【正文】 已知： 機(jī)床主軸的最高轉(zhuǎn)速為 4000 r/min，機(jī)床主軸的最低轉(zhuǎn)速為 40 r/min。 轉(zhuǎn)速圖 的擬定 轉(zhuǎn)速圖能夠清楚的表達(dá)出：傳動軸的數(shù)目，主軸及各傳動軸的 變 速級數(shù)、轉(zhuǎn)速值及其傳動路線，變速組的個數(shù)、傳動順序及擴(kuò)大順序，各變速組的傳動副數(shù)及其傳動比數(shù)值，變速規(guī)律等 。我們把機(jī)床能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速稱為主軸計算轉(zhuǎn)速，以它為臨界轉(zhuǎn)速 ， 如圖 ，從 計算轉(zhuǎn)速 至最高轉(zhuǎn)速的區(qū)域為恒功率區(qū)域， 區(qū)間內(nèi) 任意轉(zhuǎn)速 都 能夠傳遞電動機(jī) 的全部功率，但主軸轉(zhuǎn)矩隨主軸轉(zhuǎn)速的上升而下降；從最低轉(zhuǎn)速至計算轉(zhuǎn)速 為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域， 區(qū)間內(nèi) 任意轉(zhuǎn)速能夠輸出最大轉(zhuǎn)矩，但主軸輸出的功率將隨主軸轉(zhuǎn)速的下降而下降。 KWPP c === η 選擇電動機(jī)型號 表 電動機(jī)相關(guān)參數(shù) 電動機(jī)型號 額定功率 調(diào)頻范圍 轉(zhuǎn)速范圍 額定轉(zhuǎn)速 最高轉(zhuǎn)速 VABP160S4P50Hz 11kw 5~150 150~4500 1500 4500 電動機(jī)制造商： 上海德驅(qū)馳電 氣公司 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 電動機(jī)的功率、扭矩特性 由切削原理知主運(yùn)動為直線運(yùn)動的機(jī)床，主運(yùn)動為恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)動；主運(yùn)動為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)床，主運(yùn)動為恒 功率運(yùn)動。 主傳動功率 機(jī)床主傳動的功率 P 可根據(jù)切削功率 cP 與主運(yùn)動傳動鏈的總效率 η來確定 ηCPP= 。因此需合理確定主傳動功率。 主傳動中 各 傳動件的尺寸要根據(jù)傳動功率來確定。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 主運(yùn)動變速系統(tǒng)主要參數(shù) 機(jī)床主傳動系統(tǒng)的參數(shù)有動力參數(shù)和運(yùn)動參數(shù)。 主傳動系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)的 確定 HMC50 是中等規(guī)格的臥式銑鏜加工中心， 工作臺面積 500 500mm，允許最大荷重500kg，主軸錐孔 ISO 7:24，工作臺最大行程 X 700mm，主軸箱最大行程 Y 650mm,立柱最大行程 Z 600mm,工作臺回轉(zhuǎn) B 360 1176。在自動換刀的數(shù)控銑鏜加工中心上，切削轉(zhuǎn)矩通常是通過刀桿的端面鍵來傳遞的，這就要求主軸具有準(zhǔn)確定位于圓周上特定角度功能。 主軸定位功能要求 主軸準(zhǔn)停功能又稱主軸定位功能。為保證加工過程的連續(xù)實施，加工中心主軸系統(tǒng)與其 他主軸系統(tǒng)相比，必須具有刀具自動夾緊功能。為此，主軸組件要有較高的固有頻率，保持合適的配合間隙并進(jìn)行循環(huán)潤滑等。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 抗振性和熱穩(wěn)定性要求 加工中心在加工時，由于斷續(xù)切削、加工余量大且不均勻、運(yùn)動部件速度高且不平衡，以及切削過程中的自振等原因引起的沖擊和交變力的干擾，會使主軸產(chǎn)生振動，影響加工精度和表面粗糙度，嚴(yán)重時甚至破壞刀具和主軸系統(tǒng)中的零件。加工中心多采用抗彎剛度作為衡量主軸部件剛度的指標(biāo)。運(yùn)動狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)精度取決于主軸的工作速度、軸承性能和主軸部件的平衡。主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度取決于部件中各個零件的幾何精度、裝配精度和調(diào)整精度。主軸部件的精度包括旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)動精度。 精度和剛度要求 具有較高的精度與剛度，傳動平穩(wěn)，噪聲低。 動態(tài)響應(yīng)性能 要求升降速時間短，調(diào)速時運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。調(diào)速范圍的指標(biāo)主要由各種加工工藝對主軸最低速度和最高速度的要求來確定。 由于加工中心具有更高的加工效率，更寬的使用范圍，更高的加工精度，因此，它的主軸系統(tǒng)必須滿足如下要求。它是加工中心的主要組成部分。當(dāng)今的加工中心正在不斷采用最新技術(shù)成就，朝著高速化、高精度化、多功能 化、智能化、系統(tǒng)化與高可靠性等發(fā)面發(fā)展。由于這種機(jī)床沒有導(dǎo)軌、轉(zhuǎn)臺等表征坐標(biāo)軸方向的實體構(gòu)件，故稱為虛軸機(jī)床。其基本結(jié)構(gòu)是由一個動平臺、一個定平臺和六根長度可變的連桿構(gòu)成。但萬能加工中心結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高、占地面積大等缺點。另一種是主軸不改變方向，而工作臺帶著工件旋轉(zhuǎn) 90176。這類加工中心具有立式和臥式加工中心的功能，工件一次裝夾后，能完成除安裝面外的所有側(cè)面和頂面的加工。臥式加工中心的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，重量大，價格也較高。臥式加工中心一般具有三軸聯(lián)動，三四個運(yùn)動坐標(biāo) 。這種結(jié)構(gòu)剛性大，熱對稱性好，穩(wěn)定性高。 臥式加工中心 臥式加工中心指主軸軸線為水平狀態(tài)設(shè)置的加工中心，臥式加工中心通常采用移動式立柱，工作臺不升降， T 形床身。立式加工中心裝夾方便，便于操作，易于觀察加工情況 ，調(diào)試程序容易，應(yīng)用廣泛。立式加工中心通常有三個直線運(yùn)動坐標(biāo)，由溜板和工作臺來實現(xiàn)平面上 X、 Y 兩個坐標(biāo)軸的移動。還有的信號送到可編程控制器中，用以順序控制機(jī)床的其他輔助動作，實現(xiàn)刀具自動更換。進(jìn)入數(shù)控裝置的信息，經(jīng)過一系列處理和運(yùn)算轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號。 圖 加工中心的組成 1X 軸直流伺服電動機(jī)； 2換刀機(jī)械手； 3數(shù) 控柜； 4刀庫； 5主軸箱； 6操作面板； 7驅(qū)動電源柜； 8工作臺； 9滑座； 10床身 加工中心的工作原理 根據(jù)零件圖紙，制定工藝方案，采用手工或計算機(jī)自動編制零件加工程序，把零件遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 6 頁 所需的機(jī)床各種動作及全部工藝參數(shù)變成機(jī)床的數(shù)控裝置能接受的信息代碼，并把這些代碼存儲在信息載體上，將信息載體送到輸入裝置，讀出信息并送入數(shù)控裝置。 輔助裝置 包括潤滑、冷卻、排屑、防護(hù)、液壓、氣動、檢測系統(tǒng)等部件。機(jī)械手的結(jié) 構(gòu)根據(jù)刀庫與主軸的相對位置及結(jié)構(gòu)的不同也有多種形式，如單臂式、雙臂式、回轉(zhuǎn)式、軌道式等。它由刀庫、機(jī)械手、驅(qū)動機(jī)構(gòu)等部件組成。數(shù)控系統(tǒng)是加工中心執(zhí)行順序控制動作和完成加工過程的控制中心?？删幊炭刂破鞔嬉话銠C(jī)床中電氣柜，執(zhí)行數(shù)控系統(tǒng)指令，控制機(jī)床執(zhí)行動作。 數(shù)控系統(tǒng) 單臺加工中心的數(shù)控部分由 CNC 裝置、可編程控制器、伺服驅(qū)動裝置以及電機(jī)等部件組成。主軸的啟動、停止、變速等動作均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并且通過裝在主軸上的刀具參與切削運(yùn)動，是切削加工的功率輸出部件。這些大件可以是鑄鐵件也可以是焊接而成的鋼結(jié)構(gòu)件，它們是加工中心中體積和重量最大的部件 。這樣，對周期性投產(chǎn)的零件，生 產(chǎn)周期就可以大大縮減。例如工藝準(zhǔn)備、程序編制、零件首件試切等，這些時間往往是單件基本時間的幾十倍。當(dāng)零件被修改時，只需修改相應(yīng)的程序及適當(dāng)?shù)卣{(diào)整夾具、刀具即可，節(jié)省了費(fèi)用，縮短試制周期 。利用加工中心多工位點、線、面混合加工的特點，可以完成大部分甚至全部工 序內(nèi)容。如支架、基座、撥叉等。常見的零件有凸輪類、整體葉輪類、模具類。因此，既有平面又有孔系的零件是加工中心的首選加工對象，常見的這類零件有箱體和盤、套、板 類零件。 加工中心的主要加工對象 既有平面又有孔系的零件 加工中心具有自動換刀裝置，在一次安裝中，可以完成零件上平面的銑削、孔系的鉆削、鏜削、鉸削、及螺紋切削等多工步加工。加工中心使用數(shù)字信息與標(biāo)準(zhǔn)代碼輸入，最適宜計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)及管理。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化 利用加工中心進(jìn)行生產(chǎn)，能準(zhǔn)確地計算出零件的加工工時，并有效地簡化檢驗、工夾具和半成品的管理工作，這些特點有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。另外，由于加工中心的加工穩(wěn)定性，減少了廢品率，是生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降 。 經(jīng)濟(jì)效益好 加工中心加工零件時，雖分?jǐn)傇诿總€零件上的設(shè)備費(fèi)用較昂貴，但在單件、小批量生產(chǎn)情況下，可以節(jié)省許多其他方面的費(fèi)用。同時加工中心更換待加工零件時幾乎不需要重新 調(diào)整機(jī)床，零件安裝在簡單的定位夾緊裝置中，用于停機(jī)進(jìn)行零件安裝調(diào)整的時間可以大大節(jié)省。加工中心主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的調(diào)節(jié)范圍大，每一道工序都能選用最有利的切削用量，良好的結(jié)構(gòu)剛性允許加工中心進(jìn)行大切削量的強(qiáng)力切削，有效地節(jié)省了機(jī)動時間。這對結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件的單件、小批量生產(chǎn)及新產(chǎn)品試制 帶來極大地方便，同時，它還能自動加工普通機(jī)床很難加工或無法加工的精密復(fù)雜零件。加工中心加工工件的信息都由一些外部設(shè)備提供，比如軟盤、光盤、 USB 接口介質(zhì)等，或者有計算機(jī)直接在線控制（ DNC）。這是加工中心最突出的特點。 工序集中 加工中心備有刀庫，能自動換刀，并能對工件進(jìn)行多工 序加工。另外，加工中心整個加工過程由程序控制自動執(zhí)行 ，避免了人為操作所產(chǎn)生的偶然誤差。所以說，加工中心不僅提高了工件的加工精度，而且是數(shù)控機(jī)床中生產(chǎn)率和自動化程度最高的綜合性機(jī)床。它是適應(yīng)省力、省時和節(jié)能的要求而迅速發(fā)展起來的，它綜合了機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、計算機(jī)軟件技術(shù)、氣動技術(shù)、拖動技術(shù)、現(xiàn)代控制理論、測量及傳感技術(shù)以及通訊診斷、刀具和應(yīng)用編程技術(shù)的高技術(shù)產(chǎn)品，將數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床的 功能并聚集在一臺加工設(shè)備上，且增設(shè)有自動換刀裝置和刀庫，可在一次安裝工件后，數(shù)控系統(tǒng)控制機(jī)床按不同工序自動選擇和更換刀具，自動改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對工件的運(yùn)動軌跡及其他輔助功能；依次完成多面和多工序的端平面、孔系、內(nèi)外倒角、環(huán)形槽及攻螺紋等加工。本文對數(shù)控加工中心的功能與發(fā)展趨勢進(jìn)行了簡單的論述，著重論述了臥式 加工中心主傳動系統(tǒng)的設(shè)計，其內(nèi)容包括電動機(jī)的選擇、確定傳動方案、擬定轉(zhuǎn)速圖、齒輪的設(shè)計與校核、主軸的設(shè)計及各傳動軸的設(shè)計與各傳動軸的剛度校核。加工中心適合于加工形狀復(fù)雜、加工工序多、精度要求較高、需要用多種類型的普通機(jī)床和眾多的工藝裝備，且需經(jīng)多次裝夾和調(diào)整才能完成加工的零件。遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 I 頁 臥式加工中心主傳動系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 數(shù)控加工中心是一種備有刀庫并能自動更換刀具對工件進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。它綜合了機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、計算機(jī)軟件技術(shù)、氣動技術(shù)、拖動技術(shù)、現(xiàn)代控制理論、測量及傳感技術(shù)以及通訊診斷和應(yīng)用編程技術(shù)的高技術(shù)產(chǎn)品。數(shù)控加工中心主傳動系統(tǒng)是由主軸電動機(jī)、主軸傳動系統(tǒng)以及主軸組件組成。 關(guān)鍵詞 ： 主軸箱；無極變速； 傳動系統(tǒng) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 II 頁 Horizontal processing center main transmission system design Abstract Processing center is equipped with a sword and can change automatic library tool on the more process of numerical control machine. It bined the mechanical technology, electronic technology, puter software technology, pneumatic technology, dragging technology, modern control theory, measurement and sensing technology and munications diagnosis and application programming technology of high technology products. Suitable for processing processing center plex shape, and processing procedures, higher accuracy, need to use a variety of types of ordinary machine tools and many of the tec hnology and equipment, and need to the many times the clamping and adjust to finish machining parts. Processing center main transmission system is made of spindle motor, main shaft transmission system and the spindle ponent. This article on the nc machi ning center function and the development trend of simple, this paper focuses on the horizontal processing center main transmission system design, and its content including motor selection, sure transmission scheme, for the design of gear speed diagram, and checking, the design and the design and checking of the drive shaft Key words: headstocks, a continuously variable speed , transmission Systerm 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 III 頁 目 錄 1 緒 論 ...................................................................................................