【文章內容簡介】 滑動導軌具有結構簡單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點。但傳統滑動導軌摩擦阻力 大， 磨損快，動、靜摩擦系數差別大，低速時易產生爬行現象。目前，數控車床已不采 用傳統滑 動導軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋層的滑動導軌和新型塑料滑動導軌。它 們具有摩擦性 能良好和使用壽命長等特點。 3 XXXX大學學士學位論文 滾動導軌的優(yōu)點是摩擦系數小，動、靜摩擦系數很接近，不會產生爬行現象，可以 使用 油脂潤滑。根據滾動體的不同，滾動導軌可分為滾珠直線導軌和滾柱直線導軌。后 者的承載 能力和剛度都比前者高，但摩擦系數略大。 (3) 主軸變速系統 經濟型數控車床大多數是不能自動變速的，全功能數控車床的主傳動系統大多采用 無級 變速。目前，無級變速系統主要有變頻主軸系統和伺服主軸系統兩種，一般采用直 流或交流 主軸電機，通過帶傳動帶動主軸旋轉，或通過帶傳動和主軸箱內的減速齒輪帶 動主軸旋轉。 由于主軸電機調速范圍廣，又可無級調速，使得主軸箱的結構大為簡化。 (4) 刀架系統 按換刀方式的不同，數控車床的刀架系統主要有回轉刀架、排式刀架和帶刀庫的自 動換 刀裝置等多種形式。排式刀架一般用于小規(guī)格數控車床，以加工棒料或盤類零件為 主?；剞D 刀架是數控車床最常用的一種典型換刀刀架，通過刀架的旋轉分度定位來實現 機床的自動換 刀動作，根據加工要求可設計成四方、六方刀架或圓盤式刀架。根據刀架 回轉軸與安裝底面 的相對位置，回轉刀架分為立式刀架和臥式刀架兩種。排刀式刀架和 回轉刀架對刀具的數目 有一定的限制，當需要數量較多的刀具時，應采用帶刀庫的自動 換刀裝置。 (5) 進給傳動系統 數控車床的進給傳動系統一般均采用進給伺服系統，按其控制方式不同可分為開環(huán) 系統 和閉環(huán)系統。前者定位精度低，但它結構簡單、工作可靠、造價低廉；后者控制精 度高、快 速性能好，但它對機床的要求比較高，且造價較昂貴。閉環(huán)系統中采用的位置 檢測裝置有： 脈沖編碼器、旋轉變壓器、感應同步器、磁尺、光柵尺和激光干涉儀等。 數控車床的進給伺 服系統中常用的驅動裝置是伺服電機。伺服電機有直流伺服電機和交 流伺服電機之分。前者 [ 4]由于具有可靠性高、造價低等特點而被廣泛采用發(fā)展趨勢 (1)高速、高精密化 。 當前機床正向高速切削、干切削和準干切削方向發(fā)展，加工精度也在不斷地提高。 另一 方面，電主軸和直線電機的成功應用，陶瓷滾珠軸承、高精度大導程空心內冷和滾 4 XXXX大學學士學位論文 珠螺母強冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線導軌副等機床功能部件的面 市，也 [5] 為機床向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條件。(2) (3) 高可靠性 數控車床設計CAD化、結構設計模塊化 采用CAD技術以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，進行設計方案選擇和大件整機的 靜、動 態(tài)特性分析、計算、預測及優(yōu)化設計，以及對整機各工作部件進行動態(tài)模擬仿真。 這樣大大 提高了工作效率，提高設計的一次成功率，從而縮短試制周期，降低設計成本， 提高市場競 爭能力。 (4) 功能復合化 擴大機床的使用范圍、提高效率，實現一機多用、一機多能，即一臺數控車床既可 以實 現車削功能，也可以實現銑削加工。 [6 ](5) 智能化、網絡化、柔性化和集成化。 本課題設計的數控車床的主要參數如下： 工件最大回轉直徑：0500mm ,最大加工直徑：/400mm 橫向最大行程(X軸）:180mm,縱向最大行程(Z軸）:650mm 最大 車削長度：500mm 。X, Z軸的最小設定單位為：. 主軸最大/最小轉速：Z) = 100D 4000/45r/min 快速進給速度:縱向：15m/ min，橫向：8m / min 研究方法 第一步，明確設計要求，找出研究的重難點：普通數控車床最基本的要求是精度達 標， 穩(wěn)定可靠，操作、維修、保養(yǎng)方便，壽命較長，此外力求外型美觀。 第二步，進工廠觀摩，大量收集國內外相關資料，吸取專家的設計經驗。 第三步，初步確定總體設計方案： 軟件方面 綜合考慮功能、價格、技術先進、服務方便等因素，以及數控系統所具有的功 5 XXXX大學學士學位論文 能是否與CK20的性能相匹配，盡量減少過剩的數控功能。選擇了 SINUMERIK 802D機床微 機控制系統。 硬件方面 (1) (2) (3) 根據機床性能要求，確定機床支承件結構形式為斜床身結構，并進行總體布 局； 選擇主電機。根據切削力大小及機床的變速要求，初步確定主電機型號； 設計主傳動系統及箱體。由主電機的變速范圍，確定變速箱的減速級數以及 傳 動方式。 6 XXXX大學學士學位論文 傳 動 系 統 的 設 計 數控系統的主軸系統除了應滿足普通機床主傳動要求外，還提出以下要求： 具有更大的調速范圍，并實現無級調速； 具有較高的精度和剛度、傳動平穩(wěn)，噪聲低； 具有良好的抗振性和熱穩(wěn)定性。 數控機床需要自動換刀、自動變速；且在切削不同直徑的階梯軸，曲線螺旋面和端 面時， 需要切削直徑的變化，主軸必須通過自動變速，以維持切削速度基本恒定。這些 自動變速又 是無級變速，以利于在一定的調速范圍內選擇理想的切削速度，這樣有利于 提高加工精度， 又有利于提高切削效率。無級調速有機械、液壓和電氣等多種形式，數 控機床一般采用由直 流或交流調速電動機作為驅動源的電氣無級變速。由于數控機床的 主運動的調速范圍較大， 單靠調速電機無法滿足這么大的調速范圍，另一方面調速電機 的功率扭矩特性也難于直接與 機床的功率和轉矩要求相匹配。因此，數控機床主傳動變 速系統常常在無級變速電機之后串 聯機械有級變速傳動，以滿足機床要求的調速范圍和 轉矩特性。 有級變速的自動變換方法一般有液壓和電磁離合器兩種。 液壓變速機構是通過液壓缸、活塞桿帶動撥叉推動滑移齒輪移動來實現變速，雙聯 滑移 齒輪用一個液壓缸，而三聯滑移齒輪則必須使用兩個液壓缸（差動油缸）實現三位 移動。液 壓撥叉變速是一種有效的方法，工作平穩(wěn)，易實現自動化。但變速時必須主軸 停車后才能進 行，另外，它增加了數控機床的復雜性，而且必須將數控裝置送來的電信 號轉換成電磁閥的 機械動作，然后再將壓力油分配到相應的液壓缸，因而增加了變速的 中間環(huán)節(jié)，帶來了更多 的不可靠因素。 電磁離合器是應用電磁效應接通或切斷運動的元件，由于它便于實現自動操作，并 有現 成的系列產品可供選用，因而它已成為自動裝置中常用的操作