主轴按照现有无极变速数控机床进行改变设计毕业设计说明书

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目录

摘

要.。 。  . . . . .。 。 . .。 。 .。     。  .  。  。 。 .  。 .。  。 .  。 。  ..     .  。 . .。 .。 . . .2

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1 绪论。 . . . . .    .。 。 . .。 。 .。  .  . .。  。 .  . . . .。 。  。 。   。 。 。   ..。  .  .。 。 。 。 .

1  1 数 控 车 床 主 传 动 系 统 要求.。 .  .。  。  .。 。  。 。 .。 。 。 .。 .。 。 . .  。 。 。  .  . 4

 。 2 数 控 车 床 主 传 动 方案 。 . .。 。 . .  。  .  .。 。 。 。 .。 。 。 .   。    。 。 . .。 . . .。 。 5

1 。 3 国 内 数 控 车 床 主 传 动 系 统 的 发展。  .  。 。 .  。 . . .。  。 。 。 。 。 。 。 。 。  .  。 .

   so  idworks 介绍。 。 。 。 。 。 。   。 。 。   。  。  。 。  。 。     。 。  9

2 主 传 动 系 统 方案。  .。  .。 . .  .  。  。 。 。 。 。 .。 . .。 . . .。 . .  。 . .  。  . . . . .  . .11

 。 1 主 传 动 系统。 .。 . . .。  。 。  。  .。 . .。 . .。  。 。 。 。  。 .。 。   。 。   。。 .。 .。 . . .   1

2   分 档 变 速 主 传 动 系 统 设计。 . .  。 。 . .. .  。 . . ..   . .。 . .。 。 。   。  .  . 。 11

3 传 动 系 统 零 部 件 设计. .。 。 .  。 ..。 .  。 。 。   。 。  。  。 。 .。  。 .。 。 .。 .。 。 。 .。 .

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 。 1 齿轮副   7/  0   齿轮的设计与校核。 .。 。 。   .  。 。 。 . . .。 。 。 。 . . .。   。 .15

 。 2 齿 轮 副  27/68) 齿 轮 的 设 计 与 校核.。  。 . .  .。 。 。 。 。 .   .。 。 。   。 .。   

4 带 传 动 的 设 计 和 轴 的 结 构 设 计 及 校核.。 。 .。 。 。 .   。 .  。 . .  。 。 .。 。 。 .  。 。 。 23

4  带 传 动 的 设计. . .。 .  。 .。 。   。 . .。 .。 .。 .  .。  .。 。  。 .。 .  . .  。 。 。 .。 .。 。 。

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4  2 轴 结 构 设 计 及 校核.   . .。  。 . . . . .。  . .  。 . .。 。 .  .  。 。 . . .. .。 。  .。 。  .25 机 床 的 分 档 机 构 和 箱 体 设计 .。 。  。 . .。 。 .。 .   。  。 .   。   .  。 . . .  .  。 .。 3

5 。 1 机 床 的 分 档 机构. .。 .  .。  .   .。 .  。 . . . .。 .  。 . .   .。 。 . .  。 .。  . .。 . .33

5 。  主 轴 变 速 箱 体 的 设计.。   。  .。 。 。  .。 . .。 .。  。 .。 。  。   。 。  。 。   。  .。 .3

6 结论。   .。 . .  .  。  .  .  。  .。      。 . .  。  。  。  .。 .  .。 。  .。  .。 。 。 。 。 . . .3

致谢词

参考文献

摘要

本次毕业设计的对象是数控车床主传动系统的设计。现代切削加工正朝着高速、高效和高精度的方向发展要求机床主传动系统具有更高的转速和更大的无极变速范围。所以选择的是无级变速数控车床

主轴箱由安装在精密轴承中的空心主轴和一系列变速齿轮组成。数控车床主轴可以获得在调速范围内的任意速度 以满足加工切削要求。

目前,数控车床的发展趋势是通过电气与机械装置进行无级变速。变频电机通过带传动和变速齿轮为主轴提供动力。通常变频电机调速范围—5难以满足主轴变速要求 串联变速齿轮则扩大了齿轮的变速范围。

根据资料选择设计参数主要是主轴的参数,确定本机床的加工对象再根据所选参数计算电机和进行传动方案的选择并确定方案然后计算各传动副的传动比及齿轮的相关计算和轴的计算,最后校验齿轮和轴的刚度、强度。在此基础上,还对箱体的主要结构进行了设计(零件的选型联轴器、键、轴承 从而完成对数控车床主传动的设计

完整说明书和图纸请联系叩叩: 6070250 

关键词:数控车床主传动系统 设计

bst  act

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Keywords N  ath  ma i n  r    sys    esi g n

 绪论

数控车床,也称数字程序控制车床是一种以数字量作为指令信息形式通过电子计算机或专用电子计算装置控制的车床。在数控车床上加工工件时预先把加工过程所需要的全部信息(如各种操作、工艺步骤和加工尺寸等利用数字或代码化的数字量表示出来,编出控制程序输入专用的或通用的计算机。计算机对输入的信息进行处理和运算,发出各种指令来控制机床的各个执行元件,使机床按照给定的程序 自动加工出所需要的工件。加工对象改变时一般只需要更换加工程序无需像其它自动机床那样重新制造凸轮。数字控制具有较大的灵活性特别适用于生产对象经常改变的地方 并能方便地实现复杂零件的高精度加工。数控机床是实现柔性生产自动化的重要设备。

数控车床(N LAT H E用于加工回转体零件。它集中了卧式车床、转塔车床多刀车床、仿形车床、 自动和半自动车床的功能是数控机床中产量最大的品种之一。

由于较之普通车床而言数控机床更能适应产品的品种和规格的频繁变化、能够满足新产品的开发和多品种、小批量、生产自动化的要求是一种柔性的、高性能的自动化车床,代表了现代控制技术的发展方向,是一种典型的机电一体化产品 因此被广泛应用于机械制造业。

数控车床主传动系统主要的构成部分包括:动力源、主轴组件、变速装置、定比传动机构、启/停、制动和换向装置、操纵机构、润滑与密封装置、箱体等。

1.1数控车床主传动系统的要求

机床主轴必须有足够的变速范围和转速级数,以满足实际使用的要求主电动机和传动机构必须能提供和传递足够的功率和转矩 并具有较高的传动效率执行件如主轴组件)必须有足够的精度、刚度和抗振性 噪声、温升和热变形应在允许的范围内操纵要轻便灵活、迅速安全可靠便于调整和维修结构简单润滑与密封良好,便于加工和装配成本低。

工作性能要求 主传动中所有零部件要有足够的刚度、精度、和抗振性、热变形特性稳定 才能保证加工零件有较高的质量。电动机、主轴及传动部件都是热源低温升、小变形是对主轴传动系统的重要指标主轴要较高的旋转精度与运动精度主轴轴颈尺寸、轴承类型及装配方式,轴承预紧量大小、主轴组件的质量分布是否均匀及主轴组件的阻尼对主轴组件的静刚度和抗振性都会产生影响;主轴组件必须有足够的耐磨性使之保持良好的精度;轴承处还要有良好的润滑。

此外还要求主创动系统结构简单,便于调整与维修;工艺性好便于加工与装配;防护性好使用寿命长。

完整说明书和图纸请联系叩叩  6    2501

 .2数控车床主传动系统的方案

机床主传动系统方案包括:选择传动布局,选择变速、启/停、制动及换向方式

(   、传动布局选择

有变速要求的主传动可分为集中传动式和分离传动式两种布局方式。

1 、集中传动式布局 把主轴组件和主传动的全部变速机构集中在同一个箱体内,这种布局称为集中传动式布局一般将概不简称为主轴变速箱。这种布局有点是:结构紧凑便于实现集中操纵箱体数少在机床上安装、调整方便缺点是传动件的震动和发热会直接影响主轴的工作精度 降低加工质量

 、分离传动式布局这种布局把主轴组件和主传动的大部分变速机构分离,装在两个箱体内这两个部件分别称为主轴箱和变速箱,中间一般采用带传动。其优点是变速箱的震动和热量不易传给主轴从而减少主轴的震动和热变形。当主轴箱采用背轮传动时 主轴通过带传动直接得到高转速故运动平稳,加工质量高。缺点是箱体多加工装配工作量大成本较高带传动在低速时传动转矩较大容易打滑更换传动带不方便等。

2 、变速方式选择

机床主传动的变速方式可分为无级变速和有级变速两种。

1 、无级变速 无级变速是指在一定速度范围内能连续、任意地变速可选用最合理的切削速度没有速度损失生产率高;一般可在运转中变速减少辅助时间操纵方便传动平稳等。 因此在机床上的应用有所增加。机床主传动采用的无级变速装置主要由以下几种。

机械无级变速器 靠摩擦传递转矩通过摩擦传动使工作半径变化实现无级变速。 由于它的变速范围较窄,通常需要与有级变速箱串联使用

液压无级变速器 通过改变单位时间内输入液压缸或液动机中的液体流量来实现无级变速。其特点是变速范围较大,传动平稳运动换向时冲击小,易于实现直线移动。 因此 常用于主运动为直线运动的机床。

 电气无级变速 直流调速电动机从额定转速到最高转速之间是用调节磁场的方式实现调速,为恒功率调速段从最低转速到额定转速之间是用调节磁场的方式实现调速 为恒转矩调速段。

2 、有级变速 有级变速是指在肉感固定速度级内不连续地变速。这种变速方式传递功率大 变速范围大,传动比准确 工作可靠但速度不能连续变化,有速度损失传动不够平稳。一般采用下述机构实现变速。

滑移齿轮变速机构 优点是变速范围大 实现的转速级数多;变速较方便可传递较大功率缺点是 变速箱结构复杂传动不够平稳不能在运转

中变速。

 交换齿轮变速机构 优点是结构简单,不需要操纵机构;轴向尺寸小变速箱结构紧凑缺点是:更换齿轮费时费力齿轮装于悬臂轴端,刚度差。 3国内外数控车床主传动系统的发展

1  3。 数控车床发展总趋势

近年来,随着数控加工技术的不断发展,数控车床的主传动系统也呈现出一些新的发展趋势如主轴转速的高速化、功能结构的复合化、柔性化。

(  高速主轴单元

为了适应数控加工高速化的发展,目前越来越多的高速数控车床采用了电主轴。电主轴又称内置式电动机主轴单元,就是将高速的主轴电动机置于主轴内部通过交流变频控制系统使主轴获得所需的工作转速和转矩 实现电动机、主轴的一体化功能取消了皮带、带轮和齿轮等环节大大减少了主传动的转动惯量,提高了主轴动态响应速度和工作精度彻底解决了主轴高速运转时皮带和带轮等传动的振动和噪声问题可精确实现主轴的定位和轴传动功能采用电主轴结构可使主轴转速达到1    0r/m n以上 它融合了尖端的高速精密轴承、润滑技术、冷却技术、高速变频驱动技术是技术含量很高的机电一体化产品。(功能复合化、柔性化

随着数控车床对加工对象的适应性的不断提高数控车床特别适合主传动系统)的设计发生了很大变化 并向着功能复合化和系统柔性化的方向发展。

功能复合化的目的是进一步提高机床的生产效率使用于非加工辅助时间减至最少通过功能的复合化,可以扩大车床的使用范围、提高效率,实现一机多用、一机多能 即一台数控车床既可以实现车削功能也可以实现铣削加工。宝鸡机床厂已经研制成功的X 数控车铣复合中心,该机床同时具有X、 Z轴以及轴和轴。通过C轴和Y轴,可以实现平面铣削和偏孔、槽的加工该机床还配置有强动力刀架和副主轴副主轴采用内藏式电主轴结构,通过数控系统可直接实现主、副主轴转速同步。该机床工件一次装夹即可完成全部加工极大地提高了效率。

数控车床向柔性自动化系统发展的趋势是从点数控单机、加工中心和数控复合加工机床 、线 M C、 M S、 FT L、 F M  向面工段车间独立制造岛、 )、体CIM 、分布式网络集成制造系统 的方向发展 另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段是各国制造业发展的主流趋势是先进制造领域的基础技术。其重点是以提高系统的可靠性、实用化为前提,以易于联网和集成为目标注重加强单元技术的开拓和完善CNC单机向高精度、高速度和高柔性方向发展。数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与CAD、 CAM、 A P及 等联结,向信息集成方向发展。网络系统向开放、集成和智能化方向发展

由此可见,现代数控车床主传动系统设计不仅限于只满足原有的基本要求还要综合考虑现代制造对机床的整体要求 如制造控制、过程控制以及物料传送以缩短产品的加工时间、周转时间、制造时间 以最大限度的提高生产率。

1  3。 2中国发展数控车床存在的主要问题

中国于19  8年研制出第一台数控机床,发展过程大致可分为两大阶段。在19  8    9年间为第一阶段,从1979年至今为第二阶段第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识,在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下一哄而上又一哄而下,曾三起三落、终因表现欠佳 无法用於生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产解决了可靠性、稳定性问题数控机床开始正式生产和使用 并逐步向前发展。

在20余年间,数控机床的设计和制造技术有较大提高 主要表现在三大方面:培训一批设计、制造、使用和维护的人才通过合作生产先进数控机床使设计、制造、使用水平大大提高缩小了与世界先进技术的差距通过利用国外先进元部件、数控系统配套开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床供应国内市场的需求但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、 自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑不能独立发展基本上处於从仿制走向自行开发阶段 与日本数控车床的水