C6150普通車床主傳動系統(tǒng)的數(shù)控改造畢業(yè)設(shè)計論文

本科畢業(yè)論文  I 摘  要  隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已是衡量一個國家機(jī)械制造工業(yè)水平的重要標(biāo)志。采用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)對普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造，尤其適應(yīng)我國機(jī)床擁有數(shù)量大，生產(chǎn)規(guī)模小的具體國情。  本文對 通車床數(shù)控化改造進(jìn)行了深入研究，包括對機(jī)床關(guān)鍵部件參數(shù)的計算 、 對機(jī)床主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計 、對機(jī)床改造方案優(yōu)化選擇、選擇合適的機(jī)床伺服系統(tǒng)，以及在改造中應(yīng)注意的事項等進(jìn)行了詳細(xì)的論述。經(jīng)過改造后的機(jī)床已達(dá)到預(yù)期的功能和精度，完全能實現(xiàn)加工外圓、錐度、螺紋、端面等的自動控制，提高了原機(jī)床的生產(chǎn)效率。降低了勞動強(qiáng)度。  關(guān) 鍵詞 ： 普通車床，數(shù)控技術(shù)，數(shù)控化改造  本科畢業(yè)論文  of is an to a s to to is 6150 of of of of as as of in on it of    本科畢業(yè)論文  i 目  錄  1  緒論  . 1 述 . 1 內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展?fàn)顩r  . 1 內(nèi)外數(shù)控機(jī)床改造的狀況  . 2 床數(shù)控化改造的優(yōu)點  . 3 機(jī)床數(shù)控化改造的必要性和可能性  . 4 課題的目的和意義  . 5 2  通車床主傳動系統(tǒng)數(shù)控化改造  . 6 6150 車床簡介  . 6 機(jī)床功能  . 6 機(jī)床精度  . 6 機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)  . 7 機(jī)床的傳動系統(tǒng)  . 8 通車床的數(shù)控化改造  . 8 體方案的確定  . 9 控機(jī)床主傳動系統(tǒng)  . 9 述  . 9 普通機(jī)床比較，數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)具有下列特點 : . 10 控機(jī)床主傳動系統(tǒng)配置方式  . 10 傳動系統(tǒng)可按不同的特征來分類  . 12 控改造對機(jī)械傳動系統(tǒng)的要求  . 13 極變速傳動鏈的設(shè)計  . 13 運動參數(shù)計算  . 13 軸最大切削功率及電動機(jī)的確定  . 14 傳動系統(tǒng)的設(shè)計  . 16 定各級傳動副齒輪的齒數(shù)  . 18 及齒輪計算轉(zhuǎn)矩的確定  . 20 齒輪副模數(shù)計算  . 21 軸間中心距的計算  . 23 定各軸最小直徑  . 23  輪參數(shù)的計算  . 24 3  主軸組件的設(shè)計  . 26 軸組件的基本要求  . 26 本科畢業(yè)論文  軸  . 28 軸的構(gòu)造  . 28 主軸的材料和熱處理  . 28 軸的技術(shù)要求  . 29 主軸部件軸承的配置  . 30 軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定  . 36 軸組件校核 . 37 軸脈沖編碼器的加裝 . 42 4  刀架及導(dǎo)軌部分的改造設(shè)計  . 44 架改造設(shè)計 . 44 動刀架的選擇  . 44 動刀架的工作原理及控制  . 44 動刀架的安裝  . 46 床尾座的改造設(shè)計  . 46 床導(dǎo)軌部分的改造設(shè)計  . 47 四氟乙烯基軟帶的主要性能  . 47 四氟乙烯基軟帶的粘接工藝  . 48 服驅(qū)動系統(tǒng)的選擇  . 49 控改造的控制方式選擇  . 50 進(jìn)電機(jī)拖動的開環(huán)方式  . 50  /直流伺服電機(jī)拖動，編碼器反饋的半閉 環(huán)數(shù)控方式  . 51 步電動機(jī)或直流電動機(jī)拖動，光柵測量反饋的閉環(huán)控制方式. 51 結(jié)束語  . 53 致  謝  . 54 參考文獻(xiàn)  . 55 本科畢業(yè)論文  1 1  緒論  述  內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展?fàn)顩r  1946 年第一臺計算機(jī)在美國誕生， 1952 年世界第一臺數(shù)控機(jī)床也在美國誕生，用于三軸鏜銑床的加工，自此，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展緊隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，近 60 年來，數(shù)控機(jī)床經(jīng)歷了兩個階段，六個時代的發(fā)展過程。第一階段叫邏輯數(shù)字控制階段，其經(jīng)歷了電子管 、 晶體管和小規(guī)模集成電路三個時代；第二階段計算機(jī)數(shù)字邏輯控制階段，其經(jīng)歷了小型計算機(jī) 、 微處理器和 三個時代。目前世界上數(shù)控機(jī)床每隔 2就發(fā)展一代，日本 、 美國 、 德國 、 西班牙等國家在數(shù)控機(jī)床的研制 、 開發(fā)方面走在世界的前列，其中德國 列 、日本 列 、 西班牙 列 、 美國 列以其高的的可靠性和卓越的性能在世界各地贏得了用戶的青睞。進(jìn)入八十年代以來，市場競爭激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代極為迅速，規(guī)模生產(chǎn)效益顯著，而且隨著航空工業(yè) 、汽車工業(yè)以及輕工業(yè)生產(chǎn)的高速增長，復(fù)雜型面零件越來越多，對精度要求越來越高，這就迫切要求加工這些零件的機(jī)床向高度柔性的數(shù)控機(jī)床方向發(fā)展，其在加工設(shè)備中所占比例越來越高，其擁有量是 衡量一個國家工業(yè)水平的標(biāo)準(zhǔn)。因此，世界其他各國也在大力開發(fā)機(jī)械制造自動化技術(shù)。  我國從 1958 年開始數(shù)控機(jī)床的研制，其主要工作是剖析國外數(shù)控機(jī)床。 70 年代中期，由于電子元器件的質(zhì)量和制造工藝水平差，致使國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定性和可靠性未從根本上得到解決。另外售價也貴，未能及時推廣。我國數(shù)控機(jī)床從八十年代重新開始起步發(fā)展，到 1993 年產(chǎn)量已增長 1828 倍，產(chǎn)值數(shù)控化率從 1%增到 12%。數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)逐漸形成批本科畢業(yè)論文  2 量，開始出現(xiàn)了一批以北京研究所為龍頭的機(jī)床廠。主要生產(chǎn) 來又組建了許多 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家，如：武漢華中數(shù)控有限公司、南京大方股份有限公司等等。數(shù)控機(jī)床一方面向大型多功能方向發(fā)展；一方面向經(jīng)濟(jì)型方向發(fā)展。所謂經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床是指價格低廉，操作使用方便，適合我國國情的裝有數(shù)控系統(tǒng)的自動化機(jī)床。  由此可見，我國在作為機(jī)械制造自動化的數(shù)控機(jī)床設(shè)備，無論是在品種上、質(zhì)量上，還是在使用上，同世界先進(jìn)水平比均有很大差距，這也是制約我國機(jī)械工業(yè)發(fā)展的重要因素。  內(nèi)外數(shù)控機(jī)床改造的狀況  數(shù)控機(jī)床的逐漸普及，數(shù)控系統(tǒng)的價格不斷降低，使得舊機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造的優(yōu)點更明顯，促使越 來越多的機(jī)械加工廠選擇舊機(jī)床數(shù)控改造作為設(shè)備更新的途徑。世界各國，包括許多工業(yè)發(fā)達(dá)的國家相繼成立了機(jī)床修復(fù)公司，翻新公司或改造公司，承擔(dān)舊機(jī)床數(shù)控改造的任務(wù)，并成功地改造了一些大型和重型機(jī)床。  德國的 司在 1981 年吧一臺加工直徑為 19m 的超重型立式車床改裝成數(shù)控機(jī)床。該機(jī)床是 1929 年生產(chǎn)的，當(dāng)時曾是世界上最大的機(jī)床，其改造內(nèi)容有：工作臺導(dǎo)軌改裝成靜壓導(dǎo)軌，承載能力增加了 50%；主傳動采用半導(dǎo)體可控硅控制，取代老式機(jī)組的傳動刀架的滑動導(dǎo)軌改為滾動導(dǎo)軌；增加測量顯示裝置，配置數(shù)控系統(tǒng)等。該機(jī)床 的全部改造費用僅為當(dāng)時同類規(guī)格新機(jī)床價格 1200 萬馬克的 其中大修費用占 控改造費占 該公司還改造了一臺最大直徑為 14m 的超重型立式車床，全部改造費用為當(dāng)時同類規(guī)格新機(jī)床價格 800 。   我國常柴股份公司曾改造一臺仿形銑床，改造費用 40 萬，節(jié)約投資本科畢業(yè)論文  3 近 250 萬元，用其加工 油機(jī)鑄造用模具，每套外協(xié)加工費用 270萬元，不到三個月時間，此臺仿形銑床完成了兩套 具和 20 套空調(diào)模具的加工。根據(jù)常柴股份公司對已完成數(shù)控化改造的 11 臺加工中心和 1 臺仿形銑床投入 運行后統(tǒng)計，新增產(chǎn)值達(dá)到 3000 多萬元，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。  我國從八十年代初期開始進(jìn)行數(shù)控化改造技術(shù)研究和推廣，到現(xiàn)在已有三十多年的歷史。這中間取得了不少經(jīng)驗，但失敗的教訓(xùn)也不少。由于機(jī)床數(shù)控化改造工藝不完善，使得改造目前大都局限在中小型車銑床的數(shù)控改造上，這和工業(yè)發(fā)達(dá)國家的水平尚有很大差距。  采用國內(nèi)外先進(jìn)工藝、先進(jìn)技術(shù)對舊機(jī)床進(jìn)行改造有以下優(yōu)點：  1. 機(jī)床改造針對性強(qiáng)，容易適宜生產(chǎn)的要求。因為機(jī)床的改造方案是根據(jù)原機(jī)床中存在的問題提出的，需要改 哪些地方，改到什么程度都有的放矢，能與生產(chǎn)緊密結(jié)合，可以直接將科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。  2. 機(jī)床改造可以充分利用原機(jī)床的絕大部分，大大節(jié)約原材料和資金，同時見效快，改造周期短，與新機(jī)床制造相比只需要其 1/105的時間，工期大大縮減，從而節(jié)約了成本，解決了生產(chǎn)急需。  3.  改造后的機(jī)床性能穩(wěn)定可靠，機(jī)床應(yīng)用范圍的到擴(kuò)大，適應(yīng)多品種、小批量的零件生產(chǎn)。這是因為機(jī)床的大型結(jié)構(gòu)件一般是鑄鐵制成的，而鑄鐵件年代越久則時效越充分，精度比新鑄件更加穩(wěn)定。改造不需要改變支撐累大型構(gòu)件，只需修復(fù)或更換若 干中小部件就可獲得與新機(jī)床類似效果。改造后的機(jī)床功能有較好的提高，除了保留原有功能外，還可以滿足各種復(fù)雜型面累零件加工，極大地擴(kuò)大了機(jī)床的應(yīng)用范圍。    4.  經(jīng)過數(shù)控改造，可以有效提高工件加工精度和聲產(chǎn)效率。因為改造時可根據(jù)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展要求，及時提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和本科畢業(yè)論文  4 效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次。如某單位 立式車床改造后，加工球體軸承座零件，其 2m 直徑偏差僅為 足了設(shè)計要求，并且機(jī)床改造后的工作效率提高了 5。   5.  可充分發(fā)揮企業(yè)現(xiàn)有技術(shù)力量的作用，調(diào)動技術(shù)人員的積極性；同時降低對工人技術(shù)水平的要求。  機(jī)床數(shù)控化改造的必要性和可能性  數(shù)控機(jī)床在現(xiàn)代機(jī)械加工中起著舉足輕重的作用，機(jī)床數(shù)控化率已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志。提高機(jī)床數(shù)控化率有兩個途徑：一是購買新的數(shù)控機(jī)床，即更新設(shè)備；二是改造舊機(jī)床，配置數(shù)控系統(tǒng)，把舊機(jī)床改造成數(shù)控機(jī)床。  所謂機(jī)床的數(shù)控化改造是指應(yīng)用現(xiàn)代的數(shù)控成熟技術(shù)和經(jīng)驗，以適應(yīng)生產(chǎn)的具體要求為目的，改變現(xiàn)有機(jī)床的結(jié)構(gòu)，給舊機(jī)床換 上新部件、新裝置、新附件，提高現(xiàn)有機(jī)床的技術(shù)性指標(biāo)，是之全部或部分達(dá)到新數(shù)控機(jī)床的水平。  機(jī)床數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點：  其一  恢復(fù)原功能，對機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)。  其二  ，在普通機(jī)床上加上數(shù)控顯示裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成  床、 床。  其三  翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度。  其四  技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能和檔次，或為了使用新工藝、新技術(shù)，在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或創(chuàng)新，較大幅度地提 高水平和檔次的更新改造。  我國現(xiàn)有機(jī)床大約五百多萬臺，其中約 43%以上是車床，多數(shù)役齡都很長，尤其是大型和重型機(jī)床的役齡更長，這些機(jī)床結(jié)構(gòu)一般陳舊，本科畢業(yè)論文  5 操作部分復(fù)雜，測量系統(tǒng)，控制系統(tǒng)落后。把這些性能落后、生產(chǎn)率低的機(jī)床全部閑置或淘汰，用新的機(jī)床去取代是不現(xiàn)實的。重型機(jī)床特別是現(xiàn)代化的數(shù)控機(jī)床價格都非常昂貴，因此把舊的機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的意義非常大。  對普通機(jī)床和舊機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造是可行的。首先我國經(jīng)濟(jì)增長方式正在由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，集約型經(jīng)濟(jì)增長方式就是以經(jīng)濟(jì)效益為中心，主要依靠科技進(jìn)步和提高勞動者 素質(zhì)，重點放在現(xiàn)有企業(yè)的挖潛改造、充實和提高上，也就是運用高技術(shù)對老設(shè)備進(jìn)行改造，以大幅度體改產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的；二是技術(shù)上的保障，近年來，微電子技術(shù)的發(fā)展、電子計算機(jī)的應(yīng)用、傳感技術(shù)、粘接技術(shù)等新工藝、新產(chǎn)品的出現(xiàn)都為機(jī)床的數(shù)控化改造提供了充足的后備力量；三是在經(jīng)濟(jì)方面，機(jī)床數(shù)控化改造針對性強(qiáng)、投資少、資金利用率高，許多基礎(chǔ)部件仍可利用，可以縮短改造周期并降低生產(chǎn)成本。另外籌集資金相對容易一些。購買一臺的數(shù)控機(jī)床一般需要幾十萬到幾百萬，改造一臺只需幾萬到十幾萬即可。  課題 的目的和意義  在設(shè)計中通過運用所學(xué)的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的理論知識，生產(chǎn)實習(xí)和實驗等實踐知識，達(dá)到鞏固、加深和擴(kuò)大所學(xué)知識的目的。通過設(shè)計分析比較機(jī)床的某些典型機(jī)構(gòu)，進(jìn)行選擇和改進(jìn)，學(xué)習(xí)構(gòu)造設(shè)計，進(jìn)行設(shè)計計算和編寫技術(shù)文件，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計步驟和方法的目的。通過設(shè)計學(xué)習(xí)查閱有關(guān)設(shè)計手冊、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和資料，達(dá)到積累設(shè)計知識和提高設(shè)計能力的目的。通過設(shè)計獲得設(shè)計工作的基本技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進(jìn)行一般機(jī)械的設(shè)計創(chuàng)造一定的條件。  本科畢業(yè)論文  6 2  通車床主傳動系統(tǒng)數(shù)控化改造  6150車床簡介  機(jī)床功能  所選 車床是一臺普通臥式車床，它的功能性較大，適用于加工各種軸類、套筒類和盤類零件上的回轉(zhuǎn)表面，如車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面、環(huán)槽及成形回轉(zhuǎn)表面；車削端面及各種常用螺紋；在其上還能作鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、滾花等工作。  機(jī)床精度  車床在數(shù)控化改造前進(jìn)行了整體修復(fù)，修復(fù)后對機(jī)床原始精度和加工精度檢測結(jié)果如下：  床身導(dǎo)軌調(diào)平    縱 向 ： 導(dǎo) 軌 在 垂 直 平 面 內(nèi) 的 直 線 度   50 向 ： 導(dǎo) 軌 應(yīng) 在 同 一 平 面 內(nèi) 的 平 面 000床主軸       主軸軸向串動                     軸軸肩支承面的跳動             軸定心軸頸的徑向跳動           軸軸線的徑向跳動               00軸頂尖的徑向跳動               軸軸線的平行度                 00工精度       本科畢業(yè)論文  7 精車外圓的圓度                   車外圓的圓柱度                 00車端面的平面度                 00車的表面粗糙度                   原機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)  床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑            500大工件長度                      1500大車削長度                      900架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑            300軸內(nèi)孔直徑                      52軸轉(zhuǎn)速           正轉(zhuǎn) 24 級                        10 1400r/轉(zhuǎn) 12 級                        14 1580r/電機(jī)型號                       主 電 機(jī) 功 率 、 轉(zhuǎn) 速                 450r/滑冷卻系統(tǒng)        潤滑葉片泵型號                   滑葉片泵流量                   5L/卻泵型號                       卻泵流量                       25L/ 床 輪 廓 尺 寸 ( 長 寬 高 )                        本科畢業(yè)論文  8 3168 1037 床凈重                                         2290 原機(jī)床的傳動系統(tǒng)  原機(jī)床的傳動系統(tǒng)主要由兩大部分組成。一是主運動傳動鏈，它的功能是把動力源 (電動機(jī) )的運動及 動力傳給主軸，使主軸帶動工件旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)主運動，并滿足臥式車床主軸變速和換向的要求。二是進(jìn)給運動傳動鏈，它用來實現(xiàn)刀架的縱向和橫向移動及車螺紋運動，運動及動力是由電動機(jī)經(jīng)主軸箱、主軸、進(jìn)給運動傳動鏈、溜板傳至刀架。  圖 2式車床傳動系統(tǒng)圖  通車床的數(shù)控化改造  對現(xiàn)有的普通車床進(jìn)行改造，主要應(yīng)解決的問題是：如何將機(jī)械傳動的進(jìn)給和手工控制的刀架轉(zhuǎn)位進(jìn)給改造成由數(shù)控系統(tǒng)控制的刀架自動轉(zhuǎn)位以及自動進(jìn)給的自動加工機(jī)床，即經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。  本科畢業(yè)論文  9 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床主要靠兩個方面來保 證和提高被加工零件的精度：一是系統(tǒng)的控制精度；二是機(jī)床本身的機(jī)械傳動精度。數(shù)控車床的傳動系統(tǒng)，由于必須對進(jìn)給位移的位置和速度同時實現(xiàn)自動控制，所以，數(shù)控車床與普通臥式車床相比，應(yīng)具有更好的精度，以確保機(jī)械傳動系統(tǒng)的傳動精度和工作平穩(wěn)性。  體方案的確定  對普通車床進(jìn)行數(shù)控改造的首要問題是總體方案的確定，也是改造成功的關(guān)鍵問題。研究普通車床的結(jié)構(gòu)原理，將普通車床的傳動原理與數(shù)控機(jī)床的普通車床傳動原理相對比、研究，從而得出改造的總體方案，是行之有效的方法。在具體設(shè)計改造方案時，應(yīng)在滿足要求的前提下，對機(jī) 床盡可能減小改動量，以降低成本。改造方案為：  （ 1）臥式車床是普通精度的，安裝經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控系統(tǒng)較合理、經(jīng)濟(jì)。  （ 2）拆除進(jìn)給箱、溜板箱、光桿，加裝縱、橫向步進(jìn)電機(jī)，分別帶動縱、橫向絲桿旋轉(zhuǎn)。  （ 3）主運動傳動鏈減少，主軸加裝脈沖編碼器供加工螺紋用。  （ 4）數(shù)控車床的加工過程是自動控制的，原手動換刀刀架須更換為自動換刀刀架。  （ 5）為了確保數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，將原機(jī)床的絲杠改為滾珠絲杠。  控機(jī)床主傳動系統(tǒng)  述  主傳動系統(tǒng)是用來實現(xiàn)機(jī)床主運動的傳動系統(tǒng)，它應(yīng)具有一定的 轉(zhuǎn)速 (速度 )和一定的變速范圍，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、本科畢業(yè)論文  10 不同尺寸、不同要求的零件，并能方便地實現(xiàn)運動的開停、變速、換向和制動等。  數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主要包括電動機(jī)、傳動系統(tǒng)和主軸部件，它與普通機(jī)床的主傳動系統(tǒng)相比在結(jié)構(gòu)上比較簡單，這是因為變速功能全部或大部分由主軸電動機(jī)的無級調(diào)速來承擔(dān)，省了復(fù)雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，有些只有二級或三級齒輪變速系統(tǒng)用以擴(kuò)大電動機(jī)無級調(diào)速的范圍。  普通機(jī)床比較，數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)具有下列特點 : (1) 轉(zhuǎn)速高、功率大。它能使數(shù)控機(jī)床進(jìn)行大功率切削和高速切削， 實現(xiàn)高效率加工。  (2) 變速范圍寬。數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)有較寬的調(diào)速范圍，一般 100，以保證加工時能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。   (3)  主軸變速迅速可靠。數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動進(jìn)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動操作的要求。由于直流和交流主軸電動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)日趨完善，所以不僅能夠方便地實現(xiàn)寬范圍無級變速，又減少了中間傳遞環(huán)節(jié)，提高了變速控制的可靠性。  (4) 主軸組件的耐磨性高，使傳動系統(tǒng)具有良好的精度保持性。凡有機(jī)械摩擦的部位，如軸承、錐孔等都有足夠的 硬度，軸承處還有良好的潤滑。  控機(jī)床主傳動系統(tǒng)配置方式  數(shù)控機(jī)床的調(diào)速是按照編制指令自動執(zhí)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動操作的要求。在主傳動系統(tǒng)中，目前多采用交流主軸電動機(jī)和直流主軸電動機(jī)無級調(diào)速系統(tǒng)。為擴(kuò)大調(diào)速范圍，適應(yīng)低速大轉(zhuǎn)矩的要求，也經(jīng)常應(yīng)用齒輪有級調(diào)速和電動機(jī)無級調(diào)速相結(jié)合的調(diào)速方式。數(shù)控機(jī)本科畢業(yè)論文  11 床主傳動系統(tǒng)主要有四種配置方式。  (1)帶有變速齒輪的主傳動   大、中型數(shù)控機(jī)床采用這種變速方式。如圖 2-2(a)所示，通過少數(shù)幾對齒輪降速，具有大的輸出轉(zhuǎn)矩，以滿足主軸低速時對輸出轉(zhuǎn)矩特性的要求 。數(shù)控機(jī)床在交流或直流電動機(jī)無級變速的基礎(chǔ)上配以齒輪變速，使之成為分段無級變速。滑移齒輪的移位大都采用液壓缸加拔叉，或者直接由液壓缸帶動齒輪來實現(xiàn)。  (2)通過帶傳動的主傳動   如圖 2-2(b)所示，這種傳動主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)速較高、變速范圍不大的機(jī)床。電動機(jī)本身的調(diào)速就能夠滿足要求，不用齒輪變速，可以避免齒輪傳動引起的振動與噪聲。它適用于高速、低轉(zhuǎn)矩特性要求的主軸。常用的是  (3)用兩個電動機(jī)分別驅(qū)動主軸   如圖 2-2(c)所示，這是上述兩種方式的混合傳動，具有上述兩種性能。高速時電動機(jī)通過帶 輪直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)；低速時，另一個電動機(jī)通過兩級齒輪傳動驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，齒輪起到降速和擴(kuò)大變速范圍的作用，這樣就使恒功率區(qū)增大，擴(kuò)大了變速范圍，克服了低速時轉(zhuǎn)矩不夠且電動機(jī)功率不能充分利用的缺陷。  本科畢業(yè)論文  12 傳動系統(tǒng)可按不同的特征來分類  (1)按動力源的類型   可分為交流電動機(jī)驅(qū)動和直流電動機(jī)驅(qū)動。交流電動機(jī)驅(qū)動中又可分為單速交流電動機(jī)驅(qū)動、調(diào)速交流電動機(jī)驅(qū)動和交流伺服電動機(jī)驅(qū)動。調(diào)速交流電動機(jī)驅(qū)動又有多速交流電動機(jī)驅(qū)動和變頻凋速交流電動機(jī)驅(qū)動。驅(qū)動方式的選擇主要根據(jù)變速形式 和運動特性要求來確定。  (2)按傳動裝置類型   可分為機(jī)械傳動裝置、液壓傳動裝置、電氣傳動裝置以及它們的組合。  (3)按變速的連續(xù)性   可以分為分級變速傳動和無級變速傳動。  分級變速傳動是在一定的變速范圍內(nèi)均勻、離散地分布著有限級數(shù)的轉(zhuǎn)速，變速級數(shù)一般不超過 20。分級變速傳動方式有滑移齒輪變速、交換齒輪變速和離合器 (如摩擦片式、牙嵌式、齒輪式離合器 )變速。除摩擦片式離合器外，其他變速方式具有傳遞功率較大，變速范圍廣，傳動比準(zhǔn)確，工作可靠等優(yōu)點。缺點是有速度損失，不能在運轉(zhuǎn)中進(jìn)行變速。摩擦片式離合器可 在運轉(zhuǎn)中變速，操縱方式可以是機(jī)械的、電磁的或液壓的，便于實現(xiàn)自動化。缺點是傳動比不準(zhǔn)確，發(fā)熱量大。  無級變速傳動可以在一定的變速范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，以便得到最有利的切削速度；能在運轉(zhuǎn)中變速，便于實現(xiàn)變速自動化；能在負(fù)載下變速，便于車削大端面。無級變速器分為三類：機(jī)械摩擦無級變速器結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠，常用在中小型車床、銑床等主傳動中；液壓無級變速器傳動平穩(wěn)、運動換向沖擊小，易于實現(xiàn)直線運動，常用于主運動為直線運動的機(jī)床，如磨床、拉床、刨床等機(jī)床的主傳動中；電氣無級變速器有直流電動機(jī)或交流調(diào)速電動機(jī)兩種，由于可 以大大簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，便于實現(xiàn)自動變速、連續(xù)變速和負(fù)載下變速，應(yīng)用越來越廣泛，尤其在數(shù)控機(jī)床上，目前幾乎都采用電氣變速。  本科畢業(yè)論文  13 控改造對機(jī)械傳動系統(tǒng)的要求  1 盡量采用低摩擦的傳動副，如滾動導(dǎo)軌和滾珠絲杠螺母副，以減小摩擦力；  2 選用最佳的降速比，為達(dá)到數(shù)控機(jī)床所要求的脈沖當(dāng)量，使運動位移盡可能地快速達(dá)到跟蹤指令；  3 盡量縮短傳動鏈以及用預(yù)緊的辦法提高傳動系統(tǒng)的剛度；  4 盡量消除傳動間隙，以減小反向行程誤差，如采用消除間隙的聯(lián)軸器和消除傳動齒輪間隙的機(jī)構(gòu)等；  5 盡量滿足 低振動和高可靠性方面的要求。為此應(yīng)選擇間隙小，傳動精度高，運動平穩(wěn)，效率高以及傳遞轉(zhuǎn)矩大的傳動元件。  極變速傳動鏈的設(shè)計  數(shù)控機(jī)床的主運動廣泛采用無極變速，這不僅能使其在一定的調(diào)速范圍內(nèi)選擇到合理的切削速度，而且還能在運動自動變速。無極調(diào)速有機(jī)械、液壓和電氣等多種形式，數(shù)控機(jī)床一般采用有直流或交流調(diào)速電機(jī)作為驅(qū)動源的電氣無極調(diào)速。  機(jī)床上常用的變速電動機(jī)有直流電動機(jī)和交流變頻電動機(jī)，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率變速，通常變速范圍僅為 2定轉(zhuǎn)速以下為恒轉(zhuǎn)矩變速，調(diào)速范圍很大，變速范圍可  達(dá) 30 甚至更大。上述功率和轉(zhuǎn)矩特性一般不能滿足機(jī)床的使用要求。為了擴(kuò)大恒功率調(diào)速范圍，在變速電動機(jī)和主軸之間串聯(lián)一個分級變速箱。變速電動機(jī)廣泛用于數(shù)控機(jī)床、大型機(jī)床中。  運動參數(shù)計算  主軸最高轉(zhuǎn)速 本科畢業(yè)論文  14 m a xm a xm d                                             (2m i nm i nm a d                                               (2式中 , 是指實際使用情況下，采用      dR   D 機(jī)床加工的最大直徑， 系數(shù)，臥式車床 K=d 計算直徑范圍，通常  500=250  250=50得機(jī)床切削用量手冊得85 m/  2m/m i n/3 7 2  0 01 0 0 0m i nm a xm a x rd m 21 0 0 01 0 0 0m a xm i nm i n rd 綜合實際情況，最后確定  000m a x 0m in   軸最大切削功率及電動機(jī)的確定  設(shè)計車床時要根據(jù)機(jī)床的性能要求合理地確定機(jī)床的最大切削功率，并以此確定機(jī)床主電機(jī)的功率，機(jī)床最大切削功率的計算公式如下：  本科畢業(yè)論文  15 60000切(2                                                                                               式中，   用于機(jī)床切削的有效功率 (  切削力的切向分力  ( 2/N  V 切削速度  (m/ v 是與所選擇的切削力所對應(yīng)的切削速度 ）  切削力公式：                                             (2式中，   p 單位切削力  f 進(jìn)給量  a 背吃刀量  根據(jù)機(jī)床的設(shè)計目標(biāo)和性能，查得機(jī)床設(shè)計手冊得  p=417a=4f=r 則  aF z 7 7  7  查得切削用量手冊 v=425m/把2  z 2577660000 切當(dāng)機(jī)床結(jié)構(gòu)尚未確定時，可以用下式粗略估算主電動機(jī)的功率   切電由此可知電動機(jī)可選 P= 列變頻調(diào)速異步電動機(jī)，電動機(jī)的主要參數(shù)如表 2示：  本科畢業(yè)論文  16 表 2電動機(jī)參數(shù)  電動機(jī)型號  最高  轉(zhuǎn)速  （ r/ 額定轉(zhuǎn)速（ r/ 額定  功率  (額定電流  （ A）  額定轉(zhuǎn)矩  額定轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 /2m  重量/500 1500 9 7 傳動系統(tǒng)的設(shè)計  由數(shù)控車 床參數(shù)以及電動機(jī)參數(shù)可知：主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)000r/低轉(zhuǎn)速0r/算轉(zhuǎn)速50r 頻電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速500r/高轉(zhuǎn)速=4500r/ 機(jī)床的變速范圍： 133304000m a x a x 電動機(jī)恒功率調(diào)速范圍： 31 5 0 04 5 0 0m a x  在設(shè)計數(shù)控機(jī)床主傳動時，必須要考慮電動機(jī)與機(jī)床主軸功率特性匹配問題。由于主軸要求的恒功率變速范以在電動機(jī)與主軸之間要串聯(lián)一個分級變速箱，以擴(kuò)大其恒功率變速范圍，滿足低速大功率切削時對電動機(jī)的輸 出功率要求。  在設(shè)計該系統(tǒng)時考慮到傳動的平穩(wěn)性，取變速箱的公比f等于電動機(jī)的恒功率變速范圍變速箱的變速級數(shù)為 Z，則主軸的恒功率變速范圍本科畢業(yè)論文  17 R 1（ 2 變速箱的變速級數(shù) Z 可由下式算出     取 Z= a） 和  (b) 圖 a 本科畢業(yè)論文  18 圖 b 定各級傳動副齒輪的齒數(shù)  機(jī)床轉(zhuǎn)速圖確定后，則各變速組的傳動比也就確定了。即可進(jìn)一步確定各變速組中傳動副的齒輪齒數(shù)、帶輪的直徑等，在確定齒數(shù)時要注意下列幾點：  1)齒輪的齒數(shù)和能太大，以免齒輪尺寸過大而引起機(jī)床結(jié)構(gòu)增大。一般推薦齒數(shù)和， 1301002）同一變速組中的各對齒輪，其中心距必須保持相等。在同一變速組內(nèi)一般采用相同的模數(shù)，這是因為各齒輪副的速度變化不大，受力情況差別不大。也就是說在同一變速組中各對齒輪的齒數(shù)和相等。  3)最小齒輪的齒數(shù)應(yīng)保證不產(chǎn)生根切。對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，最小齒數(shù)一本科畢業(yè)論文  19 般取m  8 2 0Z 。  4)應(yīng)保證最小齒輪裝到軸上或套簡上具有足夠的強(qiáng)度、為保證輪齒受 力和熱處理之后，齒根部分不致于斷裂，齒根到孔壁或鍵槽的壁厚 般推薦值 2 m 為齒輪的模數(shù) )，由此可知，在確定最小齒輪的齒數(shù)時，要先估算傳動軸的直徑。  5)保證主軸的轉(zhuǎn)速誤差在規(guī)定范圍之內(nèi)。按照 1973 規(guī)定，機(jī)床主軸的實際轉(zhuǎn)速或每分鐘雙行程數(shù)對于優(yōu)先數(shù)列的理論值的相對誤差，應(yīng)在 10 1 %范圍內(nèi)。  4500r/高，所以在 加一個降速傳動比（ 35/77） ，這 樣也有利于設(shè)計變形機(jī)床，因為只要改變這對降速齒輪傳動比，主軸的轉(zhuǎn)速就能提高或降低。  我們可以用計算尺法確定齒輪的齒數(shù)，因為這種方法比較方便。2Z ，則可找出：  .2026,11525,11124,10523,1 i  相應(yīng)的齒數(shù)和   . 2,1 4 6,1 4 0,1 3 5,1 2 8,1 2 4同理，按傳動比32,應(yīng)使其齒數(shù)和盡量與 1i 齒圖 2本科畢業(yè)論文  20 數(shù)和數(shù)值相等或近似。  . . . . . 549,6644,5436,2 i  相應(yīng)的齒數(shù)和 . 5,1 2 4,1 1 0,90,80.282,3976,3262,2956,i  相應(yīng)的齒數(shù)和 .24,115,94,85,68找出滿足上述三個傳動比，且有相同齒數(shù)和的數(shù)值，并考慮結(jié)構(gòu)因素