機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)-C6180普通車(chē)床的數(shù)控化改造-主傳動(dòng)、電動(dòng)刀架

1、luliang university分類(lèi)號(hào):密級(jí):畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：c6180普通車(chē)床數(shù)控改造（主傳動(dòng)、電動(dòng)刀架）系別：礦業(yè)工程系專(zhuān)業(yè)年級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化2013級(jí)姓名：劉澤學(xué)號(hào)：20131804416指導(dǎo)教師：賈育秦教授2017 年 05 月 10 h原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文，是在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所 取得的成果。畢業(yè)論文中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀(guān)點(diǎn)等，均已 明確注明出處。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表 或撰寫(xiě)過(guò)的科研成果。對(duì)本文的研究成果做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以 明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任由

2、本人承擔(dān)。關(guān)于畢業(yè)論文使用授權(quán)的聲明本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下所完成的論文及相關(guān)的資料（包括圖紙、試驗(yàn)記錄、原始 數(shù)據(jù)、實(shí)物照片、圖片、錄音帶、設(shè)計(jì)手稿等），知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬呂梁學(xué)院。本人完全 了解呂梁學(xué)院有關(guān)保存、使用畢業(yè)論文的規(guī)定，同意學(xué)校保存或向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī) 構(gòu)送交論文的紙質(zhì)版和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)呂梁學(xué)院可以將本 畢業(yè)論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用任何復(fù)制手段保存和 匯編本畢業(yè)論文。如果發(fā)表相關(guān)成果，一定征得指導(dǎo)教師同意，且第一署名單位為呂 梁學(xué)院。本人離校后使用畢業(yè)論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，第一署 名單位仍然為呂梁學(xué)院。論文作者簽名：

3、 日期：伴隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造工業(yè)水平的 重要標(biāo)志。對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造，尤其適應(yīng)我國(guó)機(jī)床擁有數(shù)量大，生產(chǎn)規(guī)模小的 具體國(guó)情。這樣不但可以使改造后的機(jī)床滿(mǎn)足技術(shù)發(fā)展的需求，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品精 度，增人設(shè)備適應(yīng)能力和型面加工范圍，還可彌補(bǔ)定購(gòu)新的數(shù)控機(jī)床交貨周期長(zhǎng)的不 足。所以用此方法對(duì)我國(guó)中、小型企業(yè)來(lái)說(shuō)是十分理想的選擇。在數(shù)控機(jī)床的逐漸普及的過(guò)程中，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格不斷降低，使得i口機(jī)床進(jìn)行 數(shù)控化改造的優(yōu)點(diǎn)更明顯，促使越來(lái)越多的機(jī)械加工廠(chǎng)選擇i 口機(jī)床數(shù)控改造作為設(shè)備 更新的途徑。世界各國(guó)，包括許多工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相繼成立了機(jī)床修復(fù)公司，翻新公 司或改造

4、公司，承擔(dān)i口機(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。本文對(duì)c6180普通車(chē)床進(jìn)行數(shù)控化改造進(jìn)行了深入研究，主要在主傳動(dòng)系統(tǒng)和電 動(dòng)刀架倆方面進(jìn)行改造。通過(guò)對(duì)原有主要技術(shù)參數(shù)、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)床關(guān)鍵部件參數(shù)的 計(jì)算，對(duì)原機(jī)床主傳動(dòng)和刀架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)控化改造設(shè)計(jì)、對(duì)機(jī)床改造方案的選擇 以及在改造中應(yīng)注意的事項(xiàng)等進(jìn)行了詳細(xì)的論述。最終經(jīng)過(guò)改造后的機(jī)床已達(dá)到預(yù)期 的功能和精度，完全能夠達(dá)到預(yù)期效果。提高了原機(jī)床的生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度, 改造后的機(jī)床性能更加穩(wěn)定可靠，可以有效提高工件加工精度和生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞：普通車(chē)床；數(shù)控化改造；主傳動(dòng)系統(tǒng)；自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架abstractwith th

5、e rapid development of science and technology, cnc machine tools have become an important symbol to measure the level of a country's machinery manufacturing industry. nc transformation of ordinary machine tools, especially to adapt to china's large number of machine tools, small production s

6、cale of specific national conditions. it can not only make the machine modified to meet the needs of technology development, improve the productivity and increase the precision, adaptability and surface processing equipment, also can make up the order new nc machine short delivery period therefore,

7、this method is very ideal for our medium and small enterprises.the popularity of cnc machine tools cnc system, continue to lower prices, because of the advantages of old cnc machine tools for the transformation of the more obvious, more and more mechanical processing plant selection of nc transforma

8、tion of the old machine as a way of updating equipment. all over the world, including many developed countries have set up a machine repair, renovation company or transformation of the company, undertake the nc transformation of the old machine, and successfully transformed some large and heavy mach

9、ine tookin this paper, the nc transformation of c6180 lathe has been studied deeply, mainly in the main drive system and the electric tool rest. through the calculation of the original main technical parameters, transmission system, key parts of the machine tool parameters, selection of nc transform

10、ation, and the performance of the machine tool after the transformation is more stable and reliable, and the machining accuracy and the production efficiency of the workpiece can be effectively improvedkey words: centre lathe; numerical control transformation; main drivesystem; circular cutter holde

11、r第1章緒論-111概述-11.1.1國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展?fàn)顩r-11. 1.2國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床改造的狀況-21. 1. 3機(jī)床數(shù)控化改造的優(yōu)點(diǎn)-31. 1.4機(jī)床數(shù)控化改造的必要性和可能性-31.2本課題的目的和意義-4第2章c6180普通車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控化改造-52. 1 c6180原車(chē)床簡(jiǎn)介-52. 1. 1原機(jī)床的功能-52. 1.2原機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)-52.1.3原機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)-52. 1.4原機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)-62. 1. 5普通車(chē)床的數(shù)控化改造-62.2總體方案的確定-62.3數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)-72. 3. 1 概述-72. 3.2改造后的數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)-72. 3

12、.3數(shù)控車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的配置方式-72.4主運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算-92.4. 1主軸最大切削功率及電動(dòng)機(jī)的確定-92. 4. 2主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-102. 4. 3確定各級(jí)傳動(dòng)副齒輪的齒數(shù)-122.4.4軸及齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩的確定-132. 4. 5各齒輪副模數(shù)計(jì)算-142.4.6各軸間中心距的計(jì)算-152. 4. 7確定各軸的最小直徑-15-2.4.8齒輪參數(shù)的計(jì)算-15-第3章主軸及其組件的設(shè)計(jì)-17-3.1主軸組件的基本要求-17-3.2主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定-18-3. 3主軸組件校核-19-第4章刀架改造設(shè)計(jì)-23-4.1改造后的自動(dòng)冋轉(zhuǎn)刀架的基本要求-23-4.2電動(dòng)刀架的結(jié)構(gòu)及選擇-23-4

13、.3自動(dòng)冋轉(zhuǎn)刀架工作原理-24-4. 4刀架的安裝-26-第5章總結(jié)-27-參考文獻(xiàn)-28-致謝-29-第1章緒論本文是將普通車(chē)床c6180進(jìn)行數(shù)控化改造設(shè)計(jì)，主要在主傳動(dòng)系統(tǒng)和電動(dòng)刀架倆 方面進(jìn)行改造。隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不斷提 高，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也不斷加快，因此對(duì)機(jī)床不僅要求具有較高的精度和生產(chǎn)率，而 且應(yīng)能迅速地適應(yīng)產(chǎn)品零件的變換，生產(chǎn)的需要促使了數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生。如果將車(chē)床 設(shè)備全部更新?lián)Q代，不僅資金投入太大，成本太高，而且原有設(shè)備的閑置又將造成極 大的浪費(fèi)。所以最經(jīng)濟(jì)的辦法就是將普通車(chē)床進(jìn)行數(shù)控化改造。采用數(shù)控化改造，不 但可以使改造后的車(chē)床滿(mǎn)足了技術(shù)

14、發(fā)展的需要，提高了生產(chǎn)率和產(chǎn)品精度，增人了設(shè) 備適應(yīng)能力和型面加工范圍，最主要的是解放了勞動(dòng)力，工人的工作強(qiáng)度降低，還可 以彌補(bǔ)訂購(gòu)新的數(shù)控機(jī)床交貨周期長(zhǎng)、資金投入大、成本高的不足。所以用此方案對(duì) 中、小型企業(yè)說(shuō)是十分理想的選擇。1.1概述1.1.1國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展?fàn)顩r1946年第一臺(tái)計(jì)算機(jī)在美國(guó)誕生，1952年世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床也在美國(guó)誕生，用于三軸鎮(zhèn)銃床的加工，自此，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展緊隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā) 展而發(fā)展，近60年來(lái)，數(shù)控機(jī)床經(jīng)歷了兩個(gè)階段，六個(gè)吋代的發(fā)展過(guò)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(gè)吋代；第二階 段計(jì)算機(jī)數(shù)字邏輯控制階

15、段，其經(jīng)歷了小型計(jì)算機(jī)、微處理器和pc機(jī)三個(gè)吋代。0 前世界上數(shù)控機(jī)床每隔2-3年就發(fā)展一代，日本、美國(guó)、德國(guó)、西班牙等國(guó)家在數(shù)控 機(jī)床的研制、開(kāi)發(fā)方面走在世界的前列，其中德國(guó)siemens系列、日本fanuc系列、 西班牙fag0r系列、美國(guó)cincinnati系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(hù)的青睞。進(jìn)入八十年代以來(lái)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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ii隨著航空工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)以及輕工業(yè)生產(chǎn)的高速增長(zhǎng)，復(fù)雜 型面零件越來(lái)越多，對(duì)精度要求越來(lái)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(lái)越高，其擁有量

16、是衡量一個(gè) 國(guó)家工業(yè)水平的標(biāo)準(zhǔn)。因此，世界其他各國(guó)也在大力開(kāi)發(fā)機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)。我國(guó)從1958年開(kāi)始數(shù)控機(jī)床的研制，其主要工作是剖析國(guó)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(guó)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(jià)也貴，未能及吋推廣。我國(guó)數(shù)控機(jī)床從八十年代重 新開(kāi)始起步發(fā)展，到1993年產(chǎn)量已增長(zhǎng)1828倍，產(chǎn)值數(shù)控化率從1%增到12%。數(shù)控 機(jī)床生產(chǎn)逐漸形成批量，開(kāi)始出現(xiàn)了一批以北京研究所為龍頭的機(jī)床廠(chǎng)。主要生產(chǎn) bf7、bf3. mtc-1等數(shù)控系統(tǒng)，后來(lái)又組建了許多經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)廠(chǎng)家，女小 武漢華中數(shù)控有限公司、南京大方股份有限公司

17、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(jià)格低廉，操作使用 方便，適合我國(guó)國(guó)情的裝有數(shù)控系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。由此可見(jiàn)，我國(guó)在作為機(jī)械制造自動(dòng)化的數(shù)控機(jī)床設(shè)備，無(wú)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(guó)機(jī)械工業(yè)發(fā)展 的重要因素。1.1.2國(guó)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(jià)格不斷降低，使得i口機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造 的優(yōu)點(diǎn)更明顯，促使越來(lái)越多的機(jī)械加工廠(chǎng)選擇i口機(jī)床數(shù)控改造作為設(shè)備更新的途 徑。世界各國(guó)，包括許多工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)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)i口機(jī)床數(shù)控改造

18、的任務(wù)，并成功地改造了一些大型和重型機(jī)床。德國(guó)的schiess公司在1981年吧一臺(tái)加工直徑為19m的超重型立式車(chē)床改裝成 數(shù)控機(jī)床。該機(jī)床是1929年生產(chǎn)的，當(dāng)時(shí)曾是世界上最大的機(jī)床，其改造內(nèi)容有： 工作臺(tái)導(dǎo)軌改裝成靜壓導(dǎo)軌，承載能力增加了 50%；主傳動(dòng)采用半導(dǎo)體可控硅控制， 取代老式機(jī)組的傳動(dòng)刀架的滑動(dòng)導(dǎo)軌改為滾動(dòng)導(dǎo)軌；增加測(cè)量顯示裝置，配置數(shù)控系 統(tǒng)等。該機(jī)床的全部改造費(fèi)用僅為當(dāng)吋同類(lèi)規(guī)格新機(jī)床價(jià)格1200萬(wàn)馬克的28. 9%,其 中大修費(fèi)用占7. 9%數(shù)控改造費(fèi)占20. 8%o該公司還改造了一臺(tái)最大直徑為14m的超重 型立式車(chē)床，全部改造費(fèi)用為當(dāng)時(shí)同類(lèi)規(guī)格新機(jī)床價(jià)格800萬(wàn)馬克的19

19、. 1% o我國(guó)常柴股份公司曾改造一臺(tái)仿形銃床，改造費(fèi)用40萬(wàn)，節(jié)約投資近250萬(wàn)元, 用其加工n485柴油機(jī)鑄造用模具，每套外協(xié)加工費(fèi)用270萬(wàn)元，不到三個(gè)月時(shí)間， 此臺(tái)仿形銃床完成了兩套n485模具和20套空調(diào)模具的加工。根據(jù)常柴股份公司對(duì)已 完成數(shù)控化改造的11臺(tái)加工中心和1臺(tái)仿形銃床投入運(yùn)行后統(tǒng)計(jì)，新增產(chǎn)值達(dá)到3000 多萬(wàn)元，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)從八十年代初期開(kāi)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(yàn)，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(chē)銃床的數(shù)控改造上，這和工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的水 平尚有很大差距。

20、1.1.3機(jī)床數(shù)控化改造的優(yōu)點(diǎn)采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)工藝、先進(jìn)技術(shù)對(duì)i口機(jī)床進(jìn)行改造有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 機(jī)床改造針對(duì)性強(qiáng)，容易適宜生產(chǎn)的要求。因?yàn)闄C(jī)床的改造方案是根據(jù)原 機(jī)床中存在的問(wèn)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(shí) 見(jiàn)效快，改造周期短，與新機(jī)床制造相比只需要其1/10-1/15的吋間，工期人人縮減, 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?yàn)闄C(jī)床的人型結(jié)構(gòu)件一般是鑄鐵制成的，

21、而鑄鐵件年代越久則 時(shí)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(lèi)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(mǎn)足各種復(fù)雜型面累零件加工，極人地?cái)U(kuò)人了機(jī)床的應(yīng)用 范圍。(4) 經(jīng)過(guò)數(shù)控改造，可以有效提高工件加工精度和生產(chǎn)效率。因?yàn)楦脑鞎r(shí)可根 據(jù)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展要求，及時(shí)提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔 次。如某單位3. 4m的立式車(chē)床改造后，加工球體軸承座零件，其2m直徑偏差僅為 0. 035mm,滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)要求，并口機(jī)床改造后的工作效率提高了 5-6倍。(5) 可充分發(fā)揮企業(yè)現(xiàn)有技術(shù)力量的作用

22、，調(diào)動(dòng)技術(shù)人員的積極性；同時(shí)降低 對(duì)工人技術(shù)水平的要求。1.1.4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(gè) 國(guó)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(gè)途徑：一是購(gòu)買(mǎi)新的數(shù)控機(jī)床， 即更新設(shè)備；二是改造i口機(jī)床，配置數(shù)控系統(tǒng)，把i口機(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(yàn)，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i口機(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(diǎn):(1) 恢復(fù)原功能，對(duì)機(jī)床、生產(chǎn)線(xiàn)存在的故障部

23、分進(jìn)行診斷并恢復(fù)。(2) nc化，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nc機(jī)床、 cnc機(jī)床。(3) 翻新，為提高精度、效率和自動(dòng)化程度，對(duì)機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對(duì)機(jī) 械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度。(4) 技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能和檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に?、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。對(duì)普通機(jī)床和i口機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造是可行的。首先我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式正在由粗 放型向集約型轉(zhuǎn)變，集約型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)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(dòng)者素質(zhì)，重點(diǎn)放在現(xiàn)有企業(yè)的挖潛改造、充實(shí)和提高上，也就是運(yùn)用高技 術(shù)

24、對(duì)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；三是在經(jīng)濟(jì)方面，機(jī)床數(shù)控化改造針對(duì)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(duì)容易一些。購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)的數(shù)控機(jī)床一般需要幾十萬(wàn)到幾百萬(wàn)，改造一臺(tái)只需幾萬(wàn)到十 幾萬(wàn)即可。1.2本課題的目的和意義通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我能夠熟練使用各種工具，如圖書(shū)館借閱教科書(shū)、工具 書(shū)，網(wǎng)路等了解和深刻認(rèn)識(shí)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法和步驟，最終把所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)全部 應(yīng)用到具體實(shí)例，還可以有效地鞏固所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)以及相關(guān)繪圖軟件，真正做 到了學(xué)有所用，為即將踏入工作崗位的我打

25、下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)中通過(guò)運(yùn)用所學(xué)的 基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課的理論知識(shí)，生產(chǎn)實(shí)習(xí)和實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐知識(shí)，達(dá)到鞏固、 加深和擴(kuò)大所學(xué)知識(shí)的目的。通過(guò)設(shè)計(jì)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(jì)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和編寫(xiě)技術(shù)文件，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)步驟和方法的目的。 通過(guò)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)查閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和資料，達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識(shí)和提高設(shè)計(jì)能 力的目的。通過(guò)設(shè)計(jì)獲得設(shè)計(jì)工作的基本技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問(wèn)題 的能力，并為進(jìn)行一般機(jī)械的設(shè)計(jì)創(chuàng)造一定的條件。第2章c6180普通車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控化改造2.1 c6180原車(chē)床簡(jiǎn)介2.1.1原機(jī)床的功能cw6180車(chē)床功率大、剛性強(qiáng)、主軸調(diào)

26、速范圍廣，適用于強(qiáng)力或高速切削，可以車(chē) 削端面、外圓、肉孔以及公制、英制、模數(shù)、徑節(jié)各種螺紋，并可承擔(dān)鉆孔、套料、 鎮(zhèn)孔等工藝。主軸的制動(dòng)及正反轉(zhuǎn)變向是液壓控制，剎車(chē)靈敏可靠，可用按鈕不停車(chē) 變換一級(jí)速度。頭箱內(nèi)用壓力油制潤(rùn)滑，主軸轉(zhuǎn)速范圍具有數(shù)種，供用戶(hù)選擇。溜板 箱內(nèi)有安全機(jī)構(gòu)，可防止車(chē)床因過(guò)載而損壞。上刀架可以機(jī)動(dòng)車(chē)削短的錐體，縱向進(jìn) 給與上刀架進(jìn)給的復(fù)合運(yùn)動(dòng)可機(jī)動(dòng)車(chē)削長(zhǎng)的錐體，床身導(dǎo)軌經(jīng)表面淬火，以提高導(dǎo)軌 的壽命。車(chē)床的操縱手柄集中，使用方便靈活。、2.1.2原機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)c6180普通車(chē)床的結(jié)構(gòu)外形如圖2-1所示。圖2-1 c6180普通車(chē)床的結(jié)構(gòu)外形圖1 一進(jìn)給箱2 一掛輪箱3

27、主軸變速箱4 一卡盤(pán)5 一刀架6 -溜板箱7尾座絲杠9 一光桿10床身2.1.3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800mm主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)18主軸轉(zhuǎn)速范圍5.4-720 r/min最大車(chē)削長(zhǎng)度1000mm刀架上最大工件冋轉(zhuǎn)直徑480mm主軸內(nèi)孔直徑104mm上刀架最大行程200mm下刀架最大行程500mm主電機(jī)功率1 lkw2.1.4原機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)原機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)主要由兩大部分組成。一是主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈，它的功能是把動(dòng)力 源（電動(dòng)機(jī)）的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力傳給主軸，使主軸帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)，并滿(mǎn)足臥式車(chē) 床主軸變速和換向的要求。二是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈，它用來(lái)實(shí)現(xiàn)刀架的縱向和橫向移動(dòng) 及車(chē)螺紋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)

28、動(dòng)及動(dòng)力是由電動(dòng)機(jī)經(jīng)主軸箱、主軸、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈、溜板傳至 刀架。2.1.5普通車(chē)床的數(shù)控化改造對(duì)現(xiàn)有的普通車(chē)床進(jìn)行改造，主要應(yīng)解決的問(wèn)題是：如何將機(jī)械傳動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)位以及自動(dòng)進(jìn)給的自 動(dòng)加工機(jī)床和如何將主運(yùn)動(dòng)鏈減少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(dòng)轉(zhuǎn)位以及自動(dòng)進(jìn)給的自動(dòng)加工機(jī)床，即經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床。普通機(jī)床數(shù)控化改造主要靠?jī)蓚€(gè)方面來(lái)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(dòng)精度。數(shù)控車(chē)床的傳動(dòng)系統(tǒng)，由于必須對(duì)進(jìn) 給位移的位置和速度同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，所以，數(shù)控車(chē)床與普通臥式車(chē)床相比，應(yīng)具 有

29、更好的精度，以確保機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性。2.2總體方案的確定總體方案的確定對(duì)普通車(chē)床的數(shù)控化改造有著絕定性的作用，也是改造成功的關(guān) 鍵。研究普通車(chē)床的結(jié)構(gòu)原理，將普通車(chē)床的傳動(dòng)原理與數(shù)控機(jī)床的普通車(chē)床傳動(dòng)原 理相對(duì)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(jì)改造方 案時(shí)，應(yīng)在滿(mǎn)足要求的前提下，對(duì)機(jī)床盡可能減小改動(dòng)量，以降低成本。改造方案為: 改造以后必須滿(mǎn)足改造后的車(chē)床主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈減少，原主軸箱必須進(jìn)行數(shù)控化改造， 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(dòng)縱、橫向絲桿旋轉(zhuǎn)， 主軸加裝脈沖編碼器供加工螺紋用。(1) 數(shù)控車(chē)床的加工過(guò)程是自動(dòng)控制的，

30、原手動(dòng)換刀刀架須更換為自動(dòng)刀架。(2) 臥式車(chē)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)。通過(guò)綜合分析，這次數(shù)控化改造，計(jì)劃主要在主傳動(dòng)和刀架倆方面進(jìn)行數(shù)控化改 造。2.3數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)2.3.1概述主傳動(dòng)系統(tǒng)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)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、不同尺寸、不同要求的零 件，并能方便地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)停、變速、換向和制動(dòng)等。數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸部件，它與普通機(jī)床的主 傳動(dòng)系統(tǒng)相比在結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單，這是因?yàn)樽兯俟δ苋炕虼蟛糠钟芍鬏S電動(dòng)機(jī)的無(wú) 級(jí)調(diào)速來(lái)承擔(dān)，省了復(fù)雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，有些

31、只有二級(jí)或三級(jí)齒輪變速系統(tǒng)用以擴(kuò) 大電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的范圍。2.3.2改造后的數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)(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(shí)現(xiàn)高效率 加工。(2) 變速范圍寬。數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)有較寬的調(diào)速范圍，一般rn>100,以 保證加工時(shí)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(dòng)進(jìn)行的，因此變速 機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。由于直流和交流主軸電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)日趨完善，所 以不僅能夠方便地實(shí)現(xiàn)寬范圍無(wú)級(jí)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

32、性高，使傳動(dòng)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(rùn)滑。2.3.3數(shù)控車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的配萱方式數(shù)控機(jī)床的調(diào)速是按照編制指令自動(dòng)執(zhí)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。在主傳動(dòng)系統(tǒng)中，目前多采用交流主軸電動(dòng)機(jī)和直流主軸電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。(1) 帶有變速齒輪的主傳動(dòng)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(guò)少數(shù)幾對(duì)齒輪降速，具有大的輸出轉(zhuǎn)矩，以滿(mǎn)足主軸低速吋對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩特性 的要求。數(shù)控機(jī)床在交流或直流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)變速的基礎(chǔ)上配以齒輪變速，使之成為分 段無(wú)級(jí)變速?；讫X輪的移位大都采用液壓缸加拔叉，或者直接由液壓缸帶動(dòng)齒

33、輪來(lái) 實(shí)現(xiàn)。(2) 通過(guò)帶傳動(dòng)的主傳動(dòng) 如圖2-2(b)所示，這種傳動(dòng)主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)速較高、變 速范圍不大的機(jī)床?？梢员苊恺X輪傳動(dòng)引起的振動(dòng)與噪聲。它適用于高速、低轉(zhuǎn)矩特 性要求的主軸。常用的是v帶和同步齒形帶。(a)變速齒輪(b)帶傳動(dòng)<c)兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)(d>內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)主軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖2-2主傳動(dòng)系統(tǒng)變速示意圖(3) 用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸 如圖2-2(c)所示，這是上述兩種方式的混合傳 動(dòng)，具有上述兩種性能。高速吋電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪直接驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)；低速吋，另一個(gè) 電動(dòng)機(jī)通過(guò)兩級(jí)齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)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

34、了低速吋轉(zhuǎn)矩不夠且電動(dòng)機(jī)功率不能充分 利用的缺陷。綜上所述，改造后的主傳動(dòng)系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)速高、功率大、變速范圍寬、主軸組件的 耐磨性高，使傳動(dòng)系統(tǒng)具有良好的精度保持性等優(yōu)點(diǎn)，最主要的是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，這是因 為變速功能全部或人部分由主軸電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速來(lái)承擔(dān)，省了復(fù)雜的齒輪變速機(jī) 構(gòu)，使改造后的主傳動(dòng)系統(tǒng)更加實(shí)用。2.4主運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算主軸最高轉(zhuǎn)速n喚和最低轉(zhuǎn)速鮎n的確定"max（2-1）（2-2）1000% 兀 dmin 1000v .min"min jmux式中，x*nin是機(jī)床最大切削速度和最小切削速度。心，罰并不是車(chē)床上可 能加工的最大和最小直徑，而是指實(shí)際使用情況下，采用叫曲

35、時(shí)常用的經(jīng)濟(jì)加 工直徑。<nax = kd ； <ljn = r（l <iax式中 d機(jī)床加工的最大直徑，mmk系數(shù)，臥式車(chē)床k=0.5rd計(jì)算直徑范圍，通常rd = 0.2-0.30jinax =0.5x800=400mm; jnlin =0.25x400=100mm 查得機(jī)床切削用量手冊(cè)1得vmax =600 m/min; %=20m/minn. = =1911r/min兀九3.14x1001000%1000x20u /.nmin = =16r / min必x3.14x400綜合實(shí)際情況，最后確定 x二2000/7min ; nmn = 20r/min2.4.1主軸最大切

36、削功率及電動(dòng)機(jī)的確定設(shè)計(jì)車(chē)床時(shí)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(jì)算公式如下：p fy 切-60000（2 - 3）式中，心一一用于機(jī)床切削的有效功率（kw）fz切削力的切向分力（n/mm2）v切削速度（m/min） （v是與所選擇的切削力所對(duì)應(yīng)的切削速度）切削力公式：（2-4）式中,p單位切削力f一一進(jìn)給量a背吃刀量根據(jù)機(jī)床的設(shè)計(jì)目標(biāo)和性能，查得機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)得p=400kgf7mm2 , a=4mm , f=0.5mm/r,貝!j fz = pfa = 400x4x 0.5 = soon查得金屬切削機(jī)床用量手冊(cè)v=430m/min

37、把f.和v代入式（2-3）得= 800x430 = 5 ?ww 60000 60000當(dāng)機(jī)床結(jié)構(gòu)尚未確定時(shí)，可以用下式粗略估算主電動(dòng)機(jī)的功率如=空=7.6冊(cè)l n 0.75由此可知電動(dòng)機(jī)可選p=7. 5kw的yvp系列變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)如 表2-1所示：表21電動(dòng)機(jī)參數(shù)電動(dòng)機(jī)效率額定轉(zhuǎn)速額定功率額定電流額定轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，（kg 加2 ）重量型號(hào)(%)(r/min)(kw)(a)(n m)(kg)yvp132m-48714557.572.30.0296852.4.2主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由數(shù)控車(chē)床參數(shù)以及電動(dòng)機(jī)參數(shù)可知：主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)ninax =2000r/min,最低轉(zhuǎn) 速

38、,7min =20r/min,計(jì)算轉(zhuǎn)速®=120r / min;調(diào)頻電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速 =1500i7min,最高轉(zhuǎn) 速叫碎電=4500r/mino選用計(jì)算轉(zhuǎn)速:耳=120r/min可得： 機(jī)床的變速范圍：r = 2000 10（）"nmjn 20機(jī)床主軸的恒功率調(diào)速范圍：r =仏 =200 = 1?npiij 120電動(dòng)機(jī)恒功率調(diào)速范圍：r = nn = 4500_=3dp ncd 1500在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)時(shí)，必須要考慮電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸功率特性匹配問(wèn)題。由 于主軸要求的恒功率變速范心。遠(yuǎn)大于電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍心，所以在電動(dòng)機(jī)與 主軸之間要串聯(lián)一個(gè)分級(jí)變速箱，以擴(kuò)大其

39、恒功率變速范圍，滿(mǎn)足低速大功率切削時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)的輸出功率要求。在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)考慮到傳動(dòng)的平穩(wěn)性,取變速箱的公比血等于電動(dòng)機(jī)的恒功率變 速范圍/?妙，如變速箱的變速級(jí)數(shù)為z,則主軸的恒功率變速范圍/?爐等于rnp =(p/ 1 rdp = ；(2-5)變速箱的變速級(jí)數(shù)z可由下式算出(2-6)取z=3n<00r/nlnlsoor-zmln3lor/fln1000r*zmln30or/mln120r/mlnaor/nln圖2-3傳動(dòng)組轉(zhuǎn)速圖'2369<-4275x48or-zrnln2000 zmlnjiix_r-m圖2-4傳動(dòng)系統(tǒng)圖對(duì)c6180普通車(chē)床增加的中間變速箱的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z

40、=3,各級(jí)轉(zhuǎn)速分別為20,120,480,1000,2000r/min設(shè)計(jì)步驟為：確定有幾個(gè)傳動(dòng)組，幾個(gè)傳動(dòng)組的傳動(dòng)副數(shù); 擬定轉(zhuǎn)速圖。由于z=3,依據(jù)機(jī)床主軸、變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)4,畫(huà)出其轉(zhuǎn)速圖23和 傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)示意圖2-4o2.4.3確定各級(jí)傳動(dòng)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(dòng)比也就確定了。即可進(jìn)一步確定各變速組 中傳動(dòng)副的齒輪齒數(shù)、帶輪的直徑等，在確定齒數(shù)時(shí)要注意下列幾點(diǎn)：(1) 齒輪的齒數(shù)和匚；不能太大，以免齒輪尺寸過(guò)大而引起機(jī)床結(jié)構(gòu)增大。一 般推薦齒數(shù)和，sz= 100130(2) 同一變速組中的各對(duì)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

41、因?yàn)楦鼾X輪副的速度變化不大，受力情況差別不大。也就是說(shuō) 在同一變速組中各對(duì)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(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，最小齒數(shù)一般取z . >18-20 o min(4) 應(yīng)保證最小齒輪裝到軸上或套簡(jiǎn)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m應(yīng)有足夠的厚度，一 般推薦值a>2m (m為齒輪的模數(shù))，由此可知，在確定最小齒輪的齒數(shù)時(shí)，要先估 算傳動(dòng)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iso2291973規(guī)定，機(jī)床主軸5的實(shí)際轉(zhuǎn)速或每分鐘雙行程數(shù)對(duì)于優(yōu)先數(shù)列的理論值的相對(duì)誤差，應(yīng)在 

42、7;10(0-1)% 范圍內(nèi)。4500r7min過(guò)高，所以在111間加一個(gè)降速傳動(dòng)比(23/69),這樣也有利于設(shè)計(jì)變形機(jī)床，因?yàn)橹灰淖冞@對(duì)降速齒輪傳動(dòng)比，主軸的轉(zhuǎn)速就能提高或降低。我們可以用計(jì)算尺法確定齒輪的齒數(shù)，因?yàn)檫@種方法比較方便。首先計(jì)算最小齒 輪所在的那對(duì)齒輪副a =丄設(shè)定zmin = 22 ,則可找出：4.6._ 1 _ 22 23 24 25 26 271 一菽一莎厲相應(yīng)的齒數(shù)和：sz =124,128,135,140,146,152.同理，按傳動(dòng)比2；仏也可以找出一系列分?jǐn)?shù)，但應(yīng)使其齒數(shù)和盡量與a齒數(shù)和數(shù)值相 等或近似。 _丄塁 36 44 49 54° ?5 48

43、,54,66,75,81相應(yīng)的齒數(shù)和：sz =80,90,110,124,135.1.9645 56 62 76 82 861 u, , , , , 123 29 32 39 42 44相應(yīng)的齒數(shù)和 s： = 68,85,94,115,124,130.找出滿(mǎn)足上述三個(gè)傳動(dòng)比，且有相同齒數(shù)和的數(shù)值，并考慮結(jié)構(gòu)因素確定sz二124 即22.49.821102-75-422.4.4軸及齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩的確定主傳動(dòng)系統(tǒng)中的主軸和傳動(dòng)件的尺寸大小主要決定于它所傳遞的轉(zhuǎn)矩大小，而轉(zhuǎn) 矩大小則和所傳遞的功率及轉(zhuǎn)速兩個(gè)因素有關(guān)。對(duì)于專(zhuān)用機(jī)床，它是按照持定工藝設(shè)計(jì)的，傳遞的功率和轉(zhuǎn)速是固定不變的，所 傳遞的轉(zhuǎn)矩也是

44、一定的。但是，對(duì)于通用機(jī)床和某些專(zhuān)門(mén)化機(jī)床，主傳動(dòng)的功率是根 據(jù)某些典型加工的切削用量確定的，機(jī)床在實(shí)際使用中，低轉(zhuǎn)速范圍加工時(shí)，不需要 使用機(jī)床的全部功率。據(jù)調(diào)查，主抽在最低一段的幾級(jí)轉(zhuǎn)速一般用來(lái)加工螺紋、較孔、 精鎮(zhèn)等輕負(fù)荷工作，或者是用于相加工，但切削速度較低，這些工序都不需要使用電 動(dòng)機(jī)的全部功率。如果按最低轉(zhuǎn)速計(jì)算，勢(shì)必造成各傳動(dòng)件較粗大，具備過(guò)大的強(qiáng)度 儲(chǔ)備，這是不經(jīng)濟(jì)和不必要的。由此可知，通用機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)只是從某轉(zhuǎn)速開(kāi)始才有可能使用電動(dòng)機(jī)的全部功 率。這一傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速稱(chēng)為該傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。至于中間傳動(dòng)件（包括軸上的傳動(dòng)件）的計(jì)算轉(zhuǎn)速，也是按照上述原則，取主軸傳 遞全

45、部功率時(shí)，各中間傳動(dòng)件相應(yīng)轉(zhuǎn)速中最低的一級(jí)轉(zhuǎn)速作為中間傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn) 速，即各個(gè)中間傳動(dòng)軸和齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速，同樣應(yīng)是各自傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。（1）各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速© = 120r/min軸i有1500r/min> 500r/min103r/min,最低轉(zhuǎn)速103i7min由雙聯(lián)滑移齒輪傳到主 軸得到120r/min,所以要傳遞全部功率，故軸ii的計(jì)算轉(zhuǎn)速為103r/mino（2）各軸上齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速各變速組內(nèi)一般只計(jì)算組內(nèi)最小的，也是強(qiáng)度最薄弱的齒輪,故也只需確定最小齒 輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。軸ii和軸iii之間齒數(shù)最小的是z=22,經(jīng)過(guò)該齒輪傳至主軸，使主軸獲得32

46、4r/min.108r/min> 22r/min轉(zhuǎn)速，因得到324r/min>n =20r/min,所以z=22齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 為：500r/mino2.4.5各齒輪副模數(shù)計(jì)算結(jié)構(gòu)確定以后，齒輪的工作條件、空間安排、材料和精度等都已確定，才可能核 算齒輪的接觸疲勞和彎曲疲勞值是否滿(mǎn)足要求。按接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù):m . - 163383按彎曲疲勞計(jì)算齒輪模數(shù):“ = 2753（2-7）（2-8）式中：kx工作情況系數(shù)k2動(dòng)載荷系數(shù) k3齒向載荷分布系數(shù)ks齒形系數(shù)nf計(jì)算轉(zhuǎn)矩血齒寬系數(shù)z.計(jì)算齒輪的齒數(shù)，一般取小齒輪的齒數(shù)p 計(jì)算齒輪傳遞的功率q許用接觸應(yīng)力y 齒形系數(shù)齒輪采用45

47、號(hào)鋼，整體淬火。對(duì)電機(jī)軸上的齒輪，查知：k】=l2 ； k2=13； k3=l.o4； k$=06； p=7.5； 血=8 ；z=23； qj=600mp； /?.=310r/min； y=0a2； criv=220mp把以上參數(shù)代入式（2-7）得仙=4.48代入式（2-8）得 叫,=3.07經(jīng)查標(biāo)準(zhǔn)系列得加= 3.5按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算模數(shù):rrij = 16338?業(yè)驢警k$p ye)zj hpmbsnj按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算模數(shù):1%, = 275agkz 742zjy(pmgj經(jīng)查標(biāo)準(zhǔn)系列得加= 3.5 2.4.6各軸間中心距的計(jì)算模數(shù)確定以后根據(jù)齒輪齒數(shù)就可以確定各軸屮心距i- ii 間的

48、中心距：a, = 0 + 乙加=（23 + 69）x3.5 = 161w/2 2tt ttt p ,、匚（z3+z3）加 （22 + 102）x3.5ii- iii 間的中心距 5 - = = 217mm- 2 22.4.7確定各軸的最小直徑軸的最小直徑可由公式：d“=108許求得（其中：坷為各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速）（1. = 108也=108< =3 1.24m7 v n v310經(jīng)整理后得：d = 32mmdu = 108弘°.9& = 44 80加加11 v 103 經(jīng)整理后得：du = a5mm7.5x0.98x0.99“=42.43沖冊(cè)120經(jīng)整理后得：dm - 43

49、mm2.4.8齒輪參數(shù)的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)齒輪：0 = 20度，h； = 1, c* = 0.25從機(jī)械原理表102查得以下公式：(2-9)(2-10)(2-11)齒頂圓da =（z）+ 2力；）加 齒根圓 df=（z-2h1-2c、n 分度圓d = mz(2-12)齒頂高h(yuǎn)a = h(m(2-13)齒根高 hf = (jia + c )m有上可知：z( = 23 ；= 3.5 ； dj = 32mm ； h* = 1 ； c* = 0.25由公式(2-9)公式(213)計(jì)算得：£ 二 - 3.5x23 = 80.5mmda =+ 2ha =加 | (zj + 2 a*) = 3.5(23 +

50、 2xl) = st. 5 mmdf = £ -2h=mjzj -2/z* -2c*) = 3.5(23-2-0.5) = 71.75mm 齒寬確定 由公式b = %嚴(yán)(0” =60 10,加為模數(shù))得b = 7x3.5 = 24.5m/w同理對(duì)n軸上齒輪進(jìn)行校核：z2 = 22 ；加2 = 3.5 ； du = 45mm ； h； = 1 ； c* = 0.25d2 = m2z2 = 22x3.5 = 77 mmda =d2+ 2ha = m2 (z2 + 2h：) = 84”df =d2 - 2hj = m2(z2 - 2h： - 2c*) = 68.25mmb = 7 x3.5

51、 = 24.5mm由以上計(jì)算結(jié)果可知:改造后的主軸箱各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿(mǎn)足技術(shù)要求。第3章主軸及其組件的設(shè)計(jì)主軸組件是機(jī)床的重要部件之一，它是機(jī)床的執(zhí)行件。它的功用是支承并帶動(dòng)工 件或刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削，承受切削力和驅(qū)動(dòng)力等載荷，完成表面成形運(yùn)動(dòng)。主軸組件 由主軸及其支承和安裝在主軸上的傳動(dòng)件、密封件等組成。由于數(shù)控機(jī)床的轉(zhuǎn)速高， 功率大，并口在加工過(guò)程中不進(jìn)行人工調(diào)整，因此要求良好的回轉(zhuǎn)精度、結(jié)構(gòu)剛度、 抗振性、熱穩(wěn)定性及精度的保持性。對(duì)于自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床，為了實(shí)現(xiàn)刀具在主軸 上的自動(dòng)裝卸和夾持，還必須有刀具的自動(dòng)夾緊裝置、主軸準(zhǔn)停裝置和切屑清除裝置 等結(jié)構(gòu)。主軸組件的工作性能對(duì)整機(jī)性能和加工質(zhì)量

52、以及機(jī)床生產(chǎn)率有著直接影響，是決 定機(jī)床性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要因素。因此，對(duì)主軸組件有較高的要求。3.1主軸組件的基本要求(1) 旋轉(zhuǎn)精度，主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指裝配店，在無(wú)載荷、低速轉(zhuǎn)動(dòng)條件下，主軸前 端安裝工件或刀具部位的徑向和軸向跳動(dòng)。旋轉(zhuǎn)精度取決于主軸、軸承、箱體7l等 的制造、裝配和調(diào)整精度。如主軸支承軸頸的圓度、軸承滾道及滾子的圓度、主軸及 隨其冋轉(zhuǎn)零件的動(dòng)平衡等因素，均可造成徑向跳動(dòng)，軸承支承端面，主軸軸肩及相關(guān) 零件端面對(duì)主軸冋轉(zhuǎn)中心線(xiàn)的垂直度誤差，止推軸承的滾道及滾動(dòng)體誤差等將造成主 軸軸向跳動(dòng)；主軸主要定心面的徑向跳動(dòng)和軸向跳動(dòng)。(2) 剛度，主軸組件的剛度是指其在外加載荷作

53、用下抵抗變形的能力，通常以主軸 前端產(chǎn)生單位位移的彈性變形時(shí)，在位移方向上所施加的作用力來(lái)定義。主軸組件的剛度是綜合剛度，它是主軸、軸承等剛度的綜合反映。因此，主軸的 尺寸和形狀、滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和數(shù)量、預(yù)緊和配置形式、傳動(dòng)件的布置方式、主軸組 件的制造和裝配質(zhì)量等都影響主軸組件的剛度。主軸靜剛度不足對(duì)加工精度和機(jī)床性能有直接影響，并會(huì)影響主軸織件中的齒 輪、軸承的正常工作，降低工作性能和壽命，影響機(jī)床抗振性，容易引起切削顫振， 降低加工質(zhì)量。(3) 抗振性，主軸組件的抗振性是指抵抗受迫振動(dòng)和白激振動(dòng)的能力。在切削過(guò)程 中，主軸組件不僅受靜態(tài)力作用，同時(shí)也受沖擊力和交變力的干擾，使主軸產(chǎn)生振動(dòng)。

54、 沖擊力和交變力是由材料硬度不均勻、加丁余量的變化，主軸組件不平衡、軸承或齒 輪存在缺陷以及切削過(guò)程中的頤振等引起的。主軸組件的振動(dòng)會(huì)直接影響工件的表面 加工質(zhì)量和刀具的使用壽命，并產(chǎn)牛噪聲。隨著機(jī)床向高速、高精度發(fā)展，對(duì)抗振性 要求越來(lái)越高。影響抗振性的主要因素是主軸組件的靜剛度、質(zhì)量分布以及阻尼。主 軸組件的低階固有頻率與振型是其抗振性的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。低階固有頻率應(yīng)遠(yuǎn)高于激 振頻率，使其不容易發(fā)生共振。(4) 溫升和熱變形，主軸組件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因番相對(duì)運(yùn)動(dòng)處的摩擦發(fā)熱，切削區(qū)的切削 熱等使主軸組件的溫度升高，形狀尺寸和份量發(fā)牛變化，造成主軸部件的所謂熱變形。 主軸熱變形可引起軸承間隙變化，潤(rùn)滑

55、油溫度升高后會(huì)使憨度降低，這些變化都會(huì)影 響主軸組件的工作性能，降低加工精度。因此，各種類(lèi)型機(jī)床對(duì)溫升都有一定限制。 如高精度機(jī)床，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)下的允許溫升為810°c,精密機(jī)床為1520°c,普通機(jī)床 為 3040°co(5) 精度保持件，主軸組件的精度保持性是指長(zhǎng)期地保持其原始制造精度的能力。 主軸組件喪失其原始精度的主要原因是磨損，如主軸軸承、主軸軸頸表面、裝夾工件 或刀具的定位表面的磨損。磨損的速度與摩擦的種類(lèi)有關(guān)，與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、表面粗糙度、 材料的熱處理方式、潤(rùn)滑、防護(hù)及使用條件等許多因素有關(guān)。所以要長(zhǎng)期保持主軸組 件的精度，必須提高其耐磨性。對(duì)耐磨性影響較大的因素有主軸、軸承的材料、熱處 理方式、軸承類(lèi)型及潤(rùn)滑防護(hù)方式等。3.2主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定主軸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有主軸前、后軸頸直徑。和q，主軸內(nèi)孔直徑山軸前端懸 伸量a和主軸主要支撐間的跨距l(xiāng),這些參數(shù)直接影響主軸旋轉(zhuǎn)精度和主軸剛度。(1) 主軸前軸承軸徑卩的選取車(chē)床主軸前徑是按車(chē)床的主參數(shù)最大加工