【文章內(nèi)容簡介】 便于實現(xiàn)自動化。缺點是傳動比不準(zhǔn)確，發(fā)熱量大。無級變速傳動可以在一定的變速范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，以便得到最有利的銑削速度；能在運轉(zhuǎn)中變速，便于實現(xiàn)變速自動化；能在負(fù)載下變速，便于銑削大端面、無級變速器、液壓無級變速器和電氣無級變速器實現(xiàn)。機械摩擦無級變速器結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠，常用在中小型銑床、銑床等主傳動中。液壓無級變速器傳動平穩(wěn)、運動換向沖擊小，易于實現(xiàn)直線運動，常用于主運動為直線運動的機床，如磨床、拉床、刨床等機床的主傳動中。電氣無級變速器有直流電動機或交流調(diào)速電動機兩種，由于可以大大簡化機械結(jié)構(gòu)，便于實現(xiàn)自動變速、連續(xù)變速和負(fù)載下變速，應(yīng)用越來越廣泛，尤其在數(shù)控機床上，目前幾乎都采用電氣變速。 數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)的配置方式數(shù)控機床的調(diào)速是按照按制指令自動執(zhí)行的，因此變速機構(gòu)必須適應(yīng)自動操作的要求。在主傳動系統(tǒng)中，目前多采用交流主軸電動機和直流主軸電動機無級調(diào)速系統(tǒng)。為擴大調(diào)速范圍，適應(yīng)低速大轉(zhuǎn)矩的要求，也經(jīng)常應(yīng)用齒輪合級調(diào)速和電動機無級調(diào)速相結(jié)合的調(diào)速方式。數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)主要有四種配置方式。(1)帶有變速齒輪的主傳動 大、中型數(shù)控機床采用這種變速方式。如圖3—1(a)所示，通過少數(shù)幾對齒輪降速，“大輸出轉(zhuǎn)矩，以滿足主軸低速時對輸出轉(zhuǎn)矩特性的要求。數(shù)控機床在交流或直流電動機無級變速的基礎(chǔ)上配以齒輪變速，使之成為分段元級變速?；讫X輪的移位大都采用液壓缸加拔叉，或者直接由液壓缸帶動齒輪來實現(xiàn)。(2)通過帶傳動的主傳動 如圖3—1(b)所示，這種傳動主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)速較高、變速范圍不大的機床。電動機本身的調(diào)速就能夠滿足要求，不用齒輪變速，可以避免齒輪傳動引起的振動與噪聲。它適用于高速、低轉(zhuǎn)矩特性要求的主軸。常用的是v帶和同步齒形帶。(3)用兩個電動機分別驅(qū)動主軸 如圖3—1(c)所示，這是上述兩種方式的混合傳動，具有上述兩種性能。高速時電動機通過帶輪直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)；低速時，另一個電動機通過兩級齒輪傳動驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，齒輪起到降速和擴大變速范圍的作用，這樣就使恒功率區(qū)增大，擴大了變速范圍，克服了低速時轉(zhuǎn)矩不夠且電動機功率不能充分利用的缺陷。(4)內(nèi)裝電動機主軸傳動結(jié)構(gòu) 如圖3—1(d)所示，這種主傳動方式大大簡化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出轉(zhuǎn)矩小，電動機發(fā)熱對主軸影響較大。圖2－1 數(shù)控機床主傳動的四種配置方式數(shù)控銑床不同于一般的機械，它是用來生產(chǎn)其他機械的工作母機，和其他機床一樣的在剛度，精度及運動特性方面有其特殊要求。下面簡單介紹一下與上述特性相關(guān)的一些基礎(chǔ)理論和概念。 精度機床精度是指機床的主要部件的形狀、相互位置及相對運動的精確程度，包括幾何精度、傳動精度、定位精度及精度保持性等幾個方面。各類機床按精度可分為普通精度級、精密級和高精度級。以上三種精度等級的機床均有相應(yīng)的精度標(biāo)準(zhǔn)，其允差若以普通級為1，則大致比例為1：：。在設(shè)計階段主要從機床的精度分配、元件及材料選擇等方面來提高機床精度。它主要包括以下幾個方面：1）幾何精度 幾何精度是指機床空載條件下，在不運動（機床主軸不轉(zhuǎn)或工作臺不移動等情況下）或運動精度較低時各主要部件的形狀、相互位置和相對運動的精度程度。如主軸徑向跳動及軸向竄動、主軸中心線對滑臺一動方向的平行度或垂直度等。幾何精度直接影響加工工件的精度，是評價機床質(zhì)量的基本指標(biāo)。它主要取決于結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造和裝配質(zhì)量。2）運動精度 運動精度是指機床的主要零件以工作狀態(tài)的運動時的精度。如高速回轉(zhuǎn)主軸的回轉(zhuǎn)精度。對于高速精密的機床，運動精度是評價機床質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。3）傳動精度 傳動精度是指機床傳動系統(tǒng)個末端執(zhí)行件之間相對運動的協(xié)調(diào)性和準(zhǔn)確度。這方面的誤差成為該傳動鏈的傳動誤差。傳動精度有傳動系統(tǒng)的設(shè)計、傳動件的制造和裝配精度等決定。4） 定位精度 定位精度是指機床的定位部件運動到達規(guī)定的位置精度。定位精度直接影響被加工工件的尺寸精度和形位精度。5）工作精度 機床加工規(guī)定的時間所能達到的加工精度，成為機床的工作精度。用試件的加工精度表示。工作精度是各種因素綜合影響的結(jié)果，包括機床自身的精度、剛度、熱變形和刀具、工件的剛度及熱變形。6）精度保持性 在規(guī)定的工作期間內(nèi)，保持機床所要求的精度，稱為精度保持性。影響精度保持性的主要因素是磨損。 剛度1）定義：機床剛度是指機床系統(tǒng)抵抗變形的能力，通常用下面的式子來表示即： K 式中 K——機床剛度，N/ F——作用在機床上的載荷，N y——在載荷的作用下，機床或主要零部件的變形，作用在機床上的載荷有重力、夾緊力、切削力、傳動力、摩擦力、沖擊力和振動干擾力等。按照載荷的性質(zhì)不同，可分為靜載荷和動載荷。不隨時間變化或變化極為緩慢的力稱為靜載荷，如重力、切削力的靜力部分等。凡隨時間變化的力，如沖擊振動力及切削力的交變部分等稱為動載荷。故機床剛度相應(yīng)地分為靜剛度和動剛度，后者是抗振性的一部分。通常所說的剛度一般指靜剛度。 2）整機剛度 機床是由許多構(gòu)件結(jié)合而成的，在載荷作用下各構(gòu)件及結(jié)合部都要產(chǎn)生變形，這些變形直接或間接的引起刀具和工件之間的相對位移，這個位移的大小代表了機床的整機剛度。因此，機床的整機剛度不能用某個零部件的剛度評價，而是指整臺機床在靜載荷作用下，各構(gòu)件及結(jié)合面抵抗變形的綜合能力。顯然，靜剛度對機床抗振性、生產(chǎn)率均有影響。因此，在機床設(shè)計中如何提高其剛度是十分重要的。3 主軸電動機的選取主軸電動機是數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)的主要部件之一，它的選擇涉及到主傳動系統(tǒng)的變速方式。下面對于數(shù)控銑床進行設(shè)計。 采用交流電動機無級調(diào)速伺服電動機和脈沖步進電動機都是恒轉(zhuǎn)矩的，而且功率不大，所以只能用直線進給運動和輔助運動。而直流電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高。又因為換向器和電刷，在運行過程中容易出故障。所以選擇交流調(diào)速電動機，因為交流調(diào)速電動機體積小、轉(zhuǎn)動慣量小、動態(tài)反應(yīng)快，沒有電刷，等達到的最高轉(zhuǎn)速比同功率的直流電動機高，磨損和故障也少。 初選主軸電動機（交流調(diào)速電動機）的功率由《中小型電機產(chǎn)品樣本》所列電機得，目前適用于這類機床的系列交流主軸電機，、1122KW五種規(guī)格，電機的最高轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速，最低轉(zhuǎn)速。其功率轉(zhuǎn)矩特性曲線如下圖所示 銑削力的計算根據(jù)《簡明銑工手冊》，對高速鋼圓柱銑刀，銑削力的計算公式：（41）式中：C——系數(shù)，其值取決于銑削條件和工件材料，當(dāng)工件為碳鋼時，查《簡明銑工手冊》表313，取公式（41）中：——銑削寬度（銑刀每轉(zhuǎn)一個齒間角時，工件與銑刀的相對移動量）——被吃刀量——銑刀直徑 ——銑刀轉(zhuǎn)數(shù)、和——公式中各個系數(shù)的指數(shù)——銑削條件改變時，銑削力的修正系數(shù)，其中參數(shù)按實際加工過程中平均銑削條件為標(biāo)準(zhǔn)來選擇。查《簡明銑工手冊》表313取=27mm，=4mm， z=4，=30mm，=， n取r/min，其中=，=，=，=0，= 。加工碳鋼時，=673MPa其修正系數(shù)由《簡明銑工手冊》表314得： 則 利用圓柱銑刀進行逆銑時，工作臺的工作載荷；工作臺縱向進給方向載荷 工作臺垂向進給方向載荷 工作臺橫向進給方向載荷 個系數(shù)分別取中間值，則 由此可以算出周向銑削力； 初選交流調(diào)速主軸電動機的功率為主軸傳遞全部功率時的最低銑削速度，即電動機的額定轉(zhuǎn)數(shù)。為1500r/min。所以 =Fv≈/（601000） =271500/（601000）==取總效率=，由此估算出的最初電機功率=電動機額定轉(zhuǎn)速=1500r/min額定最高轉(zhuǎn)速為=4500r/min最低轉(zhuǎn)速=150r/min 機床計算轉(zhuǎn)速nj的確定機床計算轉(zhuǎn)速的定義，指能夠傳遞電機全部功率中的最低 一級轉(zhuǎn)速，并以此作為計算機床最大扭矩值的根據(jù)。其計算公式如下：——為機床的計算轉(zhuǎn)速（r/min）——修正系數(shù)一般取 ～0. 5 ==120r/min 變速箱的傳動系統(tǒng)設(shè)計及主軸電動機的功率功率的確定電動機應(yīng)選擇YVP系列變頻調(diào)速三相異步電動機。電動機型號最高轉(zhuǎn)速（r/min）額定轉(zhuǎn)速（r/min）額定功率(KW)額定電流（A）額定轉(zhuǎn)矩效率%重量/kgYVP160L4450015001533146電動機的恒功率調(diào)速范圍=/=4500/1500=3 ,主軸恒功率調(diào)速范圍=/=3000/120=25，因此，主軸要求的恒功率變速范圍遠(yuǎn)大于電動機所能提供的恒功率變速范圍，是不能簡單的使用電動機直接直接拖動主軸的。所以在電動機與主軸之間要串聯(lián)一個分級變速箱，來擴大電動機的恒功率變速范圍。如果取變速箱的公比==3則由于無級變速時 (42)故變速箱的變速級數(shù) Z=== 系統(tǒng)變速組數(shù) 采用收尾法圓整，因此變速箱的變速級數(shù)Z=3，K=2。參照數(shù)控銑床的參數(shù)，本設(shè)計的目標(biāo)：主軸的所以機床的變速范圍：==100在本數(shù)控銑床的主軸箱設(shè)計當(dāng)中，第二軸（中間軸）上采用滑移齒輪，并采用撥叉，手動地改變對應(yīng)各組齒輪的嚙合，從而改變主軸的轉(zhuǎn)速。達到預(yù)期要求的銑刀的轉(zhuǎn)速。4 帶傳動設(shè)計與計算根據(jù)XK5325A數(shù)控銑床的傳動特性，《機械設(shè)計》中幾種帶傳動的優(yōu)缺點，可選定從電動機到主軸部分的傳動選V帶傳動。而且V帶傳動中，軸間距A可以較大。由于是摩擦傳動，帶與輪槽間會有打滑也可因而緩和沖擊及隔離震動。使傳動平穩(wěn)。V帶又分為普通V帶和窄V帶。窄V帶的傳動特點為：適合于功率較大，同時又要求外形尺寸較小的場所。所以選取窄V帶作為該數(shù)控銑床的電機到主軸的傳動部件。而窄V帶的工作原理和設(shè)計方法與普通V帶類似，因此，可以按普通V帶的設(shè)計方法設(shè)計窄V帶。下面是V帶傳動中的設(shè)計計算： 選擇V帶型號由《機械設(shè)計》可知：普通V帶按斷面尺寸分為Y、Z、A、B、C、D、E七種型號，如下圖：根據(jù)計算功率（kw）和帶輪的轉(zhuǎn)速從圖中選取帶型號計算功率=K式中 電動機額定功率； K工作情況系數(shù)，取K=則=K== KW而=1500r/min可從圖中選取帶的型號為C型號帶 確定帶輪的計算直徑小帶輪的直徑越小，帶的彎曲應(yīng)力越大，同時會增大帶傳動的有效拉力，從而導(dǎo)致V帶根數(shù)的增加。而且，也增大了載荷在V帶之間分配的不均勻性為了提高帶的使用壽命，小帶輪的直徑不應(yīng)過小，要求大于許用最小帶輪直徑[]，也就是D[]。經(jīng)查《機械設(shè)計制圖手冊》知C型帶的最小帶輪直徑為200mm，考慮到本數(shù)控銑床的功率及帶速，因此這里選取小帶輪=212mm。大帶輪的計算直徑， 按下列公式計算，算后圓整小帶輪帶速（r/min）大帶輪轉(zhuǎn)速（r/min）帶的滑動系數(shù)?！?=()=參考帶輪的選取基準(zhǔn). 確定V帶速度 == 初定中心距 帶輪的中心距，通常根據(jù)機床總體布局初步選定，一般以下列范圍內(nèi)選取