【正文】 echanism, tool carriage, control box, etc. Bedside box by manipulating the oil cylinder piston rod to control the bidirectional drive fork of the internal tooth clutch connected or relax, for level 4 speed of spindle. Separation is used in the main movement transmission so that realize four speed gearbox. Feed mechanism by the bed saddle longitudinal feed electric hydraulic pulse motor, ball screw pair and the intermediate transmission gears. Key words: Numerical control technology。 Ball screw。本次研究的 CK6263 型數(shù)控機(jī)床的控制就屬于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。機(jī)床主軸的起動(dòng)、停止和變速，縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的行程和速度，刀具的變換和冷卻，都可以自動(dòng)控制。 數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)方式分為集中傳動(dòng)方式和分離傳動(dòng)方式。世界各國(guó)信息產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國(guó)防工業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。 國(guó)內(nèi)本土數(shù)控機(jī)床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與國(guó)外先進(jìn)水平相比落后了 510 年；在高、精、尖技術(shù)方面的差距則達(dá)到了 1015 年 。 十二五期間我國(guó)將持續(xù)投入，且力度加大，力爭(zhēng)通過(guò) 1015 年的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)由機(jī)床工具生產(chǎn)大國(guó)向機(jī)床工具強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)中高檔數(shù)控機(jī)床在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有主導(dǎo)地位等一系列中長(zhǎng)期目標(biāo)。 本課題應(yīng) 達(dá)到的要求 本課題主要研究 CK6163 型 數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)， 主要設(shè)計(jì)主軸箱和變速箱，還有涉及到進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以及一些零部件的設(shè)計(jì)。制造業(yè)不但成為工業(yè)化的象征，而且由于信息技術(shù)的滲透，使制造業(yè)猶如朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)具有廣闊的發(fā)展天地。進(jìn)給部分 用數(shù) 控系統(tǒng)控制縱橫兩方向的步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn) X、 Y兩方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；刀架采用四方刀架；參考的普通機(jī)床拆除其中的絲杠、光杠進(jìn)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。 經(jīng)整理得： 16=212 2242 8 擬定轉(zhuǎn)速圖 (1)選定電動(dòng)機(jī) 一般金屬切削機(jī)床的驅(qū)動(dòng)，如無(wú)特殊性能要求，多采用 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。然后，將總降速傳動(dòng)比按 “ 先緩后急 ” 的遞減原則分配給串聯(lián)的各變速組中的最小傳動(dòng)比。 ③ 確定軸 VI 的轉(zhuǎn)速 由軸 IV 傳遞到軸 VI 可以得到四級(jí)轉(zhuǎn)速： 400、 500、 6 800r/min 由軸 V 傳遞到軸 VI 可以得到四級(jí)轉(zhuǎn)速： 40024/60=160； 50024/60=200 ；63024/60=252 取 n=250 ； 80024/60=320 取 n=315 所以 VI 軸的轉(zhuǎn)速確定為 160、 200、 250、 31 400、 500、 6 800r/min ④ 確定軸 VII 的轉(zhuǎn)速 由軸 IV 經(jīng)軸 V直接傳遞到軸 VII 可以得到四級(jí)轉(zhuǎn)速： 400、 500、 6 800r/min 由軸 IV經(jīng)軸 VI 傳遞到軸 VII 可以得到 八級(jí)轉(zhuǎn)速： 80024/60=160 ； 63024/60=125；50024/60=100； 40024/60=80 (80060/24=2020 3060/24=1575 n=1600 50060/24=1250 40060/24=1000) 由軸 IV 經(jīng)軸 V 傳遞到軸 VI 再傳遞到軸 VII 可以得到四級(jí)轉(zhuǎn)速： 31524/60=160 25024/60=100 20024/60=80 16024/60=63 確定 VII 軸的轉(zhuǎn)速為： 20 1600、 1250、 1000、 800、 6 500、 400、 31 250、200、 160、 13 100、 80、 63r/min 確定轉(zhuǎn)速圖 圖 CK6163 轉(zhuǎn)速圖 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專(zhuān)業(yè)都有 確定各變速組傳動(dòng)副齒數(shù) ① 軸 IVV: 1/11?ia 1/12?ia 1/11?ia 時(shí)： ?zS ……64 、 6 6 70、 7 7 7 84…… 1/11?ia 時(shí)： ?zS ……64 、 6 6 70、 7 7 7 84…… 可取 ?zS 84,于是可得軸 IV 齒數(shù)為： 42；于是 1/11?ia 可得軸 V上的齒輪齒數(shù)為： 42 ② 軸 VVI: ?ib ， ?ib 時(shí)： ?zS ……69 、 7 7 7 7 80、 8 8 87…… 可取 ?zS 84，于是可得軸 V 上齒輪的齒數(shù)為： 24； 于是 60/241 ?ib ，得軸 VI上齒輪的齒數(shù)為： 60 ③ 軸 VI軸 VII: ?ci ?ci 時(shí)： ?zS ……72 、 7 7 8 8 8 8 90…… 可取 ?zS 84；得軸 VI 齒輪齒數(shù)為 24； 由 ?ci ； 得 VII 軸齒輪齒數(shù)為 60 ④ VII軸 VIII： 21?di 21?di 時(shí)： ?zS ……72 、 7 7 8 8 8 8 90…… 可取 ?zS VII 齒輪齒數(shù)為 30；由 21?di 得 VIII 軸齒輪齒數(shù)為 60 根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動(dòng)機(jī)等已知條件可有如下系統(tǒng)圖： 圖 CK6163 床頭箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專(zhuān)業(yè)都有 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 漸開(kāi)線直齒輪設(shè)計(jì) （ 1） 選擇齒輪材料及精度等級(jí) : 因?yàn)槭?1:1 傳遞 ,所以兩齒輪材料選擇一致 :齒輪選用合金鋼調(diào)質(zhì)，硬度為 220～250HBs； 選 8 級(jí)精度，要求齒面粗糙度 Ra≤～ m? （ 2） 模數(shù)的確定： 在 IV 軸上 42 齒數(shù)的齒輪最容 易受損，所以應(yīng)以 42 齒數(shù)齒輪位代表進(jìn)行模數(shù)計(jì)算， 因?yàn)椋? 13 21 []FSFdKm T Y Yz? ?? () 查 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 “載荷系數(shù) K”得： ? ，因?yàn)椋? 61 10 pT n? ? ? () 式子中 P—— 為主動(dòng)軸的傳輸功率 n—— 為從動(dòng)軸的的轉(zhuǎn)數(shù) IV 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為： 1 400 / minnr? 則有 61 10 pT n? ? ? () 6 5 10 400kw? ? ? 60. 3 10n mm? ? ? 查 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 得 1d?? 查 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 “標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的齒形系數(shù) YF ”得： 當(dāng) z=42 時(shí) 所對(duì)應(yīng)的外齒輪齒形系數(shù) ? 查 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 “標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) YS ”得： 當(dāng) z=42 時(shí) 所對(duì)應(yīng)的外齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) ? 查 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖 得： lim 210F MPa? ? 查圖 得： 1NY? 查表 得： ? 因?yàn)?? ? lim /F N F FYS??? 所以 ? ? 1 21 0 / 1. 3 16 1F? ? ? ? 經(jīng)整理得： 6321 . 2 0 . 3 1 0 2 . 4 1 1 . 6 71 . 2 6 4 2 2 1 0m ? ? ? ?? ? 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專(zhuān)業(yè)都有 ? 取 4m? 于是軸 IV 齒輪的直徑為 ；mmd b 1 6 84241 ??? 因?yàn)槭菨u開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒輪 ,所以 V軸齒輪的模數(shù)也為 m=4. ；mmd b 1 6 84242 ??? （ 3） 校核齒輪 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 : 如果 ? ?211F F S FKT YYb m d??? ? ???，則校核合格。 ⑧按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)： a 當(dāng)量齒數(shù) ： 1 331 3 0 3 3 .2 8c o s c o sV ZZ ????? 212 ?? b 齒形系數(shù) FY 查表得 ： 1 ? ； 2 ? c 應(yīng)力修正系數(shù) SY 查表 得 ： 1 ? ； 2 ? d 許用彎曲應(yīng)力 ? ?F? 由圖查得 ： lim 1 210F MPa? ? lim 2 190F MPa? ? 由表查得 ? 由圖查得 ： 121NNYY?? 由式 ： ? ? lim /F N F FYS??? 可得 ： ? ? lim / 1 6 2F N F FY S M P a???? ? ? lim / 1 4 6F N F FY S M P a???? 故 ： 1 cosF KTb m m z?? ? ??? ? ?1116F S FY Y M P a ??? ? ?F 2 S 221 211YY 111F F FFS M P aYY? ? ?? ? ? ? 齒根彎曲強(qiáng)度校核合格 . ⑨驗(yàn)算齒輪的圓周速度 1 3 9 6 3 0 . 4 5 / 1 0 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dnv m s m s?? ??? ? ? ??? () 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專(zhuān)業(yè)都有 由表 得 可知 ,選 8 級(jí)精度是合適的 . 主軸傳動(dòng)設(shè)計(jì) 確定主軸最小直徑 （ 1） 選擇軸的材料 ,確定許用應(yīng)力 由已知條件可知此主軸箱傳遞的功率屬中小功率 ,對(duì)材料無(wú)特殊的要求 ,故選 45 號(hào)鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理 ,由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 一書(shū)中表 查得強(qiáng)度極限 B? =637MPa,再由表 得許用彎曲應(yīng)力 ? ?1 60b MPa?? ? 。 帶傳動(dòng)實(shí)際中心距 mmLLaa d 00 ???? [5]驗(yàn)算小帶輪的包角 一般小帶輪的 包角不應(yīng)小于 ?120 。 )( ?????Z [7]計(jì)算帶的張緊力 0F 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專(zhuān)業(yè)都有 20 )(500 qvk kvZpF ca ????? () 其中： cap 帶的傳動(dòng)功率 ,KW； v帶速 ,m/s； q每米帶的質(zhì)量， kg/m；取 q=。如圖 3。 圖 內(nèi)循環(huán)示意圖 1— 凸鍵 ； 3— 反向鍵 ； 外循環(huán)式 外循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)反向時(shí)，離開(kāi)絲杠螺紋滾道，在螺母體內(nèi)或體外做循環(huán)運(yùn)動(dòng)。 公稱(chēng)直徑 D：是指滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時(shí)包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑。因此，一般地，導(dǎo)程數(shù)值的確定原則是：在滿足加工精度的條件下盡可能取得大一些。 2）可預(yù)緊消隙?？梢詮男D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，也可以從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即絲杠和螺母均可以作為主動(dòng)件。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度要求也高，故制造成本高。 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專(zhuān)業(yè)都有 (a) (b)(c) (d) 圖 支承方式 （ a）一端裝止推軸承（固定 自由式）。為了減小絲杠熱變的影響，止推軸承的安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離熱源（如液壓馬達(dá)）。這種結(jié)構(gòu)形式，可使絲杠的熱變形能轉(zhuǎn)化為止推軸承的預(yù)緊力。 表 41 計(jì)參數(shù)選取表 加工條件 umax=300m/min umin=8m/min 硬質(zhì)合金刀具粗加工鑄鐵件 30～ 50 硬質(zhì)合金刀具半精或精加工碳鋼工件 150～ 300 螺紋（絲杠等）加工鉸孔 3～ 8 (2)主軸的極限轉(zhuǎn)速 計(jì)算車(chē)床主軸的極限轉(zhuǎn)速時(shí)的加工直徑，按經(jīng)驗(yàn)分別取 （ ～ ） D 和 （ ～ ）D。 各級(jí)轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表中查出。 (4)主電機(jī)功率 — 動(dòng)力參數(shù)的確定 合理地確定電機(jī)功率 N，使用的功率實(shí)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(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。即 Z=Z1Z2Z3? 傳動(dòng)副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制以 2 和 3 的因子積為合適，即變速級(jí)數(shù) Z 應(yīng)為2 和 3 的因子 :Z= ba 32? 可以有幾種方案，由于篇幅的原因就不一一列出了，在此只把已經(jīng)選定了的和本次設(shè)計(jì)所須的正確的方案列出，具體的內(nèi)容如下： 傳動(dòng)齒輪數(shù)目 2x（ 2+2+1） +2x(2+1)+1=17 個(gè) 軸向尺寸 19b 傳動(dòng)軸數(shù)目 8 根 操縱機(jī)構(gòu) 簡(jiǎn)單，兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪 根據(jù)以上分析及計(jì)算