【導(dǎo)讀】已發(fā)表或撰寫的成果作品。受益于國家振興裝備制造業(yè)的大環(huán)境和強勁的市場需求拉動，國內(nèi)機床工具行業(yè)出現(xiàn)了技術(shù)長足發(fā)展、投資熱情高漲的局面。機床的水平、品種和生產(chǎn)能力直接反映了國家的技術(shù)、經(jīng)濟綜合國力。段，是國防軍工裝備現(xiàn)代化的重要保證。系統(tǒng)、輔助控制裝置、反饋裝置和適應(yīng)控制裝置等部分組成。床提出了更高的要求。CK6163型數(shù)控機床也被廣泛運用。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看,其主要研究熱點有以下幾。CK6163型數(shù)控機床是開環(huán)式的數(shù)字程序控制車床?；∶妗A柱螺紋和圓錐螺紋等加工。機床主軸的啟動、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)機能。主運動采用分離傳動從而使變速箱實現(xiàn)四級變速。進給機構(gòu)由床鞍縱向進給電液脈沖。馬達、滾珠絲杠副和中間傳動齒輪副組成。

　　

【正文】 . 帶傳動設(shè)計 電動機轉(zhuǎn)速 1450 / minnr? ,傳遞功率 13P KW? ,傳動比 ? ， [1]確定計算功率 取 ? ，則 1 .1 1 3 1 4 .3c a AP K P KW? ? ? ? () [2]選取 V帶型 CK6163 型數(shù)控機床設(shè)計 13 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計算功率，選 B 型帶。 [3]確定帶輪直徑和驗算帶速 查表小帶輪基準(zhǔn)直徑 mmd 1901 ? , mmid ????? 驗算帶速成100060 11?? ndv ? () 其中 1n 小帶輪轉(zhuǎn)速， r/min； 1d 小帶輪直徑， mm； ]25,5[/100060 ??? ??? smv,合適 [4]確定帶傳動的中心距和帶的基準(zhǔn)長度 設(shè)中心距為 0a ,則 ： 1 2 1 ( ) 2( )d d a d d? ? ? ? 于是 ： 988a?? , 初取中心距為 ： 0 400a mm? 帶長 ：02122100 4 )()(22 a ddddaL ????? ? mm15834004 )190304()304190( 2 ????????? 查表取相近的基準(zhǔn)長度 dL ， mmLd 1600? 。 帶傳動實際中心距 mmLLaa d 00 ???? [5]驗算小帶輪的包角 一般小帶輪的包角不應(yīng)小于 ?120 。 211 1 8 0 5 7 . 3 1 6 4 . 7 1 2 0dda? ?? ? ? ? ?。合適。 [6]確定帶的根數(shù) Lca kkpp pZ?)( 00 ??? () 其中： P 0 1pi?? 時傳遞功率的增量； ?k 按小輪包角 ? ，查得的包角系數(shù)； Lk 長度系數(shù)； 為避免 V型帶工作時各根帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不大于 10。 )( ?????Z [7]計算帶的張緊力 0F 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 20 )(500 qvk kvZpF ca ????? () 其中： cap 帶的傳動功率 ,KW； v帶速 ,m/s； q每米帶的質(zhì)量， kg/m；取 q=。 v = 1440r/min = 。 NF ) ( 20 ???????? [8]計算作用在軸上的壓軸力 NZFFQ 15302 i i n2 10 ???????? () 滾珠螺母絲杠 滾珠絲杠副的種類與結(jié)構(gòu) 滾珠絲杠螺母副：是回轉(zhuǎn)運動與直線運動相互轉(zhuǎn)換的傳動裝置，在數(shù) 控機床進給系統(tǒng)中一般采用滾珠絲杠副來改善摩擦特性。 工作原理是：當(dāng)絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)時，兩者發(fā)生軸向位移，而滾珠則可沿 內(nèi)循環(huán)式 內(nèi)循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠表面保持接觸。如圖 3。在螺母的側(cè)面孔內(nèi)，裝有接通相鄰滾道的反向器，利用反向器引導(dǎo)滾珠越過絲杠的螺紋頂部進入相鄰滾道，形成一個循環(huán)回路。一般在同一螺母上裝有 2— 4個反向器，并沿螺母圓周均勻分布。 優(yōu)缺點：滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小，但制造精度要求高。 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，離開絲杠螺紋滾道，在螺母體內(nèi)或體外做循環(huán)運動。如圖 ，（ a）為螺旋槽式外循環(huán)（ b）為插管式外循環(huán)。 優(yōu)缺點：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、但徑向尺寸大，且彎管兩端耐磨性和抗沖擊性差。 CK6163 型數(shù)控機床設(shè)計 15 圖 外循環(huán)示意圖 （ a）螺旋槽式： 1— 套筒； 2— 螺母； 3— 滾珠； 4— 擋珠器； 5— 絲杠 （ b）插管式： 1— 彎管； 2— 壓板； 3— 絲杠； 4— 滾珠； 5— 滾道 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)參數(shù) 滾珠絲杠副的主要參數(shù)有：公稱直徑 D、導(dǎo)程 L 和接觸角 β 。 公稱直徑 D：是指滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑。它與承載能力直接有關(guān)，常用范圍為 30— 80 mm，一般大于絲杠長 度的 1/35— 1/30。 2） 導(dǎo)程 L：導(dǎo)程的大小要根據(jù)機床加工精度的要求確定，精度高時，導(dǎo)程小一些；精度低時，導(dǎo)程大些。但導(dǎo)程取小后，滾珠直徑將取小，使?jié)L珠絲杠副的承載能力下降；若滾珠直徑不變，導(dǎo)程取小后，螺旋升角也小，傳動效率將下降。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。 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)特點 1）摩擦因素小，傳動效率高。滾珠絲杠副的傳動效率可達 — ，比常規(guī)的絲杠螺母副提高 3— 4 倍。因此，功率消耗只相當(dāng)于常規(guī)絲杠的 1/4— 1/3。 2）可預(yù)緊消隙。給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的間隙，反向運動時無死區(qū)，定位精度高，剛度好。 3）運動平穩(wěn)，低速時不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，傳動精度高。 4）運動具有可逆性?？梢詮男D(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，也可以從直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，即絲杠和螺母均可以作為主動件。 5）磨損小，使用壽命長。 6）所需傳動轉(zhuǎn)矩小。 7）制造工藝復(fù)雜。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。 8）不能自鎖。特別是對于垂直絲杠，由于處于重慣性力的作用，常需添加輔助制動裝置。 滾珠絲杠副的安 裝支撐方式 為提高傳動剛度，滾珠絲杠合理的支撐結(jié)構(gòu)及正確的安裝很重要一般采用高剛度的止推軸承支撐結(jié)構(gòu)，以提高滾珠絲杠的軸向承載能力。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 (a) (b)(c) (d) 圖 支承方式 （ a）一端裝止推軸承（固定 自由式）。其承載能力小，軸向剛度低，僅適用于短絲杠，如用于數(shù)控機床的調(diào)整環(huán)節(jié)或升降臺式數(shù)控機床的垂直坐標(biāo)中。 （ b）一端裝止推軸承，另一端裝深溝球軸承（固定 支承式）。當(dāng)滾珠絲杠較長時，一端裝止推軸承固定，另一端由深溝球軸承支承。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）。 （ c）兩端裝止推軸承 將止推軸承裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預(yù)緊拉力，有助于提高傳動剛度。但這種安裝方式對熱伸長較為敏感。 （ d）兩端裝雙重止推軸承及深溝球軸承（固定 固定式） 為了提高剛度，絲杠兩端采用雙重支承，如止推軸承和深溝球軸承，并施加預(yù)緊拉力。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。 CK6163 型數(shù)控機床設(shè)計 17 4 變速箱的設(shè)計 運動部分計算 參數(shù)確定的步驟和方法 (1)極限切削速度 umax﹑ umin 根據(jù)典型的 和可能的工藝選取極限切削速度要考慮：工序種類 ﹑工藝要求 刀具和工件材料等因素。允許的切速極限參考值如《機 床主軸變速箱設(shè)計指導(dǎo)書》。然而，根據(jù)本次設(shè)計的需要選取的值如表 。 表 41 計參數(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 計算車床主軸的極限轉(zhuǎn)速時的加工直徑，按經(jīng)驗分別取 （ ～ ） D 和 （ ～ ）D。由于 D=630mm，則主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為： nmax= max1000( ~ )u D?r/min （ ） =758～ 1517r/min ，取 maxn =1000r/m； nmin= min1000( ~ )u D?r/min （ ） 在 minn 中考慮車螺紋和絞孔時，其加工最大直徑應(yīng)根據(jù)實際加工情況選取 和 50左右。 所以 ： nmin=maxmin1000du? =32r/min 由于轉(zhuǎn)速范圍 ： R= maxminnn = 321000 = ； 因為級數(shù) Z 已知： Z=16 級 。 現(xiàn)以 Φ= Φ= R= 1z?Ф 得 R=32 和 173 ，因此取 Φ=。 各級轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表中查出。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表給出了以 Φ= 1～10000 的數(shù)值，因 Φ== ， 從表中找到 nmax=1000r/min，就可以每隔 4 個數(shù)值取一個數(shù)，得： 1000， 800， 630， 500， 400， 315， 250， 200， 160， 125， 100， 80， 63，50， 40， 32。 (3)主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) z 和公比 ￠ 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 已知 maxminnn =Rn () Rn= z1Ф 且： z= ba 32 ? 因機床的電動機轉(zhuǎn)速往往比主軸的大多數(shù)轉(zhuǎn)速高，變速系統(tǒng)以降速傳動居多，因此，傳動系統(tǒng)中若按傳動順序在前面的各軸轉(zhuǎn)速較高，根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式（單位 ） T= nP9500 ，當(dāng)傳遞功率一定時，轉(zhuǎn)速較高的軸所傳遞的扭矩就較小，在其他條件相同 時，傳動件（如軸、齒輪）的尺寸就較小，因此，常把傳動副數(shù)較多的變速組安排在前面的高速軸上，這樣可以節(jié)省材料，減少傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。因此選擇結(jié)構(gòu)式如下： 16= 8121212 2222222 ?????? 。 (4)主電機功率 — 動力參數(shù)的確定 合理地確定電機功率 N，使用的功率實際情況既能充分的發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機經(jīng)常輕載而降低功率因素。 目前，確定機床電機功率的常用方法很多，而本次設(shè)計中采用的是：估算法，它是一種按典型加工條件（工藝種類 、 加工材料 、 刀具 、 切削用量 ）進行估算。根據(jù)此方法，中型車床典型重切削條件下的用量： 根據(jù)設(shè)計書表中推薦的數(shù)值 取 ： P=13kw 傳動設(shè)計 傳動結(jié)構(gòu)式 、 結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 結(jié)構(gòu)式 、 結(jié)構(gòu)網(wǎng)對于分析和選擇簡單的串聯(lián)式的傳動不失為有用的方法，但對于分析復(fù)雜的傳動并想由此導(dǎo)出實際的方案，就并非十分有效，可考慮到本次設(shè)計的需要可以參考一下這個方案。 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目 級數(shù)為 Z 的傳動系統(tǒng)有若干個順序的傳動組組成，各傳動組分別有 Z Z Z3? 個傳動副。即 Z=Z1Z2Z3? 傳動副數(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)計所須的正確的方案列出，具體的內(nèi)容如下： 傳動齒輪數(shù)目 2x（ 2+2+1） +2x(2+1)+1=17 個 軸向尺寸 19b 傳動軸數(shù)目 8 根 操縱機構(gòu) 簡單，兩個雙聯(lián)滑移齒輪 根據(jù)以上分析及計算，擬定 變速箱傳動結(jié)構(gòu)圖如下： CK6163 型數(shù)控機床設(shè)計 19 圖 變 速箱傳動結(jié)構(gòu)圖 圖 ，第Ⅰ軸至第Ⅲ軸，其結(jié)構(gòu)式為： 4= 12 22? 圖 ，第 Ⅳ 軸至第 Ⅷ 軸，機床主軸箱傳動系統(tǒng)采用分離傳動，其主要特點是： （ 1） 在滿足傳動副極限傳動比的條件下，可以得到較大的變速范圍。 （ 2） 高速由短支傳動，有助于減少高速時機床的空運轉(zhuǎn)功率損失。而且高速分支的尺寸可相對小些。 （ 3） 變速級數(shù)不像常規(guī)變速系統(tǒng)那樣受 2， 3因子的限制，如與部分轉(zhuǎn)速重合的方法配合，幾乎可以得到任意的變速級數(shù)，大大增加了可供選擇方案的數(shù)目。 主傳動順序的安排 16 級轉(zhuǎn)速傳動系統(tǒng)的傳動組，可以安排成： 2x2x2x2，選擇傳動組安排方式時，要考慮到機床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu) 、 裝置和性能。在Ⅰ軸上如果安裝摩擦離合器時，應(yīng)減小軸向尺寸，第一傳動組的傳動副不能多，以 2 為宜，本次設(shè)計中就是采用的 2，一對是傳向正傳運動的，另一個是傳向反向運動的。 主軸對加工精度 、 表面粗糙度的影響大，因此主軸上齒輪少些為好，最后一個傳動組的傳動副選用 2，或者用一個定比傳動副。 傳動系統(tǒng)的擴大順序的安排 對于 16 級的傳動只有一種方案，準(zhǔn)確的說應(yīng)該不只有這一個方案，可為了使結(jié)構(gòu)和其他方 面不復(fù)雜，同時為了滿足設(shè)計的需要，選擇的設(shè)計方案是： 16=2［ 2］ x 2［ 1］ + 2［ 2］ x 2[1]+ 2[2］ x 2[1] x 2[8] 傳動方案的擴大順序與傳動順序可以一致也可