動體的不同，滾動導(dǎo)軌可分為滾珠直線導(dǎo)軌和滾柱直線導(dǎo)軌。但傳統(tǒng)滑動導(dǎo)軌摩擦阻力大，磨損快，動、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。平床身斜滑板結(jié)構(gòu)，再配置上傾斜的導(dǎo)軌防護(hù)罩，這樣既保持了平床身工藝性好的優(yōu)點(diǎn)，床身寬度也不會太大。 1）床身按照床身導(dǎo)軌面與水平面的相對位置，床身有圖1所示的5種布局形式。 （2）引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工 將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn)，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。目前，數(shù)控系統(tǒng)正處于第六代――基于PC（PC－BASED）。[2]在這樣一種背景下，我的課題選擇為設(shè)計(jì)一臺數(shù)控車床——CK20，用于對轉(zhuǎn)體零件的圓柱面、圓弧面、圓錐面、端面、切槽、及各種公、英制螺紋等進(jìn)行批量、高效、高精度的自動加工，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量和降低工人勞動強(qiáng)度。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。 可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。機(jī)床的數(shù)控化率僅為6％。本設(shè)計(jì)將原來的帶輪不卸荷結(jié)構(gòu)變?yōu)榱藥л喰逗山Y(jié)構(gòu)，使輸入軸在帶處只受轉(zhuǎn)矩，將軸上的徑向力傳動到車床機(jī)體上,改善了輸入軸的受力情況。數(shù)控車床主軸可以獲得在調(diào)速范圍內(nèi)的任意速度，以滿足加工切削要求。與其他種類的機(jī)床相比，車床在生產(chǎn)中使用最廣。本論文首先介紹了我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展的過程與現(xiàn)狀 ,并分析了其存在的問題 。目前，數(shù)控車床的發(fā)展趨勢是通過電氣與機(jī)械裝置進(jìn)行無級變速。關(guān)鍵詞：主軸箱，無級調(diào)速，傳動系統(tǒng) Abstract： NC lathe can do boring, facing, drilling and Reaming in addition to use of lathes in the production than the other types of machine tools and more. And pared to other types of machine tools, lathes in the production is the most widely used.In this design ,the development and current situation of NC machine in China was introduced and a series of problems were presented .The development trend to NC lathe was countermeasures was presented for the development of NC machine in China and then the headstock of ck6125NC lathe has been calculatly designed . Headstocks is posed of the hollow spindle which is installed in precision bearings and a series of transmission gears. The spindle can obtain any speed in the speed range to meet the processing requirements of cutting.At present, the development trend is to provide a continuously variable speed through the electrical or mechanical devices . Variable Frequency Motor conveys the power through belt drive and a set of transmission gears. The speed range of Variable Frequency Motor is usually 35 , which is difficult to meet the speed range requirements of the spindle speed。這些機(jī)床中,役齡10年以上的占60％以上；10年以下的機(jī)床中，自動/半自動機(jī)床不到20％，F(xiàn)MC/FMS等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動和半自動機(jī)床占60％以上）。 而相對于傳統(tǒng)機(jī)床，數(shù)控機(jī)床有以下明顯的優(yōu)越性：可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。 擁有自動報(bào)警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間無人看管加工。 由于以上優(yōu)越性，數(shù)控機(jī)床所占的比例逐漸增大。通過本次設(shè)計(jì)培養(yǎng)綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，解決工程實(shí)際問題的能力，使工程繪圖、數(shù)據(jù)處理、外文文獻(xiàn)閱讀、程序編制、使用手冊等基本技能及能力得到訓(xùn)練和提高。未來數(shù)控系統(tǒng)將呈以下發(fā)展趨勢： 繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展 基于PC所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路。 （3）引入故障診斷專家系統(tǒng) （4）引入動裝置智能化數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)可以通過自動識別負(fù)載，而自動調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行[3] 。一般來說，中、小規(guī)格的數(shù)控車床采用斜床身和平床身斜滑板的居多，只有大型數(shù)控車床或小型精密數(shù)控車床才采用平床身，立床身采用的較少。斜床身和平床身斜滑板結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代數(shù)控車床中被廣泛應(yīng)用，是因?yàn)檫@種布局形式具有以下特點(diǎn)： ☆ 容易實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化； ☆ 機(jī)床外形整齊、美觀，占地面積?。?☆ 容易設(shè)置封閉式防護(hù)裝置； ☆ 容易排屑和安裝自動排屑器； ☆ 從工件上切下的熾熱切屑不至于堆積在導(dǎo)軌上影響導(dǎo)軌精度； ☆ 宜人性好，便于操作；☆ 便于安裝機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動化。目前，數(shù)控車床已不采用傳統(tǒng)滑動導(dǎo)軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋層的滑動導(dǎo)軌和新型塑料滑動導(dǎo)軌。后者的承載能力和剛度都比前者高，但摩擦系數(shù)略大。分級變速傳動是在一定范圍能均勻的、離散地分布著有限級數(shù)的轉(zhuǎn)速，主要用于普通機(jī)床。為了適應(yīng)不同的加工需求數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)有以下三種方式。但因主軸的功率和轉(zhuǎn)矩特性直接決定主軸電機(jī)的性能，因而這種變速傳動的應(yīng)用受到一定限制。很明顯，這種情況下主軸電動機(jī)的功率特性和機(jī)床主軸的要求不匹配:調(diào)速電動機(jī)的恒功率范圍遠(yuǎn)小于主軸要求的恒功率變速范圍。⑷用兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動主軸 上述兩種方式的混合傳動，高速時(shí)帶輪直接驅(qū)動主軸，低速時(shí)另一個(gè)電機(jī)通過齒輪減速后驅(qū)動主軸4）刀架系統(tǒng) 按換刀方式的不同，數(shù)控車床的刀架系統(tǒng)主要有回轉(zhuǎn)刀架、排式刀架和帶刀庫的自動換刀裝置等多種形式。排刀式刀架和回轉(zhuǎn)刀架對刀具的數(shù)目有一定的限制，當(dāng)需要數(shù)量較多的刀具時(shí)，應(yīng)采用帶刀庫的自動換刀裝置。 數(shù)控車床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中常用的驅(qū)動裝置是伺服電機(jī)。另一方面，電主軸和直線電機(jī)的成功應(yīng)用，陶瓷滾珠軸承、高精度大導(dǎo)程空心內(nèi)冷和滾珠螺母強(qiáng)冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線導(dǎo)軌副等機(jī)床功能部件的面市，也為機(jī)床向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條件。5）智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化和集成化[5]。第三步，初步確定總體設(shè)計(jì)方案：軟件方面 綜合考慮功能、價(jià)格、技術(shù)先進(jìn)、服務(wù)方便等因素，以及數(shù)控系統(tǒng)所具有的功能是否與CK6125的性能相匹配，盡量減少過剩的數(shù)控功能。由主電機(jī)的變速范圍，確定變速箱的減速級數(shù)以及傳動方式。第四章闡述數(shù)控系統(tǒng)的選擇及其設(shè)計(jì)。第二章 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)的主軸系統(tǒng)除了應(yīng)滿足普通機(jī)床主傳動要求外，還提出以下要求：具有更大的調(diào)速范圍，并實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。無級調(diào)速有機(jī)械、液壓和電氣等多種形式，數(shù)控機(jī)床一般采用由直流或交流調(diào)速電動機(jī)作為驅(qū)動源的電氣無級變速。液壓變速機(jī)構(gòu)是通過液壓缸、活塞桿帶動撥叉推動滑移齒輪移動來實(shí)現(xiàn)變速，雙聯(lián)滑移齒輪用一個(gè)液壓缸，而三聯(lián)滑移齒輪則必須使用兩個(gè)液壓缸（差動油缸）實(shí)現(xiàn)三位移動。電磁離合器用于數(shù)控機(jī)床的主傳動時(shí)，能簡化變速機(jī)構(gòu)，操作方便。(2)根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機(jī)的溫升限制、過載能力額啟動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機(jī)功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。(5)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程的要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速。表1簡要給出了用戶所期望的主軸驅(qū)動系統(tǒng)的性能。VFNC系列是高速、高精、高效的伺服系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床的高速、高精控制，并使機(jī)床更緊湊。但對于載荷不變或變化不大，且在常溫下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電動機(jī)（如本課題中的電動機(jī)），只要其所需輸出功率不超過其額定功率，工作時(shí)就不會過熱，可不進(jìn)行發(fā)熱計(jì)算[8]，本設(shè)計(jì)中電機(jī)容量按以下步驟確定：（1）確定電機(jī)輸出動率Pd（） 傳動裝置的總效率 () 其中， ―V帶輪傳動效率，由資料[12]，表2－4查得＝；―滾動軸承效率，由資料[12]，表2－4查得＝； ―圓柱齒輪傳動效率，由資料[12]，表2－4查得＝98； 由此，= 故， （3）選擇電動機(jī)額定功率如前所述，電動機(jī)功率應(yīng)留有余量，～。一般而言，轉(zhuǎn)速高的電動機(jī)，其尺寸和重量小，價(jià)格較低，但會使傳動裝置的總傳動比、結(jié)構(gòu)尺寸和重量增加。由于只有一根中間傳動軸，傳動鏈較短，因此變速級數(shù)較少，故對電動機(jī)恒功率變速范圍以及整個(gè)變速范圍要求較高。 降低變頻器功率，節(jié)省成本和電源容量。 主運(yùn)動調(diào)速范圍的確定、計(jì)算各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩主運(yùn)動調(diào)速范