數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

紀(jì)小業(yè)

摘要：近現(xiàn)代以來，隨著改革開放政策的實(shí)施，國外資本和技術(shù)的注入，使得數(shù)控機(jī)床在我國有了非常迅速的發(fā)展，一方面要通過電氣，另一方面還要對機(jī)械裝置進(jìn)行運(yùn)用。還有主軸的動(dòng)力系統(tǒng)，除了要依靠變頻電機(jī)的帶傳動(dòng)外，還要巧妙的運(yùn)用變速齒輪。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)； 無級調(diào)速； 主軸箱

1緒論

數(shù)控車床的控制原理是對數(shù)字化信息的利用，使其控制車床的運(yùn)動(dòng)和加工過程。數(shù)控車床是一種通用的加工裝備，可以通過編程來對其進(jìn)行修改和控制。機(jī)床類型一般分為數(shù)控機(jī)床，通用機(jī)床，還有專用機(jī)床。相對于前兩者而言，數(shù)控車床有很多優(yōu)點(diǎn)，有著很好的加工靈活性能，較強(qiáng)的通用性。這使得它在冗雜的品種和規(guī)格中，能更好的適應(yīng)產(chǎn)品，因此大大的滿足了新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)自動(dòng)化的各種要求。

2數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的方案制定

2.1主傳動(dòng)主要參數(shù)的確定

在起初設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床的時(shí)候，就要首先確定它的有關(guān)參數(shù)，因此，如果設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系統(tǒng)，也必須對主軸的相關(guān)重要參數(shù)進(jìn)行確定。根據(jù)任務(wù)書的要求和車床的設(shè)計(jì)參數(shù)，還有參考一些機(jī)床廠家的產(chǎn)品系列，我確定的的參數(shù)如下：回轉(zhuǎn)直徑最大為Φ400mm，加工直徑最大為Φ320mm，主軸的最小通孔直徑為，錐度選為莫氏六號，40～4000r/min作為主軸的轉(zhuǎn)速范圍。

2.2變速主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

機(jī)床的傳動(dòng)形式有無級和有級變速兩種。無級變速有著很多優(yōu)點(diǎn)，它能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，可以使加工要求的最佳轉(zhuǎn)速得到滿足；采用無級變速，可以大大的使傳動(dòng)鏈縮短，以使主軸結(jié)構(gòu)變的簡化。

3傳動(dòng)系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì)

3.1同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、校核及選定

（1）確定同步帶的計(jì)算功率

電動(dòng)機(jī)每天使用24小時(shí)左右，查表得到工作情況系數(shù)=1.7，然后根據(jù)式3-1，

則計(jì)算功率為 （3-1）

（2）確定同步帶的型號和節(jié)距

由設(shè)計(jì)功率9.35KW和n1=8000r/min，查表3-1可知帶的型號為5M，

選擇同步帶輪最小齒數(shù)時(shí)請慎重，帶輪齒數(shù)越小，同步輪的多邊效應(yīng)

越明顯，同步帶傳動(dòng)的穩(wěn)定性也相對越差，按小帶輪齒數(shù)按

的原則確定其齒數(shù)。

現(xiàn)在選取小帶輪齒數(shù)為42。根據(jù)公式

（3-2）

計(jì)算節(jié)徑為66.85mm，外徑為65.71mm，其型號為42-5M，

（3）選取大帶輪

現(xiàn)在選取小帶輪齒數(shù)為42，而其傳動(dòng)比為1：2，則大帶輪的齒數(shù)為84，節(jié)徑為133.69mm，外徑為132.55mm，其型號為84-5M，

（4）帶速的計(jì)算

（5）初定中心距

根據(jù)公式 ： （3-3）

得 ，現(xiàn)在選取軸間間距為400mm。

3.2主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算、校核及剛度分析

3.2.1主軸的設(shè)計(jì)與校核

主軸的主要參數(shù)是：主軸前端直徑D1，主軸內(nèi)徑d，主軸懸伸量a和主軸支撐跨距L。

1.前端直徑D1，主軸后軸頸的直徑D2，可取D1=120mm

因此可知由式3-4可知：

（3-4）

2.前錐孔尺寸

前錐孔用來裝頂尖或其它工具錐柄，要求能夠自鎖，目前采用莫氏錐孔。因車床最大回轉(zhuǎn)直徑D=460mm>400mm，采用莫氏錐度6號，錐度大端直徑D=63.348mm，錐度= 1：19.180，長度L=181mm，d=53.911mm

3.頭部尺寸的選擇

目前頭部尺寸廣泛采用短圓錐式的頭部結(jié)構(gòu)，懸伸短，剛度好。采用快速裝卸卡盤結(jié)構(gòu)。

詳細(xì)結(jié)構(gòu)件零件在水平面內(nèi)與豎直平面內(nèi)對軸進(jìn)行受力分析計(jì)算如下：

a） .計(jì)算齒輪受力=9550× =441196

徑向力Fr= N，

軸向力Fα

b） .計(jì)算支撐反力

垂直面內(nèi)支撐反力 =488N，

=919N

水平面支撐反力 ，

c）.轉(zhuǎn)矩公式如3-8所示。

（3-5）

d）.許用應(yīng)力

用查入法查表 =102.5MPa， =60MPa

應(yīng)力校正系數(shù) = =0.59 （3-6）

e）.畫出當(dāng)量彎矩圖見附圖

當(dāng)量彎矩 0.59441196N.mm=260305N.mm

齒輪中間截面處當(dāng)量彎矩 =477074N.mm

f）.校核軸頸

齒輪中間處軸直徑d= = =45mm<90mm。

所以該軸設(shè)計(jì)得合理

總結(jié)；本文在在系統(tǒng)地了解數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)上，考慮對JIFCNC-B數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行的初步設(shè)計(jì)。數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)包括主軸電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)與主軸組件，與普通機(jī)床相比，變速功能絕大部分由主軸電機(jī)的無級調(diào)速來承擔(dān)，省去了繁雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，只有同步帶的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)用以擴(kuò)大電機(jī)無級調(diào)速的范圍

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