【導(dǎo)讀】點，所以在機床行業(yè)，數(shù)控車床成為重要的生產(chǎn)力量。車床主軸箱傳動系統(tǒng)進行了分析、設(shè)計與計算。主軸箱是由安裝在精密軸承中的空心主軸和一系列變速齒輪組成。內(nèi)，數(shù)控車床主軸可以獲得的任意速度，以滿足加工切削要求。目前，數(shù)控車床的發(fā)展趨勢是通過電氣與機械裝置實現(xiàn)無級變速。帶傳動和變速齒輪為主軸提供動力，主軸箱內(nèi)串聯(lián)變速齒輪來擴大齒輪的變速范圍。軸上的徑向力傳動到車床箱體上,改善了輸入軸的受力情況。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀...……選題目的及意義.......……數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計總體方案…………主傳動系統(tǒng)有級變速自動變換方式的確定…電機的選擇…………軸系零部件的設(shè)計…………

　　

【正文】 很大，所以對主軸組件的主要性能提出以下要求： 1) 回轉(zhuǎn)精度 是指主軸的回轉(zhuǎn)精度。當主軸做旋轉(zhuǎn)運動，連接線速度到零點被稱為主軸旋轉(zhuǎn)的中心線。旋轉(zhuǎn)中心線的空間位置，在理想情況下應(yīng)該是固定的。實際上，由于各種因素的主軸組件的影響，旋轉(zhuǎn)中 心線的空間位置是變化的每一刻，理想的旋轉(zhuǎn)中心線的瞬時旋轉(zhuǎn)中心線平均空間位置。旋轉(zhuǎn)相對于在空間提供了理想的旋轉(zhuǎn)中心線的距離的中心線，即，主軸旋轉(zhuǎn)誤差，旋轉(zhuǎn)誤差范圍瞬間是主軸的旋轉(zhuǎn)精度。純徑向誤差，角度誤差和軸向誤差，他們很少獨自一人。當徑向和角度誤差存在，構(gòu)成徑向，軸向和角度誤差存在，構(gòu)成了跳動。由于主軸的旋轉(zhuǎn)矢量的旋轉(zhuǎn)誤差通常是一個空間，它并不像形狀通過加工工件獲得所有的情況下被表示。 2) 剛度 剛性主軸組件指由外力，變形的主軸組件的阻力。通常，以產(chǎn)生主軸前端部的位移，這個力的大小，在施加位移的方向被表示。 更大的剛性主軸總成，主軸受力和變形小。剛性不足主軸組件，力和其它力的作用下，主軸將產(chǎn)生較大的彈性變形，不僅影響工件的質(zhì)量，而且也損壞齒輪，軸承正常工作條件下，加速磨損，降低精度。 3) 溫升 主軸組件在運轉(zhuǎn)中，溫升過高會引起兩方面的不良后果：一是主軸組件和箱體因熱彭漲而變形，直接影響加工精度；其次是軸承等元件會因溫度過高，而影響軸承的正常工作。嚴重時甚至?xí)l(fā)生“抱軸”。數(shù)控機床一般采用恒溫主軸箱來解決恒溫問題。 4) 耐磨性 主軸組件必須有足夠的耐磨性，才能長期保持精度。主軸上易磨損的地方是刀具或工件的安裝部位 以及移動式主軸的工作部位。為了提高耐磨性，主軸的上述部位應(yīng)該淬硬或氮化處理。主軸軸承也需有良好的潤滑，以提高耐磨性。 以上這些要求，有的還是矛盾的。這就要具體問題具體分析，例如設(shè)計高效數(shù)控機床的主軸組件時，主軸應(yīng)滿足高速和高剛度的要求；設(shè)計高精度數(shù)控機床時，主軸應(yīng)滿足高剛度、低溫升的要求。 軸承配置型式 本課題中數(shù)控機床的轉(zhuǎn)速較高，卻要求徑向剛度好，所以軸承的配置型式選擇為剛度速度型。兩個軸承 均采用圓錐滾子軸承， 以承受較大的傳動力。如下圖所示： ＸＸ 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 23 圖 主軸支承型式 主要參數(shù)的確定 主 軸的主要參數(shù)是指：主軸平均直徑 D（或主軸前軸頸直徑 1D ）；主軸內(nèi)孔直徑 d ；主軸懸伸量 a 和主軸支承跨距 l 。這些參數(shù)直接影響主軸的工作性能，但為簡化問題，主要是由靜剛度條件來確定這些參數(shù)，即選擇 D、 d、 a、 l 使主軸獲得最大靜剛度，同時兼顧其它要求，如高速性、抗振性等。 1. 主軸前軸頸直徑 1D 的確定 主軸平均直徑對主軸部件剛度影響較大。加大直徑 1D ，可減少主軸本身彎曲變形引起的主軸軸端位移和軸承彈性變形引起的軸端位移，從而提高主軸部件剛度。但加大直徑受到軸承 dn 值的限制，同時造成相配零件尺寸加大、制造困難、結(jié)構(gòu)龐大和重量增加等，因此在滿足剛度要求下應(yīng)取較小值。按車床主電動機功率來確定，由資料 [16]圖 － 83 可取 錯誤 !未找到引用源。 。 2. 主軸內(nèi)孔直徑 d 的確定 確定孔徑的原則是，為減輕主軸重量，在滿足對空心主軸孔頸要求和最小壁厚要求以及不削弱主軸剛度的要求下，應(yīng)取較大值。 對于數(shù)控機床， / ??，本課題中車床主軸尾端需要安裝皮帶輪，軸徑較小，故取 / ? ，即 d=60mm。 3. 主軸懸伸量 a的確定 主軸懸伸量 a是指主軸前端到支承徑向的反力作用中點的距離，它對主軸部件的圖 ＸＸ 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 24 剛度和抗振性影響很大。因此在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下盡可能取小值 。減小 a的常見措施有： ① 盡量采用短的錐法蘭式主軸端部結(jié)構(gòu)。 ② 配置在前支承時，應(yīng)安裝在徑向軸承的內(nèi)側(cè)。 ③ 合理設(shè)計前支承的調(diào)整結(jié)構(gòu)和密封裝置形式，盡量采用主軸端部的法蘭盤和軸肩等構(gòu)成密封裝置。 ④ 改變軸端夾具的結(jié)構(gòu)來減小 a值。 4. 支承跨距 l 的確定 支承跨距 l 是指相鄰兩支承的支承反力作用點之間的距離。合理確定 l 是獲得主軸部件最大靜剛度的重要條件之一。當 0ll? 時，主軸部件具有最大剛度， 0l 即為主軸部件的最佳跨距。在具體設(shè)計時，往往由于結(jié)構(gòu)上的限制而使 0ll? ，這就造成主軸部件的剛度損失。合理跨距 ( )ratll??,通常取 0ratl l l??。因為 D、 a一定時， l越 大，軸承的徑向跳動對主軸前端的徑向跳動影響越小，且加大 l 可較小振動。當需要 l 遠大于 0l 時，可采用三支承結(jié)構(gòu)。本方案 采用兩支承結(jié)構(gòu)。 如圖 圖 主軸 零件圖 5. 主軸頭的選用 如前文所述，采用短錐法蘭式主軸端部結(jié)構(gòu)有利于減小主軸懸伸量 a。本課題選用 C型法蘭式主軸端部，代號為 6，其基本尺寸由資料 [16]表 － 31 可獲得。 ＸＸ 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 25 5 編碼器的選擇與安裝 在經(jīng)濟型數(shù)控車床上加工螺紋或絲杠時，進刀速度應(yīng)與車床主軸轉(zhuǎn)速之間保持一個恒定的比例關(guān)系，為此要在車床主軸上安裝一個主軸位置信號的反饋元件。即主軸脈沖發(fā)生器 。在選用簡易數(shù)控裝置時，應(yīng)選用含有螺紋加工功能的系統(tǒng)軟件和相應(yīng)的主軸脈沖發(fā)生器。光電編碼器由于是數(shù)字信號，所以噪聲容限大，容易實現(xiàn)高分辨率，檢測精度高，且體積小、重量輕、易安裝，在現(xiàn)代檢測技術(shù)中得到了廣泛地應(yīng)用。本課題選用 增量式實心軸編碼器 PZF58。其技術(shù)參數(shù)如下表 : 編碼器 的安裝通常采用兩種方式 :同軸安裝和異軸安裝。同軸安裝結(jié)構(gòu)簡單，缺點是安裝后不能加工穿出車床主軸孔的零件；異軸安裝較同軸安裝麻煩，需配一對同步平帶輪及同步平帶。在加工螺紋時，將其裝上，不使用時將其斷開，避免磨損和信號干擾，延 長主軸脈沖發(fā)生器的使用壽命。本課題采用異軸安裝方式，利用同步齒輪傳動帶動電編碼器轉(zhuǎn)動。 圖 編碼器 安裝示意圖 ＸＸ 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 26 6 結(jié)論 本文 通過學(xué)習(xí)分析數(shù)控車床主傳動系統(tǒng) ，讓自己 更 加 了解了機械行業(yè) 中 高精度，高自動化數(shù)控機床的價值與 力量。 數(shù)控車床的主要驅(qū)動系統(tǒng)包括一個主軸電機，驅(qū)動器和主軸部件，用普通工具，通過變速主軸馬達的絕大多數(shù)承擔變速功能相比，省去了復(fù)雜的齒輪換檔機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，只有一些或雙極三檔變速機構(gòu)系統(tǒng)，以擴大可變速馬達的范圍。 設(shè)計過程中存在的主要問題： 起初對于數(shù)控車床傳動系統(tǒng)的工作原理和結(jié) 構(gòu)沒有十分明確的概念，不能在最短的時間內(nèi)初步設(shè)計出機器的零部件草圖，耽誤了很多不必要的時間。 CAD、 CAXA 進行零件設(shè)計過程中出現(xiàn)一些不能熟練應(yīng)用操作，造成了設(shè)計時間的浪費，加長了設(shè)計的時間。 ，變頻器的使用了解不多，查閱了大量資料后才弄明白。耽誤了一些時間。 設(shè)計中出現(xiàn) 的 問題與解決的方法： 1. 數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)采用多級齒輪變速來實現(xiàn)無級變速，電動機變頻調(diào)速后，通過帶輪輸送到輸入軸，再經(jīng)過齒輪有級變速擴大變速范圍，滿足機床變速范圍的要求。 變?yōu)榱藥л喰逗山Y(jié)構(gòu)，使輸入軸帶輪處只受轉(zhuǎn)矩，將軸上的徑向力傳動到車床機體上改善了輸入軸的受力情況。 ＸＸ 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 27 參 考 文 獻 [1]師鴻飛 ,鄒翠波 ,張彩虹 .我國數(shù)控車床的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 [J].《 CAD/CAM 與制造業(yè)信息化》 ,20xx, 17(06). [2]劉鎖 . 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)設(shè)計 [J].民營科技 ,20xx,20(08). [3]于國明 .數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)方案的確定 [J].機械設(shè)計 與制造 ,1992,27(10). [4]劉淑華 ,韓松 ,高文治 .淺談數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計 [J].組合機床與自動化加工技術(shù) ,1999,30（ 9） . [5]韓鳳益 ,鄭堤 ,李香勻 .數(shù)控車床傳動系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計 [J].吉林工業(yè)大學(xué)學(xué)報 ,1990,01（ 10） . [6]巴實 .電磁離合器在簡易數(shù)控及仿形機床中的應(yīng)用 [J].機床 ,1976,31(03). [7]王昕 ,呂長松 .數(shù)控車床故障分析與提高可靠性的措施 [J].機床與液壓 ,20xx,15（ 09） . [8]周孝友 .簡單精確的自動執(zhí)行元件 _干式電磁離合器 [J].裝備機械 ,1981,30（ 06） . [9]易守華 .CK6140 數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)改造 [D].湖南 :湖南大學(xué) ,20xx（ 9） . [10]關(guān)慧貞 ,朱武君 .現(xiàn)代數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)分析與設(shè)計 [J].組合機床與自動化加工技術(shù) ,1998,20（ 07） . [11]王濤 .數(shù)控系統(tǒng)的可靠性設(shè)計理論和方法研究 [D].天津 :天津大學(xué) ,20xx（ 08） . [12]李研 .國內(nèi)外數(shù)控車床可靠性對比分析 [D].吉林 :吉林大學(xué) ,20xx（ 05） . [13]康霞明 .CA6510 車床片式電磁離合器剖析 [J].特鋼技術(shù) ,20xx,25（ 08） . [14]王昆等 .機械設(shè)計課程設(shè)計 [M].北京 :高等教育出版社 ,1995:111,4749,140 [15]良貴 ,紀名剛 .機械設(shè)計 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,20xx:100106,147156,200203, 301318,335345,355362. [16]周撫群 .大型數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng) [J].裝備機械 ,1991,30(12). [17]馮桂安等 .機械制造裝備設(shè)計 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,1999:113135. [18]Yiqiang Wang, Yazhou Jia, Junyi Yu, Yuhua Zheng, Shangfeng Yi, “Failure probabilistic model of CNC lathes”,Reliability Engineering amp。 System Safety, Volume 65, Issue 3, September 1999, Pages 307–314 [19]M. Mori (2), H. Mizuguchi, M. Fujishima, Y. Ido, N. Mingkai, K. Konishi,” Design optimization and development of CNC lathe headstock to minimize thermal deformation”, CIRP Annals Manufacturing Technology, Volume 58, Issue 1, 20xx, Pages 331–334. ＸＸ 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 28 致 謝 在本論文的完成過程中，我要感謝很多人的幫助和指點，要是沒有他們的幫助我不可能完成論文。 首先我要感謝我的母校的辛勤培育，其次感謝院系各位老師四年來的諄諄教誨，沒有他們給我機械設(shè)計與機械原理等基礎(chǔ)知識，我的論文不可能這么順利完成。 本論文是在宋強老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下 完成。宋老師平時工作繁忙，但仍抽出時間來指導(dǎo)我的設(shè)計。她待人誠懇熱情，在學(xué)習(xí)和生活上都給與我很多的指導(dǎo)和照顧。在畢業(yè)設(shè)計的過程中，積極地幫我設(shè)定了工作進程，熱心的答疑，給與我極大的幫助和鼓勵，在此表示衷心的感謝。同時也感謝所有老師在畢業(yè)設(shè)計上給我的幫助。 在畢業(yè)設(shè)計期間，我的同學(xué)也給與了我很多的幫助，尤其是在結(jié)構(gòu)設(shè)計部分和繪圖等細節(jié)部分，同學(xué)熱心的給我講解。在此對他們表示感謝。 另外，還要感謝我宿舍的舍友們，在我繁忙的設(shè)計期間他們在生活上給與我很多的幫助和照顧，并積極地提供一些硬件設(shè)備幫助，給予精神支持。