【文章內(nèi)容簡介】 ................................... 34 縱向進給系統(tǒng)的設計 ................................................................................................. 34 縱向進給系統(tǒng)的設計計算 ......................................................................................... 34 5 結(jié)論與展望 ............................................................................................................................... 40 結(jié)論 ..................................................................................................................................... 40 不足之處及未來展望 ......................................................................................................... 40 致謝 ............................................................................................................................................... 41 參 考 文 獻 .................................................................................................................................. 42 全套設計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 1 緒論 本課題的研究內(nèi)容 和 意義 數(shù)控機床通常由控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)，機械傳動及其他輔助系統(tǒng)組成。數(shù)控機床相比較于普通機床有以下特點：（ 1）加工精度高，擁有穩(wěn)定加工質(zhì)量；（ 2）擁有多坐標的聯(lián)動，能加工較為復雜的工件；（ 3）加工時間短；（ 4）生產(chǎn)效率高；（ 5）自動化程度高，減輕勞動強度； 數(shù)控機床的控制方式有很多種，主要分為開環(huán)控制，閉環(huán)控制和半閉環(huán)控制。開環(huán)控制系統(tǒng)沒有反饋裝置， 系統(tǒng)不會計算誤差，精度不高，但屬于經(jīng)濟型；閉環(huán)控制系統(tǒng)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)都裝有反饋裝置，他們區(qū)別在于反饋檢測 裝置安裝位置不同，閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋裝置在工作臺上，而半閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋裝置在軸端或者絲桿上。本次研究的 CK6263 型數(shù)控機床的控制就屬于開環(huán)控制系統(tǒng)。 CK6163 型 數(shù)控車 床，是車床中應用最廣泛、最典型的一種數(shù)控車床。該機床是開環(huán)式的數(shù)字控制車床。能進行內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、圓柱螺紋和圓錐螺紋等加工。機床主軸的起動、停止和變速，縱向和橫向進給運動的行程和速度，刀具的變換和冷卻，都可以自動控制。并具有直線、錐度、直螺紋和錐螺紋等自動循環(huán)功能。在該機床中采用液壓卡盤、液壓尾座、快換刀架和機床外對刀裝置 。該機床使用于加工形狀復雜的中小批量的零件。 數(shù)控機床的主傳動方式分為集中傳動方式和分離傳動方式。集中傳動是指主傳動和變速傳動在同一個主軸箱內(nèi)的傳動方式，其優(yōu)點在于結(jié)構緊湊，便于實現(xiàn)集中操作，安裝調(diào)整方便，主要用于普通精度的大中型機床；分離傳動是指主傳動的大部分傳動和變速傳動安裝于遠離主軸的單獨變速箱內(nèi)，通過帶傳動將運動傳到主軸箱的傳動方式，其優(yōu)點在于變速箱內(nèi)各傳動件所產(chǎn)生的的振動和熱能不直接傳給或少傳給主軸，有利于提高主軸工作精度，主要運用于對精度要求高的機床。 CK6163 型數(shù)控機床就是采用了 分離傳動， 來提高工作精度。 國內(nèi)外的發(fā)展概況 數(shù)控技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術和最基本的裝備。世界各國信息產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)廣泛采用數(shù)控技術，以提高制造能力和水平，提高對市場的適應能力和競爭能力。工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅大力發(fā)展自己的數(shù)控技術及其產(chǎn)業(yè)，而且在 高精尖 數(shù)控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。因此大力發(fā)展以數(shù)控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。 目前，歐、美 、日等工業(yè)化國家已經(jīng)先后完成數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化進程，而我國是從 20世紀 80 年代才開始起步，處于發(fā)展階段。 國內(nèi)本土數(shù)控機床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設計水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與國外先進水平相比落后了 510 年；在高、精、尖技術方面的差距則達到了 1015 年 。 同時中國在應用技術及技術集成方面的能力也還比較低，相關的技術規(guī)范和標準的研究制定相對滯后，國產(chǎn)的數(shù)控機床還沒有形成品牌效應。同時，中國的數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)目前還缺少完善的技術培訓、服務網(wǎng)絡等支撐體系，市 全套設計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 場營銷能力和經(jīng)營管理水平也不高。更重要原因是缺 乏自主創(chuàng)新能力，完全擁有自主知識產(chǎn)權的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 。 十二五期間我國將持續(xù)投入，且力度加大，力爭通過 1015 年的時間，實現(xiàn)由機床工具生產(chǎn)大國向機床工具強國轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)國產(chǎn)中高檔數(shù)控機床在國內(nèi)市場占有主導地位等一系列中長期目標。 在數(shù)控機床制造方面，德國和日本一直處于領先地位， 德國是老牌工業(yè)強國，其鍛壓機械種類齊全，基本上每一種鍛壓設備都有代表世界最先進水平的產(chǎn)品，比如通快的鈑金成形機床、舒勒的大型覆蓋件壓力機、多工位壓力機和沖壓自動生產(chǎn)線、米勒萬家頓的電動螺旋壓力機、奧姆科的熱 模鍛壓力機、哈森克勒佛的離合器式螺旋壓力機、拉斯科的鍛錘、辛北爾康普的大型液壓機、瓦格納 班寧的碾環(huán)機、雷菲爾德的旋壓機、 FELSS 的旋鍛機等等的鍛壓機械 。 日本的鍛壓機械和 德國 一樣， 在世 界上居于領先地位，盡管在大型和重型鍛壓設備方面不如 德國 ，但在數(shù)控鍛壓機械，尤其在伺服驅(qū)動壓力機方面具有很高的技術水平 。而在我國沈陽、大連兩市已基本成為全國數(shù)控車床、加工中心的中央綜治委開發(fā)基地；在長江三角洲地區(qū)已成為數(shù)控磨床、電加工機床、板材加工設備、等的主要生產(chǎn)基地。 本課題應 達到的要求 本課題主要研究 CK6163 型 數(shù)控機床的設計， 主要設計主軸箱和變速箱，還有涉及到進給機構的設計，以及一些零部件的設計。 而主要問題是：相關文獻資料的缺乏，對一些結(jié)構設計部分的具體設計指導，以及制圖軟件的高級運用技巧。 圖 CK6163 型數(shù)控機床 全套設計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 2 總體方案 CK6163 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(qū)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 ：① 智能化 ；②網(wǎng)絡化 ；③ 集成化 ；④ 微機電控制系統(tǒng) ；⑤ 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 。 CK6163 臥式車床的總體方案 由于該設計給出的已知條件是 16 級變速，對于主軸箱的設計采用雙聯(lián)齒輪、撥叉、電磁離合器實現(xiàn)主軸的變速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。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；刀架采用四方刀架；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。 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(zhuǎn)直徑 D 是 630mm；刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 D1 大于或等于 315mm；主軸通孔直徑 d要大于或等于 80mm；主軸頭號 （ JB252179） 是 ；最大工件長度 L 是 1500mm；主軸轉(zhuǎn)速范圍是： 32～ 1000r/min；級數(shù)范圍是： 16 級； 主軸前端孔錐度是公制 100 號； 縱向進給量 ～ ； 刀架橫進給量范圍 (在直徑上 ) 是 ~；刀架縱向和橫向進給的脈沖當量 ； 主電機功率是 13kw。 本設計主要著重于主軸箱、變速箱和進給機構的設計。 CK6163 型數(shù)控機床主要結(jié)構圖如 圖 圖 CK6163型數(shù)控機床主全套設計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 3 主軸箱的設計 主軸箱的 運動設計 已知條件 低轉(zhuǎn)速 nmin 為 32r/min ， 高 轉(zhuǎn) 速 nmax 為 1000r/min ， 轉(zhuǎn) 速 調(diào) 整 范 圍 為Rn=nmax/nmin= 取 Rn=32 確定公比 :選定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比為 φ＝ ； 求出主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) Z Z=lgRn/lgφ+1= lg32/+1= 取 Z=16 結(jié)構分析式 確定結(jié)構式 ： 16=2222 16=224 16=242 根據(jù)擬定轉(zhuǎn)速圖的原則篩選結(jié)構式 、極限變速范圍原則； —— “前多后少”的原則； —— “前密后疏” 的原則 ； —— “前慢后快”（降速）， “前快后慢”（升速）的原則。 經(jīng)整理得： 16=212 2242 8 擬定轉(zhuǎn)速圖 (1)選定電動機 一般金屬切削機床的驅(qū)動，如無特殊性能要求，多采用 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。 Y 系列電動機高效、節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動小、運行安全可靠。根據(jù)機床所需功率選擇 Y160M4，其同步轉(zhuǎn)速為 1460r/min。 （ 2）分配總降速傳動比 總降速傳動比為 uII=nmin/nd=32/1460≈,nmin為主軸最低轉(zhuǎn)速，考慮是否需要增加定比傳動副，以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標準 或有利于減少齒輪和及徑向與軸向尺寸，并分擔總降速傳動比。然后，將總降速傳動比按 “ 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比。 （ 3） 確定各級轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖 由 nmin= 32r/min。φ=； z = 16 確定各級轉(zhuǎn)速： 1000、 800、 6 500、 400、31 250、 200、 160、 13 100、 80、 6 32r/min。 本設計有四種傳動機構，四段無級變速： (1)IV V VI VII VIII (2)IV V VII VIII (3)IV VI VII VIII （下?lián)懿孀螅? (4)IV VI VII VIII （下?lián)懿嬗遥? ① 先來確定 IV 軸的轉(zhuǎn)速 nmax=1450130/18640/3236/36190/304=791；取 nmax=800 全套設計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 nmin=145032/4032/40190/304=405；取 nmin=400 根據(jù)轉(zhuǎn)速圖跟結(jié)構式，可確定 IV軸的轉(zhuǎn)速為 400、 500、 6 800r/min ② 確定軸 V的轉(zhuǎn)速 因為 IV 軸跟 V 軸是 1： 1 傳遞，所以 V 軸的轉(zhuǎn)速等同 IV軸轉(zhuǎn)速： 400、 500、 6800r/min。 ③ 確定軸 VI 的轉(zhuǎn)速 由軸 IV 傳遞到軸 VI 可以得到四級轉(zhuǎn)速： 400、 500、 6 800r/min 由軸 V 傳遞到軸 VI 可以得到四級轉(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、20