3224 CK6140數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計

1、鄭州雨辰學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： CK6140數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計 指導教師： 趙 職稱： 講師 學生姓名： 陳 學號：1334095854 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 院（系）： 機電工程學院 答辯日期： 20 年6月18日 20 年6月12日摘 要本文通過對CK6140數(shù)控車床切削過程的觀察和研究，對主軸部件、軸系零件、帶輪傳動、變速齒輪和主傳動系統(tǒng)總裝圖進行設(shè)計。此數(shù)控車床設(shè)計主要由四個部分組成：機床總體、主傳動系統(tǒng)，動力裝置計算和進給系統(tǒng)。本設(shè)計擬定了數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)設(shè)計。確定了車床主軸、小帶輪、箱體、變速齒輪等各部件的選擇和選取方法。確定了由數(shù)控系統(tǒng)控制數(shù)控車床主傳

2、動系統(tǒng)和進給系統(tǒng)進行切削運動，實現(xiàn)對金屬工件的精準加工。利用微機控制原理將機械傳動的進給和手工控制的刀架轉(zhuǎn)位改造成自動轉(zhuǎn)位以及自動進給加工刀架，并通過電氣與機械裝置來進行無級變速，變頻電機通過帶傳動和變速齒輪為主軸提供動力。由現(xiàn)場切削運行情況表明，該機床的結(jié)構(gòu)比較簡單，便于安裝和維修；切削運行過程可靠，加工精度較高；機床運行靈便，而且能保證機床在進行高速切削時的穩(wěn)定性；性價比高，不失為中小型企業(yè)進行生產(chǎn)和教學實踐的理想選擇。關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 主傳動系統(tǒng) 帶輪傳動 變速齒輪AbstractIn this paper, through observation and Research on the

3、 CK6140 CNC lathe cutting process, design of the main parts, shaft parts, belt drive, gear assembly diagram and main drive system. The design of CNC lathe is mainly composed of four parts: the main drive of machine tool overall, system, power plant calculation and feed system. The design of the main

4、 drive system design of CNC lathe. The spindle of the lathe, a small pulley, gear box, the choice of components and the selection method. By the numerical control system of CNC lathe main drive system and the feed system for cutting motion determined, precision machining of metal parts. The mechanic

5、al driving feed and turret indexing transformation of manual control into automatic indexing and automatic feeding machine tool control by using the principle of microcomputer, and the electrical and mechanical device for stepless variable speed, variable frequency motor through the belt drive and g

6、ear to provide power for the spindle. As indicated by the cutting condition of the spot, the structure of the machine is simple, easy to install and repair; reliable cutting process, the machining precision is high; the operation of the machine tool operation, but also can ensure stability in high-s

7、peed cutting machine tool; high performance price ratio, ideal for production and teaching practice is small and medium enterprises.Keywords: CNC lathe Main Drive System Pulley drive Transmission gear目 錄摘要IAbstractII目錄II1 緒論II1.1 數(shù)控機床的發(fā)展背景21.2 我國數(shù)控機床國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀21.2.1 國內(nèi)發(fā)展情況21.2.2 國外發(fā)展情況2我國數(shù)控機床發(fā)展中存在的問題21

8、.3 數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)特點及要求22 數(shù)控機床設(shè)計的一般途徑22.1 數(shù)控機床設(shè)計的一般途徑22.1.1 總體設(shè)計22.1.2 機床的結(jié)構(gòu)剛度22.1.3 提高機床的抗振性22.1.4 提高速度進給運動的平穩(wěn)性和運動精度22.1.5 合理的選擇構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式22.1.6 減小機床的熱變形22.2 主傳動系統(tǒng)設(shè)計22.2.1 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的特點22.2.2 數(shù)控機床主軸的調(diào)速方法22.2.3 數(shù)控機床的主軸部件22.2.4 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計要求22.2.5 主傳動系統(tǒng)的傳動方式23 傳動裝置的動力計算23.1 設(shè)計要求與轉(zhuǎn)速計算23.1.1 設(shè)計要求23.1.2 轉(zhuǎn)速計算23.1.3 轉(zhuǎn)速圖

9、23.1.4 切削力及功率的計算23.1.5 帶傳動計算23.2 齒輪副計算、校核和驗算23.2.1 基本組計算23.2.2 第一擴大組計算23.2.3 第二擴大組計算24 進給系統(tǒng)24.1 進給系統(tǒng)的基本要求24.2 主要部件原理25 結(jié)論與展望2致謝2參考文獻21 緒 論1.1 數(shù)控機床的發(fā)展背景自動信息處理、電子計算機、微電子技術(shù)以及數(shù)據(jù)處理的發(fā)展，給自動化帶來了一場新的革命1，進而有效推動了機械制造自動化的發(fā)展。將數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用到機械加工方面的思想在20世紀40年代初已經(jīng)被提出。在當時，美國的帕森斯公司，處于美國北部地區(qū)的一個小型飛機工業(yè)承包商，在制造直升飛機葉片輪廓及飛機框架用樣板

10、時，在對輪廓路徑進行數(shù)據(jù)處理時采用了全數(shù)字電子計算機技術(shù)。而且考慮到刀具直徑對路徑的影響，這大大提高了機械制造的精度2。帕森斯公司在1949年正式接受了美國空軍的委托。在伺服機構(gòu)實驗室以及麻省理工學院的協(xié)助下，著手從事數(shù)控機床方面的研制工作并且經(jīng)過三年時間的努力研究，終于成功試制出世界上第一臺數(shù)控機床實驗樣機，是一臺直線插補三坐標連續(xù)控制銑床，它采用了脈沖乘法器原理3，這就是數(shù)控機床的第一代。1959年，晶體管元器件在計算機行業(yè)研制成功，并將其和印制電路板廣泛應(yīng)用于數(shù)控裝置中，數(shù)控機床的第二個時代由此開啟。與此同時，美國麻省理工學院和美國航空工業(yè)協(xié)會一同發(fā)展了APT程序語言。20世紀70年代后

11、，數(shù)控技術(shù)進入了快速發(fā)展時期。日本、英國、中國、德國一些工業(yè)國家陸續(xù)地研制、開發(fā)、生產(chǎn)及使用數(shù)控機床，其他機械上也逐步應(yīng)用數(shù)控技術(shù)如焊接機、包裝機、坐標測量機和繞線機等。手工編程到計算機自動編程的過渡也在程序編制方面同時實現(xiàn)，并且在APT數(shù)控語言的基礎(chǔ)上發(fā)展了多種自動編程語言5。1965年，小規(guī)模集成電路出現(xiàn)。其功耗低、體積小的特點大大提高了數(shù)控機床的可靠性，數(shù)控系統(tǒng)由此進入第三代。上述數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展所經(jīng)歷的三代都應(yīng)用了專用控制計算機硬件邏輯數(shù)控系統(tǒng)，并將裝有此類數(shù)控系統(tǒng)的機床稱為普通數(shù)控機床6。20世紀80年代末至今，微電子技術(shù)以及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，使得數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代機械制造業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，

12、并且成為現(xiàn)代機械制造業(yè)的基礎(chǔ)。我國發(fā)展機床行業(yè)的市場空間得天獨厚，信息、高新技術(shù)和汽車等產(chǎn)業(yè)在我國發(fā)展強勁，相關(guān)機電裝備工業(yè)對機床工業(yè)提出了更高的要求。相關(guān)專家指出，我國目前成套成線設(shè)備和高檔數(shù)控機床的開發(fā)、生產(chǎn)能力，無論是在品種質(zhì)量還是在數(shù)量上已滿足市場需求，因而，加快數(shù)控機床的發(fā)展成為目前的當務(wù)之急10。數(shù)控機床有很多種分類方式，按其數(shù)控系統(tǒng)的功能水平數(shù)控機床可分為經(jīng)濟型數(shù)控機床、中檔型數(shù)控需要請咨詢學號數(shù)字企鵝機床和高檔型數(shù)控機床12。我國目前機械制造業(yè)隨著我國工業(yè)的發(fā)展而快速發(fā)展。并且數(shù)控機床的應(yīng)用也越來越廣泛，其被廣泛應(yīng)用到航空航天、汽車制造和一般通用零件的制造等。數(shù)控機床儼然已成為

13、現(xiàn)代制造業(yè)的主流，起到了核心支柱的作用。尤其是經(jīng)濟型數(shù)控機床的應(yīng)用，對機床行業(yè)的發(fā)展更是一種有力的推動。經(jīng)濟型數(shù)控機床的功能比較簡單，精度比較高且價格比較低廉，能加工出形狀較為簡單的直線、螺紋以及圓弧等。其伺服進給系統(tǒng)是由步進電機實現(xiàn)的開環(huán)驅(qū)動。經(jīng)濟型數(shù)控機床的控制軸的數(shù)量一般在三軸13以下，其伺服系統(tǒng)的脈沖量一般采用10，快進速度大多采用10m/min，故經(jīng)濟型數(shù)控機床在現(xiàn)代機械制造業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛。1.2 我國數(shù)控機床國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)發(fā)展情況自從數(shù)控機床進入我國市場起，我國數(shù)控機床行業(yè)就呈現(xiàn)出平蓬勃的發(fā)展趨勢。近年來，通過各大機床廠的努力及采取與國外著名機床廠家的積極合作，引進先進技

14、術(shù)，消化吸收樣機等措施，我國機床制造水平有了很大提高，數(shù)控機床在切削機床中的比例越來越高。目前，我國數(shù)控機床的品種、規(guī)格越來越全，質(zhì)量也越來越穩(wěn)定，進入全面使用的發(fā)展階段。目前，我國數(shù)控機床正朝著高速切削方向發(fā)展，對加工精度的要求也不斷提高。而且將CAM技術(shù)運用到數(shù)控機床上，代替了以前繁瑣的繪圖工作，大大提高了生產(chǎn)效率，進而使試制周期縮短，降低了系統(tǒng)設(shè)計成本，提高了市場競爭力。另外，我國數(shù)控機床也逐漸走向功能化，并且在這些方面取得了一定的進展與突破。 國外發(fā)展情況從1951年將計算機技術(shù)運用到機床上起，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了數(shù)控和計算機數(shù)控兩個發(fā)展階段。目前，數(shù)控系統(tǒng)這個處于基于PC的第六代更新階段。

15、這是因為PC可靠性高、成本低、軟硬件資源比較豐富等，正是因為PC的這些優(yōu)點，故受到大部分數(shù)控系需要請咨詢學號數(shù)字企鵝統(tǒng)生產(chǎn)廠家的青睞。美國空軍在1953年與麻省理工學院協(xié)作，著手研究計算機自動編程技術(shù)，這便是創(chuàng)制自動編程系統(tǒng)的開端。并且在1955年成功研制出APT(Automatically Programmed Tools)自動編程系統(tǒng)由此開始。第一臺工業(yè)用的數(shù)控機床由美國本迪克斯公司在1954年生產(chǎn)制造成功。美國空軍于第二年高價訂購了約100臺數(shù)控機床，隨后兩年，數(shù)控機床在美國進入了快速發(fā)展時期，商品化的數(shù)控機床在市場上出現(xiàn)。20世紀60年代末，美國克耐杜利克公司率先成功研制出世界上第一臺

16、帶有換刀裝置的數(shù)控機床，并將它稱之為加工中心4。英國于1967年率先把幾臺數(shù)控機床連成具有柔韌性等特點的加工系統(tǒng)，并成功研制出最初的柔性制造系統(tǒng)FMSP7，隨后，美國、日本、歐洲等國家也陸續(xù)開發(fā)和應(yīng)用。20世紀80年代初，國際上開始出現(xiàn)柔性制造單元FMC8，柔性制造系統(tǒng)逐漸完善，數(shù)控系統(tǒng)由此進入第四代。美國英特爾公司于20世紀80年代開發(fā)和使用了微處理器。1974年，日本，美國等國家率先成功研制出以微處理器為核心的計算機數(shù)控制造系統(tǒng)9，并逐漸進入第五代數(shù)控系統(tǒng)。目前，國際數(shù)控系統(tǒng)正向智能化方向飛速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)可以檢測出一些重要信息，而且能自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，進而達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的

17、。另外，主傳動系統(tǒng)引入了故障診斷系統(tǒng)，能通過自動識別負載，調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動系統(tǒng)處于最佳運行狀態(tài)。 我國數(shù)控機床發(fā)展中存在的問題我國的數(shù)控機床行業(yè)進入了快速發(fā)展時期，但仍然存在一些問題需要我們?nèi)タ朔?1)機床數(shù)控化水平偏低近些年來，我國數(shù)控機床行業(yè)與發(fā)達國家相比還有很大差距，我國數(shù)控機床數(shù)控化率和生產(chǎn)產(chǎn)值的數(shù)控化率都處于較低水平，消耗的值的數(shù)控化率還不及發(fā)達國家的50%，高檔次的數(shù)控機床以及配套部件大多還只能依靠進口。因此，我國機床數(shù)控化空間仍需要很大提升。(2)數(shù)控機床功能部件有差距數(shù)控功能部件是指主軸單元、數(shù)控到家和轉(zhuǎn)臺、數(shù)控系統(tǒng)、滾珠絲杠副以及滾動直線導軌副、刀庫、機械手、高速防護裝置等

18、，數(shù)控功能部件是數(shù)控機床的重要組成部分。性能的好壞，功能部件水平的高低以及社會的整體配套水平直接決定和影響著數(shù)控機床的技術(shù)水平和性能高低，同時制約著主機發(fā)展速度11。與發(fā)達國家數(shù)控機床主機相比，我國功能部件的生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展比較緩慢。功能部件占到整機成本的60%左右，直接決定機床整體性能和機床的競爭水平。我國目前的功能部件的生產(chǎn)企業(yè)布局分散，普遍較小。從整體水平來說，我國功能部件發(fā)展速度較低，在品種種類、性能指標和精度方面都還需要很大進步。數(shù)控刀架、電主軸、需要請咨詢學號數(shù)字企鵝數(shù)控系統(tǒng)、滾珠絲杠等數(shù)控機床功能部件雖已初具規(guī)模，但這僅僅能適應(yīng)中低檔次的數(shù)控機床的需要。高速精密電主軸和高速滾動部件

19、等高級部件仍然依賴進口。功能部件在生產(chǎn)企業(yè)的體制仍須完善，把功能部件做大做強已成為我國數(shù)控機床行業(yè)發(fā)展的重中之重。1.3 數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)特點及要求經(jīng)濟型數(shù)控機床和一般的數(shù)控機床一樣，在精度、效率和自動化程度方面要高于普通機床，同時還要具有柔性，這樣對其結(jié)構(gòu)提出如下特點要求：(1)高可靠性可靠性是系統(tǒng)、機械設(shè)備或零部件在規(guī)定的工作條件下和規(guī)定的時間內(nèi)保持與完成規(guī)定功能的能力。可靠性對數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控裝置非常重要。一個系統(tǒng)，一臺設(shè)備，無論其如何先進，功能如何全面，精度如何高級，可靠程度差，不能在規(guī)定的時間內(nèi)，可靠地工作，那么它的使用價值就不高，經(jīng)濟效果就不佳。大多數(shù)數(shù)控機床在自動或者半自動的狀態(tài)下工

20、作，對其可靠性的要求較高。(2)熱變形較小數(shù)控機床的運動部件容易產(chǎn)生熱量，為使其運動部件達到一定的精度，可將其立柱采用框架式結(jié)構(gòu)，這樣不僅能提高部件的剛度，使其事項結(jié)構(gòu)更加勻稱，而且可以防止運動部件由于熱變形而產(chǎn)生的微量傾斜和相對移動15。其主軸大多采用恒溫冷卻，以確保主軸在高速運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生最少的熱量，數(shù)控機床的電動機宜采用安裝熱管消熱裝置或者散熱裝置進而可以減少反轉(zhuǎn)時發(fā)熱對性能的影響16。(3)刀具要先進刀具的先進性是指數(shù)控機床在進行加工切削時，對刀具的切削速度和加工精度都有較高的要求。數(shù)控機床的刀具大都要有合理的結(jié)構(gòu)，而且應(yīng)具有較高的耐用度，與此同時，不同的數(shù)控車床應(yīng)有不同的刀具庫以及相應(yīng)的

21、刀片。(4)較高的剛度機床的剛度是造成彈性單位變形量時所需要的作用力。大多數(shù)數(shù)控機床需要在高速切削或者中速切削的條件下工作，其刀架、主軸、立柱床身等主要運動部件對剛度都有很高的要求。而且在工作過程中變形或者震動都不宜過大。(5)較高的靈敏度自動狀態(tài)下的數(shù)控機床工作精度要求高于一般普通機床，其運動要求具有較高的靈敏度，數(shù)控機床的導軌大多采用靜壓導軌、滾動導軌等，進而達到低速度無爬行的目的 17。數(shù)控機床的刀架需要在交流或者直流伺服電動機來驅(qū)動，然后由靜壓絲杠或者滾珠絲杠傳動動力，其主軸大多宜采用靜壓或者滾動軸承18。2 數(shù)控機床設(shè)計的一般途徑2.1 數(shù)控機床設(shè)計的一般途徑2.1.1 總體設(shè)計數(shù)控

22、機床的總體設(shè)計包括：邏輯設(shè)計，機床主機的設(shè)計，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計19。數(shù)控機床在功能與設(shè)計方面和普通車床有很大不同，數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮到切削功率要大，床身動態(tài)剛度和靜態(tài)剛度要高，抗震性能比較好，且對穩(wěn)定性，傳動精度，幾何精度，定位精度要求較高，其結(jié)構(gòu)部件應(yīng)實現(xiàn)輔助自動化系統(tǒng)操作。普通機床和數(shù)控機床在提高動態(tài)剛度和靜態(tài)剛度、幾何精度和熱穩(wěn)定性方面的設(shè)計都是一致的。但是對需要請咨詢學號數(shù)字企鵝設(shè)計要求的程度是不一樣的。以普通車床為基礎(chǔ)，對其結(jié)構(gòu)做些簡單的局部改進和調(diào)整，配以經(jīng)濟數(shù)控裝置，進而成為經(jīng)濟型數(shù)控機床20?，F(xiàn)有普通機床數(shù)控化都采用此路徑。但是數(shù)控機床并不是簡單地把數(shù)控裝置和普通機床

23、連接起來構(gòu)成。2.1.2 機床的結(jié)構(gòu)剛度在切削力和其他力作用下，機床抵抗變形的能力稱為機床的剛度。數(shù)控機床對動態(tài)剛度和靜態(tài)剛度的要求比普通機床的要高，而且數(shù)控機床的剛度系數(shù)比普通機床要高50%左右21。數(shù)控機床在切削加工的過程中同時承受各種外力的作用。運動部件和加工零件的自重構(gòu)成了其靜態(tài)力。切削力，加減速時引起的慣性力，驅(qū)動力等構(gòu)成了其動態(tài)力22。機床的結(jié)構(gòu)部件在這些力的作用下會產(chǎn)生變形，將直接或間接地引起刀具和工件之間發(fā)生相對移動，進而致使工件在加工過程中產(chǎn)生加工誤差，大大削弱機床切削過程的特性。因為數(shù)控機床的加工狀態(tài)具有情況復雜、瞬時多變的特點，故在通常情況下很難計算出其結(jié)構(gòu)剛度。在設(shè)計時

24、只能采用近似計算方法來計算部件剛度，進而對工作臺、床身、立柱、箱體等零件的扭轉(zhuǎn)和彎曲變形以及結(jié)合面的接觸變形影響很大，計算出來的結(jié)果準確度不高，且與實際相差很大，因而僅作為定性分析的參考。但按下面的措施和原則仍然可以合理地提高數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)剛度。2.1.3 提高機床的抗振性機床抵抗振動的能力叫做機床的抗振性。在切削加工的過程中容易產(chǎn)生自激和強迫兩種形式的振動23。了解這兩種振動形式的特點可以提高機床的抗振性。（1）強迫振動機床強迫振動的振源包括往復運動件的換向沖擊力和高速旋轉(zhuǎn)零部件的動態(tài)不平衡力。另外，呈周期性變化的切削力等外部的振源，通過機床的其他部件傳給機床也能產(chǎn)生強迫振動。（2）自激振動

25、當?shù)毒咔邢鹘嵌?，工件與刀具的材料，機床彈性系統(tǒng)的剛度，切削速度和進給量為定值時，切削寬度成為影響自激振動的主要因素24。把機床產(chǎn)生自激振動的最大切削寬度稱為臨界寬度，并將該臨界寬度作為判定產(chǎn)生自激振動的指標。（3）提高機床抗振性能的措施機床的抗震性是影響數(shù)控機床切削能力以及加工精度的重要因素。應(yīng)在現(xiàn)有的切削條件下合理提高機床抗振性。改善和提高機床抗振性能主要從三個方面入手：提高機床的靜態(tài)剛度，減少機床內(nèi)部振源和增加結(jié)構(gòu)的阻尼25。2.1.4 提高速度進給運動的平穩(wěn)性和運動精度零件的加工精度是指加工后零件表面的實際尺寸、形狀、位置三種幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)的符合

26、程度。機床在進行低速進給運動時，其運動的平穩(wěn)性和運動精度直接影響零件的表面質(zhì)量和加工精度。對零件的位置精度、尺寸精度和形狀精度都有重要影響。零件的加工精度主要受數(shù)控機床各坐標軸進給運動的影響。開環(huán)系統(tǒng)的機關(guān)度取決于系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié)，尤其是機械運動部件精度。2.1.5 合理的選擇構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式 (3.40) (3.41)因為傳動無嚴重過載，故不需再校核靜強度。3.2.3 第二擴大組計算第二擴大組的輸入功率即為第一擴大組計算出的輸出功率：由基本組的第三傳動副，其轉(zhuǎn)速為2500，傳動比為；再由第一擴大組第二傳動副，小齒輪用40Cr且經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，硬度為241B286HB，取其平均為270HB，大齒輪用

27、45鋼并且經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，硬度為229HB286HB，取其平均為240HB。預期使用壽命為10年，每年的工作時間為300個工作日，每天的工作時間為8小時。3.2.3.1 初步計算求轉(zhuǎn)矩：選取齒寬系數(shù)：取確定接觸疲勞極限：初步計算許用接觸應(yīng)力：值，取初步計算小齒輪直徑： (3.42) 取初步確定齒寬b：取=453.2.3.2 校核計算求圓周速度： (3.43)精度等級選用8級確定齒數(shù)和模數(shù)，初步選取齒數(shù)，取取， （3.44）使用系數(shù)取，動載系數(shù)??；則可確定齒間載荷分配系數(shù)，先求： (3.45) (3.46)由此可得：求齒向載荷分配系數(shù)： (3.47)計算載荷系數(shù)； (3.48)選取彈性系數(shù)：取節(jié)點

28、區(qū)域系數(shù)??；最小接觸安全系數(shù)取計算總工作時間：，確定應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，初步估計，則指數(shù) (3.49)則原應(yīng)力循環(huán)次數(shù)估計正確。確定接觸壽命系數(shù)：確定許用接觸應(yīng)力 (3.50)驗算校核： （3.51）由計算出來的結(jié)果表明接觸疲勞強度合適，無需再調(diào)整齒輪尺寸。3.2.3.3 確定傳動主要尺寸計算實際分度圓直徑：因為模數(shù)選取為標準值時，雖然齒數(shù)已經(jīng)重新確定，但是并沒有經(jīng)過圓整，故分度圓的直徑是不會改變的，即計算中心距： （3.52）求齒寬：3.2.3.4 齒根彎曲疲勞強度驗算計算其重合度系數(shù)：求齒間載荷分配系數(shù)：求齒向載荷分配系數(shù)：求： （3.53）確定齒形系數(shù)：確定應(yīng)力修正系數(shù)：確定彎曲疲勞極限：確定

29、最小彎曲安全系數(shù)：確定應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，初步估計，則指數(shù) (3.54)原應(yīng)力循環(huán)次數(shù)估計正確。取彎曲壽命系數(shù)：求： (3.55)驗算校核： (3.56) (3.57)因為傳動無嚴重過載，故不再校核靜強度。4 進給系統(tǒng)4.1 進給系統(tǒng)的基本要求進給系統(tǒng)既是數(shù)控車床的重要組成部分，有時數(shù)控車床與一般車床的主要區(qū)別。數(shù)控車床對其進給系統(tǒng)性能的要求有如下指標：良好的系統(tǒng)穩(wěn)定性，較高的定位精度和較高的跟蹤指定信號響應(yīng)能力30。(1)快速響應(yīng)特性系統(tǒng)響應(yīng)指令輸入信號的速度以及其瞬態(tài)過程終結(jié)的迅速程度叫做進給系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性?？焖夙憫?yīng)特性包括傳動裝置的加速能力和系統(tǒng)的響應(yīng)時間。對機床的生產(chǎn)率和加工精度都有重要

30、影響。加工效率隨系統(tǒng)響應(yīng)速度的加快而提高，但是當響應(yīng)速度過快時，會致使系統(tǒng)走調(diào)，嚴重時還會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。因此，快速響應(yīng)的特征選擇要適當。(2)穩(wěn)定性進給系統(tǒng)要穩(wěn)定，即進給系統(tǒng)在外界干擾、啟動狀態(tài)或者輸入量發(fā)生變化的作用下，其輸出量由幾次衰減振蕩后，能將新的或原有的平衡狀態(tài)迅速穩(wěn)定下來。進給系統(tǒng)的穩(wěn)定性與系統(tǒng)的阻尼、剛度、慣性以及其增益量有關(guān)。電器參數(shù)和系統(tǒng)機械參數(shù)的選擇要適當，而且要使其達到最佳匹配狀態(tài)，這也是設(shè)計進給系統(tǒng)的目標之一。(3)精度系統(tǒng)的輸出量能復現(xiàn)其輸入量的精確程度稱為進給系統(tǒng)的精度。重復定位精度、定位精度和輪廓跟隨精度都是常用的精度指標。誤差可以反映精度的大小。定位誤差是指工

31、作臺由一點移動到另一點時，其指定的值與實際移動距離之間的最大差值。重復定位誤差是指工作臺由一次循環(huán)聯(lián)動時實際運動軌跡和指定的運動軌跡之間偏差的最大值。進給系統(tǒng)的精度可由采用數(shù)字調(diào)節(jié)的方法提高。4.2 主要部件原理數(shù)控機床的縱向進給系統(tǒng)的主要部件由降速齒輪、滾珠絲杠螺母和步進電機組成。下面就簡單介紹一下這些部件的工作原理。步進電機是由一種脈沖信號進行控制，將電脈沖信號轉(zhuǎn)化成相應(yīng)角位移機電式數(shù)模轉(zhuǎn)換參數(shù)，且確保位移量與輸入的電脈沖數(shù)量呈正比關(guān)系。轉(zhuǎn)速與電脈沖的頻率也呈正比關(guān)系。調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速可由改變脈沖頻率來實現(xiàn)，步進電機的通電順序可以控制其運動方向，脈沖信號由步進電機控制，脈沖的輸入量與繞組的通電

32、狀態(tài)的變換次數(shù)一一對應(yīng)31。電機軸與絲杠之間的降速可由降速齒輪來實現(xiàn)，在設(shè)計數(shù)控車床的進給系統(tǒng)時可采用雙片式進給齒輪，這樣不僅可以使其完成減速32，而且消除絲杠軸向間隙，進而可以提高數(shù)控機床的加工精度和低速切削能力，另外也有利于數(shù)控機床的壽命和維修保養(yǎng)。要確保螺母副座孔和工作螺母之間能進行良好配合，滾珠絲杠螺母所承受的載荷主要是軸向載荷。其徑向載荷主要是數(shù)控機床臥式絲杠的自重。在進行裝置時，要保證其孔和端面的垂直度等。此時，應(yīng)根據(jù)所受載荷的大小和方向來選擇軸承。此外，裝置和配置的形式還與滾珠絲杠的強度有關(guān)。當絲杠較長時，應(yīng)采用兩支撐機構(gòu)；當絲杠較短時，應(yīng)采用單支撐結(jié)構(gòu)。5 結(jié)論與展望通過本次對

33、數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計和總結(jié)，得出了以下結(jié)論：（1) 近年來，隨著自動化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不斷地進行調(diào)整，我國機床產(chǎn)業(yè)取得進步的同時也快速實現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的新型工業(yè)化道路模式的轉(zhuǎn)變。我國目前依然大多使用普通機床，普通車床數(shù)量巨大，其安全問題也在慢慢凸顯。增加車床的安全性能，提高機床本質(zhì)安全水平，數(shù)控化水平不高，生產(chǎn)效率低等問題都需要及時解決。普通車床實現(xiàn)數(shù)控化改造后，可大幅度提高機床的加工效率以及自動化智能化程度，提高了操作安全性，同時減少了操作者的失誤率，提高產(chǎn)率。（2）機床經(jīng)過數(shù)控化改造后，安全性能得到明顯改善，事故率顯著降低，帶來了巨大的安全效益。在提高安全性的同時，其生產(chǎn)效率得到明顯提高，由

34、原來的一臺機床需要一人控制發(fā)展到一人可以同時控制多臺機床。機床的加工精度也有很大提高，人為失誤造成的廢品率也大大降低。降低了勞動程度，提高了勞動生產(chǎn)率。（3) CK6140數(shù)控車床結(jié)構(gòu)簡單，對其進行安裝和維修都有很大方便，其專用性比較強，大大提高了機床的加工效率和生產(chǎn)效率。而且提高了數(shù)控機床的性價比，提高了其在現(xiàn)代化市場中的滲透性和適應(yīng)能力。而且能適應(yīng)并滿足生產(chǎn)和教學需要。隨著現(xiàn)代化科學技術(shù)和數(shù)控化水平的提高，數(shù)控車床的普及以及應(yīng)用也越來越廣泛，在對數(shù)控車床進行改造以提高其加工精度、勞動生產(chǎn)率的同時，CK6140數(shù)控車床在精度、安全以及生產(chǎn)率方面都有了很大進步和提高，越來越能適應(yīng)現(xiàn)代零件加工的

35、性能要求。對一般的普通中小型企業(yè)和實習教學來說，CK6140不失為最經(jīng)濟型的理想選擇。通過本次畢業(yè)設(shè)計以及相關(guān)問題的研究，數(shù)控車床未來的發(fā)展趨勢如下：（1）目前，我國數(shù)控機床正朝著高速切削方向發(fā)展，對加工精度的要求也不斷提高。而且將CAM技術(shù)運用到數(shù)控機床上，代替了以前繁瑣的繪圖工作，大大提高了生產(chǎn)效率，進而使試制周期縮短，降低了系統(tǒng)設(shè)計成本，提高了市場競爭力。另外，我國數(shù)控機床也逐漸走向功能化，并且在這些方面取得了一定的進展與破。從1951年將計算機技術(shù)運用到機床上起，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了數(shù)控和計算機數(shù)控兩個發(fā)展階段。目前，數(shù)控系統(tǒng)這個處于基于PC的第六代更新階段。這是因為PC可靠性高、成本低、軟

36、硬件資源比較豐富等，正是因為PC的這些優(yōu)點，故受到大部分數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的青睞。(2) 國際數(shù)控系統(tǒng)正向智能化方向飛速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)可以檢測出一些重要信息，而且能自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)。另外，主傳動系統(tǒng)引入了故障診斷系統(tǒng)，能通過自動識別負載，調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動系統(tǒng)處于最佳運行狀態(tài)。致謝首先我要由衷感謝指導我這次畢業(yè)設(shè)計的趙永濤和王東霞老師，在這次畢業(yè)設(shè)計過程中，趙老師和王老師給予我很多耐心指導，才能讓我的這次畢業(yè)設(shè)計順利完成。我在這次畢業(yè)設(shè)在本次論文全套圖紙和論文咨詢企鵝壹叁叁肆零玖伍捌伍肆的寫作過程中得到許多同學的幫助，同時也向我提出了許多的寶貴意見，在此也表示衷心的感謝。計的過程中學到了很多知識。在這次畢業(yè)設(shè)計過程中，無論趙老師和王老師是多么的忙，都會抽出時間來給我們做一些指導和建議，才使我在這次畢業(yè)設(shè)計的過程中少走了很多彎路。另外，我也要感謝在大學四年中所有的任課老師，是你們教我學會了專業(yè)知識和技能，從而使我能順利完成此次畢業(yè)設(shè)計。我還要感謝四年教我知識和做人道理的母校，我們學校良好的學習環(huán)境和學習氛圍，讓我順利完成學業(yè)。最后我要感謝的是把我含辛茹苦養(yǎng)大的父母，在我讀書的這些年里，如果沒有你們的大力支持和無私關(guān)愛，我也不能順利完成學業(yè)。有了你們的支持，我對自己以后的人生道路充滿了信心和動力。參考文獻1機床設(shè)計手冊編寫組.機床設(shè)計手冊第二冊M.北京：機械工藝出版社，1986