【正文】 模數小寫：d∝ 、 m∝，從而可以使用結構緊湊。另外，也要注意到電機與Ⅰ軸間的傳動方式，如用帶傳動時，降速比不宜太大，否則Ⅰ軸上帶輪太大，和主軸尾端可能干涉。但如果Ⅰ軸上裝有摩擦離合器一類部件時，高速下摩擦損耗、發(fā)熱都將成為突出矛盾，因此，Ⅰ軸轉速不宜太高。電機轉速和主軸最高轉速應相接近。具體的安裝圖可由手冊查到。 根據本次設計機床的需要，所選用的是：雙速電機 根據電機不同的安裝和使用的需要，有四種不同的外形結構，用的最多的有底座式和發(fā)蘭式兩種。但電機產品的功率已經標準化，因此，按要求應選取相近的標準值。一. 主電機的選定 中型機床上，一般都采用三相交流異步電機為動力源，可以在系列中選用。極限傳動比及指數x，值為：極限傳動比指數 x：umin== 6 值；umax==2 3（x+）值：umin==8 9五. 最后擴大傳動組的選擇正常連續(xù)的順序擴大的傳動（串聯(lián)式）的傳動結構式為： Z=Z1［1］Z2［Z1］Z3［Z1Z2］即是： Z=18=3［1］3［3］2［9］ 轉速圖的擬定運動參數確定以后，主軸各級轉速就已知，切削耗能確定了電機功率。這種擴大順序和傳動順序一致，稱為順序擴大傳動。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。即 Z=Z1 Z2 Z3 ……………………………… 傳動副數由于結構的限制以2或3為合適，即變速級數Z應為2和3的因子:Z= ……………………………… 可以有幾種方案，由于篇幅的原因就不一一列出了，在此只把已經選定了的和本次設計所須的正確的方案列出，具體的內容如下：傳動齒輪數目 2x（3+3+2）+2x2+1=21個軸向尺寸 19b傳動軸數目 6根操縱機構 簡單，兩個三聯(lián)滑移齒輪，一個雙聯(lián)滑移齒輪 總的傳動系統(tǒng)18級轉速傳動系統(tǒng)的傳動組，可以安排成：3x3x2，2x3x3，或3x2x3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構、裝置和性能。根據此方法，中型車床典型重切削條件下的用量：根據設計書表中推薦的數值： 取 P= 傳動設計、結構網的選擇結構式、結構網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，但對于分析復雜的傳動并想由此導出實際的方案，就并非十分有效，可考慮到本次設計的需要可以參考一下這個方案。3. 主軸轉速級數z和公比￠已知 : =Rn Rn=且： z=18=4. 主電機功率—動力參數的確定 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，滿足生產需要，又不致使電機經常輕載而降低功率因素。 各級轉速數列可直接從標準數列表中查出。由于D=400mm，則主軸極限轉速應為： nmax=r/min ……………………………… =2000r/min ； nmin=r/min …………………………… =40r/min ； 由于轉速范圍 R = = …………………………… = 50 ；因為級數Z已知： Z=18級 。然而，根據本次設計的需要選取的值如下：取umax=300m/min； umin=30m/min。二. 參數確定的步驟和方法1. 極限切削速度umax﹑umin根據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。本次設計中的車床是普通型車床，其品種，用途，性能和結構都是普通型車床所共有的，在此就不作出詳細的解釋和說明了。（附注：）2 機械部分設計計算說明 主運動部分計算 參數的確定一. 了解車床的基本情況和特點車床的規(guī)格系列和類型1. 通用機床的規(guī)格和類型有系列型譜作為設計時應該遵照的基礎。齒輪副也應有消除齒側間隙的機構。，它們由步進電機，齒輪副，絲桿螺母副組成，它的傳動比應滿足機床所要求的。，微機控制系統(tǒng)中除了CPU外，還包括擴展程序存儲器，擴展數據存儲器，I/O接口電路，包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數據和機床狀態(tài)信息的顯示器，包括光電隔離電路和步進電機驅動電路。，在保證一定加工精度的前提下，應簡化結構、降低成本，因此，進給伺服系統(tǒng)應采用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。（3）.更多地采用高效傳動部件，如滾動絲桿副，直線滾動導軌高，CNC裝置這是數控車床的核心，用于實現輸入數字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲，數據的變換，插補運算以及實現各種控制功能。數控車床是基于數字控制的，它與普通車床不同的是，數控車床的主機結構上具有以下特點：（1）.由于大多數數控車床采用了高性能的主軸及伺服傳動系統(tǒng)，因此，數控機床的機械傳動結構得到了簡化。下面從數控系統(tǒng)的性能、功能和體系結構三方面討論機床。從20世紀90年代開始，微電子技術和計算機技術的發(fā)展突飛猛進，PC微機的發(fā)展尤為突出，無論是軟硬件還是外器件的進展日新月異，計算機所采用的芯片集成化越來越高，功能越來越強，而成本卻越來越低，原來在大，中型機上才能實現的功能現在在微型機上就可以實現。其中，第一個階段為NC階段；第二個階段為CNC階段，從1974年微處理器開始用于數控系統(tǒng)，即為第五代數空系統(tǒng)。目 錄1 總體方案 0 CK6140的現狀和發(fā)展 1 CK6140數控臥式車床的總體方案論證與擬定 2 數控車床 2 CK6140數控臥式車床的擬定 22 機械部分設計計算說明 4 主運動部分計算 4 參數的確定 4 傳動設計 5 轉速圖的擬定 8 帶輪直徑和齒輪齒數的確定 11 傳動件的估算和驗算 19 展開圖設計 36 53 滾珠絲桿副的選擇 53 583 控制系統(tǒng)設計 62 62（CPU）的類型 62 63I/O接口電路及輔助電路設計 64參 考 文 獻 70致 謝 72LATHES 77 1 總體方案 CK6140的現狀和發(fā)展自第一臺數控機床在美國問世至今的半個世紀內，機床數控技術的發(fā)展迅速，經歷了六代兩個階段的發(fā)展過程。在近20多年內，在生產中，實際使用的數控系統(tǒng)大多是這第五代數控系統(tǒng)，其性能和可靠性隨著技術的發(fā)展得到了根本性的提高。在美國首先推出了基于PC微機的數控系統(tǒng)，即PCNC系統(tǒng)，它被劃入為所謂的第六代數控系統(tǒng)。數控技術的發(fā)展趨勢：（1）.高速高精度高效（2）.柔性化（3）.工藝復合和軸化（4）.實時智能化（1）.用戶界面圖形化（2）.科學計算可視化（3）.插補和補償方式多樣化（4）.內置高性能PLC（5）.多媒體技術應用（1）.集成化（2）.模塊化（3）.網絡化（4）.開放式閉環(huán)控制模式 CK6140數控臥式車床的總體方案論證與擬定 數控車床 數控車床又稱數字控制（Numbercal control，簡稱NC）機床，它是20世紀50年代初發(fā)展起來的一種自動控制機床，而數控車床四其中的一類使用性很強的機床形式。（2）.為了適應數控車床連續(xù)地自動化加工，數控車床機械結構，具有較高的動態(tài)剛度，阻尼精度及耐磨性，熱變形較小。 CK6140數控臥式車床的擬定，縱向和橫向的直線插補功能，還能要求暫停，進行循環(huán)加工等，因此，數控系統(tǒng)選取連續(xù)控制系統(tǒng)。，主運動部分z=18級，即傳動方案的選擇采用有級變速最高轉速是2000r/min，最低轉速是40r/min。此外，系統(tǒng)中還應該包括脈沖發(fā)生電路和其他輔助電路。，選用摩擦小，傳動效率的滾珠絲桿螺母副，并應有預緊機構，以提高傳動剛度和消除間隙。，便于工作臺實現精確和微量移動，且潤滑方法簡單。因此，對這些基本知識和資料作些簡要介紹。 （規(guī)格尺寸）和基本參數（GB158279，JB/Z14379）：最大的工件回轉直徑D（mm）是400；刀架上最大工件回轉直徑D1大于或等于200；主軸通孔直徑d要大于或等于36；主軸頭號（JB252179）是6；最大工件長度L是750～2000；主軸轉速范圍是：32～1600；級數范圍是：18；縱向進給量mm/～；主電機功率（kw）～10。允許的切速極限參考值如《機床主軸變速箱設計指導書》。2. 主軸的極限轉速計算車床主軸的極限轉速時的加工直徑，按經驗分別取（～）D和（～）D?，F以Φ===得R=50和355 ，因此取Φ=。標準數列表給出了以Φ=～10000的數值，因Φ==，從表中找到nmax=2000r/min，就可以每隔3個數值取一個數，得：2000，1600，1250，1000，800，630，500，400，315，250，200，160，125，100，80，63，50，40。 目前，確定機床電機功率的常用方法很多，而本次設計中采用的是：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。確定傳動組及各傳動組中傳動副的數目級數為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ZZZ3…個傳動副。在Ⅰ軸上摩擦離合器時，應減小軸向尺寸，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。三. 傳動系統(tǒng)的擴大順序的安排對于18級的傳動可以有三種方案，準確的說應該不只有這三個方案，可為了使結構和其他方面不復雜，同時為了滿足設計的需要，選擇的設計方案是： 18=3［1］3［3］2［9］傳動方案的擴大順序與傳動順序可以一致也可以不一致，在此設計中，擴大順序和傳動順序就是一致的。四. 傳動組的變速范圍的極限植齒輪傳動副最小傳動比umin≥，最大傳動比umax≤2，決定了一個傳動組的最大變速范圍rmax=umax/nmin≤8 因此，要按照參考書中所給出的表，淘汰傳動組變速范圍超過極限值的所有傳動方案。在此基礎上，選擇電機型號，確定各中間傳動軸的轉速，這樣就擬定主運動的轉圖，使主運動逐步具體化。在選擇電機型號時，應按以下步驟進行：1. 電機功率N：根據機床切削能力的要求確定電機功率。 N=異步電機的轉速有：3000、1500、1000、750r/min 在此處選擇的是： nd=1500r/min 這個選擇是根據電機的轉速與主軸最高轉速nmax和Ⅰ軸的轉速相近或相宜，以免采用過大的升速或過小的降速傳動。本次設計的機床所需選用的是外行安裝尺寸之一。根據常用電機所提供的資料，選用： Y132S4 電動機Ⅰ軸從電機得到運動，經傳動系統(tǒng)化成主軸各級轉速。顯然，從傳動件在高速運轉下恒功率工作時所受扭矩最小來考慮，Ⅰ軸轉速不宜將電機轉速下降得太低。Ⅰ軸裝有離合器的一些機床的電機、主軸、Ⅰ軸轉速數據：參考這些數據，可見，車床Ⅰ軸轉速一般取700～1000r/min。因此，本次設計選用： n1=960r/min 對于中間傳動軸的轉速的考慮原則是：妥善解決結構尺寸大小與噪音、震動等性能要求之間的矛盾。但是，這將引起空載功率N空和噪音Lp（一般機床容許噪音應小于85dB）加大： N空=) KW ………………………… 式中：C系數，兩支承滾動或滑動軸承C=，三支承滾動軸承C=10；da所有中間軸軸頸的平均直徑（mm）；d主—主軸前后軸頸的平均直徑（mm）；∑n—主軸轉速（r/min）。我國中型車床、銑床C1=。從上訴經驗公式可知：主軸轉速n主和中間傳動軸的轉速和∑n對機床噪音和發(fā)熱的關系。，中間軸轉速宜取低一些。在此條件下，可適當選用較高的中間軸轉速。過大，容易引起震動和噪音。過小，則使主動齒輪與被動齒輪的直徑相差太大，將導致結構龐大。一. 帶輪直徑確定的方法、步驟一般機床上的都采用三角帶。但圖中的解并非只有一種，應使傳動帶數為3～5根為宜。根據皮帶的型號，從教科書〈〈機械設計基礎教程〉〉查表可?。? Dmin=140mm根據要求的傳動比u和滑功率ε確定D大。三角傳動中，在保證最小包角大于120度的條件下，傳動比可取1/7≤u≤3。因此，≤D大≤343mm經查表?。篋大=212mm二. 確定齒輪齒數 用計算法或查表法確定齒輪齒數，后者更為簡單。 在本次設計中采用的就是常用傳動比的適用齒數（小齒輪）表就見教科書〈〈機床簡明設計手冊〉〉。一般去Zmin≥18～20。3. 同一傳動組的各對齒輪副的中心距應該相等。但由于傳動比的要求，尤其是在傳動中使用了公用齒輪后，常常滿足比了上述要求。但修正量不能太大，一般齒數差不能超過3～4個齒。應避免齒輪和軸之間相撞，出現以上的情況可以采用相應的措施來補救。6. 確定軸間距：軸間距是由齒輪齒數和后