摘 要 數(shù)控機床的功能特點作了較為詳盡的分析，并在此基礎(chǔ)上給出了數(shù)控機床系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。 本次設(shè)計從總體入手，再進行主傳動和橫向進給傳動系統(tǒng)設(shè)計，最后設(shè)計控制系統(tǒng)。首先分析數(shù)控車床的加工特點及其優(yōu)點，從而知道數(shù)控車床在加工中的重要性，確定此次設(shè)計的背景。主傳動系統(tǒng)設(shè)計是機床設(shè)計中非常重要的組成部分，其設(shè)計主要由機床的級數(shù)入手，于結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)及轉(zhuǎn)速圖擬定，再到齒輪和軸的設(shè)計，最后進行齒輪和軸的核算。橫向進給部分則對 滾珠絲杠螺 母副進行選擇計算，再選擇電動機，使之滿足對機床的各項需求。控制系統(tǒng)部分的設(shè)計是通過各種輔助電路設(shè)計達到對數(shù)控車床的整體控制。此次設(shè)計的成果是出一張總體機構(gòu)圖和一張主軸箱部件展開圖及一張橫向進給機構(gòu)部件圖。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控 車床 ； 主傳動系統(tǒng) ；橫向進給機構(gòu)；控制系統(tǒng) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 NC in NC a on NC of of NC NC in to of to of is of a of to by of to of of so as to of is a of of NC of is of a a a 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 目 錄 1 數(shù)控車床的加工特點分析 . 3 控車床的優(yōu)點 . 3 控車床加工特點 . 3 合數(shù)控車 床加工的零件 . 4 2 總體方案設(shè)計 . 5 傳動的組成部分 . 6 床主要部件及其運動方式的選定 . 7 床參數(shù)的擬定 . 7 組成部件的特性與所應(yīng)達到的要求 . 10 3 機床主傳動設(shè)計 . 12 要技術(shù)參數(shù)的確定 . 12 動機的選擇 . 20 輪傳動的設(shè)計計算 . 21 的設(shè)計計算 . 23 4 橫向進給系統(tǒng)的設(shè)計計算 . 35 珠 絲杠螺母副的選擇計算 . 35 進電機的選擇 . 39 制控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 . 42 擇中央處理單元（ 類型 . 43 儲器擴展電路設(shè)計 . 43 I/O 接口電路及輔助電路設(shè)計 . 44 參考文獻 . 49 致 謝 . 50 附 錄 . 51 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 1 數(shù)控車床的加工特點分析 控車床的優(yōu)點 數(shù)控車床已越來越多的應(yīng)用于現(xiàn)代制造業(yè)，并發(fā)揮出普通車床無法比擬的優(yōu)勢，數(shù)控車床主要有以下幾 優(yōu) 點： （ 1） 傳動鏈短，與普通車床相比主軸驅(qū)動不再是電機 皮帶 齒輪副機構(gòu)變速，而是采用橫向和縱向進給分別由兩臺伺服電機驅(qū)動運動完成，不再使用掛輪、離合器等傳統(tǒng)部件，傳動鏈大大縮短。 （ 2） 剛性高，為了與數(shù)控系統(tǒng)的高精度相匹配，數(shù)控車床的剛性高，以便適應(yīng)高精度的加工要求。 （ 3） 輕拖動，刀架（工作臺）移動采用滾珠絲杠副，摩擦小，移動輕便。絲杠兩端的支承式專用軸承，其壓力角比普通軸承大，在出廠時便選配好；數(shù)控車床的潤滑部分采用油霧自動潤滑，這些措施都使得數(shù)控車床移動輕便。 控車床加工特點 （ 1） 自動化程度高，可以減輕操作者的體力勞動強度。數(shù)控加工過程是按輸入的程序自動完成的，操作者只需起始對刀、裝卸工件、更換刀具，在加工過程中， 主要是觀察和監(jiān)督車床運行。但是，由于數(shù)控車床的技術(shù)含量高，操作者的腦力勞動相應(yīng)提高。 （ 2） 加工零件精度高、質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控車床的定位精 度和重復(fù)定位精度都很高，較容易保證一批零件尺寸的一致性，只要工藝設(shè)計和程序正確合理，加之精心操作，就可以保證零件獲得較高的加工精度，也便于對加工過程實行質(zhì)量控制。 （ 3） 生產(chǎn)效率高。數(shù)控車床加工是能再一次裝夾中加工多個加工表面，一般只檢測首件，所以可以省區(qū)普通車床加工時的不少中間工序，如劃線、尺寸檢測等，減少了輔助時間，而且由于數(shù)控加工出的零件質(zhì)量穩(wěn)定，為后續(xù)工序帶來方便，其綜合效率明顯提高。 （ 4） 便于新產(chǎn)品研制和改型。數(shù)控加工一般不需要很多復(fù)雜的工藝裝備，通過編制加工程序就可把形狀復(fù)雜和精度要求較高 的零件加工出來，當產(chǎn)品改型，更改設(shè)計時，只要改變程序，而不需要重新設(shè)計工裝。所以，數(shù)控加工能大大縮短產(chǎn)品研制周期，為新產(chǎn)品的研制開發(fā)、產(chǎn)品的改進、改型提供了捷徑。 （ 5） 可向更高級的制造系統(tǒng)發(fā)展。數(shù)控車床及其加工技術(shù)是計算機輔助制造的基礎(chǔ)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 （ 6） 初始投資較大。這是由于數(shù)控車床設(shè)備費用高，首次加工準備周期較長，維修成本高等因素造成。 （ 7） 維修要求高。數(shù)控車床是技術(shù)密集型的機電一體化的典型產(chǎn)品，需要維修人員既懂機械，又要懂微電子維修方面的知識，同時還要配備較好的維修裝備。 合數(shù)控車床加工的零 件 （ 1） 最適合多品種中小批量零件。隨著數(shù)控車床制造成本的逐步下降，現(xiàn)在不管是國內(nèi)還是國外，加工大批量零件的情況也已經(jīng)出現(xiàn)。加工很小批量和單件生產(chǎn)時，如能縮短程序的調(diào)試時間和工裝的準備時間也是可以選用的。 （ 2） 精度要求高的零件。有于數(shù)控車床的剛性好，制造精度高，對刀精確，能方便的進行尺寸補償，所以能加工尺寸精度要求高的零件。 （ 3） 表面粗糙度值小的零件。在工件和刀具的材料、精加工余量及刀具角度一定的情況下，表面粗糙度取決于切削速度和進給速度。在加工表面粗糙度不同的表面時，粗糙度小的表面選用小的進給 速度，粗糙度大的表面選用大些的進給速度，可變性很好，這點在普通車床很難做到。 （ 4） 輪廓形狀復(fù)雜的零件。任意平面曲線都可以用直線或圓弧來逼近，數(shù)控車床具有圓弧插補功能，可以加工各種復(fù)雜輪廓的零件。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 2 總體方案設(shè)計 機床工業(yè)是機器制造業(yè)的重要部門，肩負著為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、科學(xué)技術(shù)和國防現(xiàn)代化提供技術(shù)裝備的任務(wù)，是使現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)具有高生產(chǎn)率和先進的技術(shù)經(jīng)濟指標的保證。設(shè)計機床的目標就是選用技術(shù)先進。經(jīng)濟效果顯著的最佳可行方案，以獲得高的經(jīng)濟效益和社會效益。 我國是一個機床擁有量大 、 大部分機床役齡長、數(shù)控化程度不高的發(fā)展中國家。因此，從事機床設(shè)計的人員，應(yīng)不斷地把經(jīng)過實踐檢驗的新理論、新技術(shù)、新方法應(yīng)用到設(shè)計中，做到既要技術(shù)先進、經(jīng)濟效益好、效率高。要不斷的吸收國外的成功經(jīng)驗，做到既要符合我國國情，又要趕超國際水平。要不斷的開拓創(chuàng)新，設(shè)計和制造出更多的生產(chǎn)率高、靜態(tài)動態(tài)性能好、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、維修容易、造型美觀、耗能少、成本低的現(xiàn)代化機床。設(shè)計本著以上原則進行，盡量向低成本、高效率、簡化操作、符合人機工程的方向考慮。 圖 1 控臥式車床 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 傳動的組成部分 主傳動由動力源、變速裝置及執(zhí)行元件（如主軸、刀架、工作臺等）部分組成。主傳動系統(tǒng)屬于外聯(lián)系傳動鏈。 主傳動包括動力源（電動機）、變速裝置、定比傳動機構(gòu)、主軸組件、操縱機構(gòu)等十部分組成。 動力源 電動機或液壓馬達，它給執(zhí)行件提供動力，并使其獲得一定的運動速度和方向。 定比傳動機構(gòu) 具有固定傳動比的傳動機構(gòu)，用來實現(xiàn)降速、升速或運動聯(lián)接，本設(shè)計中采用齒輪和帶傳動。 變速裝置 傳遞動力、運動以及變換運動速度的裝 置，本設(shè)計中采用兩個滑移齒輪變速組和一個背輪機構(gòu)使主軸獲得 18 級轉(zhuǎn)速。 主軸組件 機床的執(zhí)行件之一，它由主軸支承和安裝在主軸上的傳動件等組成， 開停裝置 用來實現(xiàn)機床的啟動和停止的機構(gòu)，本設(shè)計中采用直接開停電動機來實現(xiàn)主軸的啟動和停止。 制動裝置 用來控制主軸迅速停止轉(zhuǎn)動的裝置，以減少輔助時間。本設(shè)計中采用電磁式制動器。 換向裝置 用來變換機床主軸的旋轉(zhuǎn)方向的裝置。本設(shè)計中采用電動機直接換向。 操縱機構(gòu) 控制機床主軸的 開停、換向、變速及制動的機構(gòu)。本設(shè)計中，開停、換向和制動采用電控制；變速采用液壓控制。 潤滑與密封 為了保證主傳動的正常工作和良好的使用壽命，必須有良好的潤滑裝置和可靠的密封裝置。本設(shè)計中采用箱外循環(huán)強制潤滑，主軸組件采用迷宮式密封。 體 上述個機構(gòu)和裝置都裝在箱體中，并應(yīng)保證其相互位置的準確性。本設(shè)計中采用灰鐵鑄造箱體。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 架 數(shù)控機床中為了實現(xiàn)對刀架的自動控制，采用制動轉(zhuǎn)位刀架。 床主要部件及其運動方式的選定 運動的實現(xiàn) 根據(jù) 設(shè)計要求，本設(shè)計采用分離式主傳動系統(tǒng)，包括變速箱、主軸箱兩部分。其中，變速箱與電動機至于機座內(nèi)，主軸箱與變速箱采用帶傳動連接。所有的變速都采用液壓操作。 給運動的實現(xiàn) 本次所設(shè)計的機床進給運動均由單片機進行數(shù)字控制，因此在 X、 Y 方向上，進給運動均采用滾珠絲杠螺母副，其動力由步進電機通過齒輪傳遞。齒輪的消隙采用偏心環(huán)調(diào)整。 字控制的實現(xiàn) 采用單片機控制，各個控制按扭均安裝在控制臺上，而控制臺擺放在易操作的位置，這一點須根據(jù)實際情況而定。 床其它零部件的選擇 考慮到生產(chǎn) 效率以及生產(chǎn)的經(jīng)濟性，機床附件如油管、行程開關(guān)等，以及標準件如滾珠絲杠、軸承等均選擇外購形式。 床參數(shù)的擬定 參數(shù)的擬定 機床設(shè)計的初始，首先需要確定有關(guān)參數(shù)，它們是傳動設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的 依據(jù)，影響到產(chǎn)品是否能滿足所需要的功能要求。 機床主參數(shù)直接反映機床的加工能力、特性，決定和影響其它基本參數(shù)的數(shù)值，如車床的最大加工直徑 D。 機床基本參數(shù)是一些與加工工件尺寸、機床結(jié)構(gòu)、運動和動力特性有關(guān)的數(shù)， 可歸納為：尺寸參數(shù)、運動參數(shù)和動力參數(shù)。 在擬定參數(shù)時，還要考慮機床發(fā)展 趨勢的要求，與國內(nèi)外同類型機床的對比 等，使擬定的參數(shù) 能滿足機床在經(jīng)濟合理的原則下，最大限度地適應(yīng)各種不同的工藝要求。 設(shè)計題目中已直接給出 控車床的主參數(shù)： 最大工件回轉(zhuǎn)直徑 D=360 刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 80 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 選取最大工件長度 L=1000 主軸通孔直徑 d=36 主軸頭號：（ 5 號 定基本參數(shù)的步驟和方法 （ 1） 極限切削速度 據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮：工序種類、工藝要求、刀具和工件材料等因素 。允許的切削速度極限參考值如下： 表 1 極限切削速度參考值 加 工 條 件 m/ m/ 硬質(zhì)合金刀具粗加工鑄鐵工件 3050 硬質(zhì)合金刀具半精加工碳鋼工件 150300 螺紋（絲杠等）加工和鉸孔 38 通過比較最后選取： 00 （ 2） 主軸的極限轉(zhuǎn)速 計算車床主軸極限轉(zhuǎn)速時的的加工直徑，按經(jīng)驗分別?。?。則主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為： V)000 V)000 在 考慮車螺紋和鉸孔時，其加工最大直徑應(yīng)根據(jù)實際加工 情況選取 0 左右。 在最后確定 ，還應(yīng)與同類型車床進行對比。根據(jù)切削需要，主軸極限轉(zhuǎn)速確定為： =001000 =2040 =5061000=38 轉(zhuǎn)速范圍 R=82040= 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 考慮到設(shè)計的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度要適中 ,故采用常規(guī)的擴大傳動 , 已知級數(shù) Z=18。 今以 = 入 R= (，得 R= 344,因此取公比 為合適。 各級轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標準數(shù)列表中查出。標準數(shù)列表給出了以 =從110000 的數(shù)值，因 從表中找到 000，就可每隔 3 個數(shù)值取出一個數(shù)，得： 2000， 1600， 1250， 1000， 800， 630， 500， 400， 315， 250， 200，160， 125， 100， 80， 63， 50， 40 共 18 級轉(zhuǎn)速。 （ 3） 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) Z 和公比 已知 n ( 且 Z=2a 3b （ 4） 主電機功率 動力參數(shù)的確定 合理地確定電機功率 N，使機床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要， 又不致使電機經(jīng)常輕載而降低功率因素。 一般采用估算法類比法相結(jié)合方法確定通用機床電機功率。 a 中型普通車床典型重切削條件下的的用量 刀具材料： 工件材料： 45 號鋼； 切削方式：車削外圓。 推薦數(shù)據(jù)： 表 2 切削用量推薦表 系列和規(guī)格 切削用量 320 400 普通型 輕型 普通型 輕型 切削深度 t） 3 5 3 4 3 5 進給量 f（ s） /r 0 35 0 25 0 4 0 35 切削速度 V m/0 75 100 80 b 功率估算法用的計算公式 1）、主切削力： 9001900 3026N； 2)、切削功率： N 切 =612001200953026 = 3）、估算主電機功率： N=總切N = =文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 N 值必須按我國生產(chǎn)的電機在 Y 系列的額定功率選取，計有 10、 11 因此選取 N= 組成部件的特性與所應(yīng)達到的要求 身 機床床身采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵，內(nèi)部筋采用 U 形布局，床身整體剛性高。滑動導(dǎo)軌面采用中頻淬火，淬硬層深。硬度達 板滑 動面貼塑，使得進給系統(tǒng)的剛度，摩擦阻尼系數(shù)等動、靜特性都處于最佳狀態(tài)。 頭箱結(jié)構(gòu) 機床主傳動采用液壓操縱機構(gòu)，可實現(xiàn)十八級轉(zhuǎn)速。機床主軸箱內(nèi)的傳動齒輪均經(jīng)淬硬磨齒處理，傳動比穩(wěn)定，運轉(zhuǎn)噪音低。機床主軸為二支撐結(jié)構(gòu)，前支撐采用 滑油潤滑，提高了回轉(zhuǎn)精度，使機床主軸具有良好的精度和剛性。機床采用單片式電磁剎車離合器，解決主軸的剎車及離合問題，離合器安裝于床頭箱帶輪側(cè)，使床頭箱內(nèi)結(jié)構(gòu)大為簡化，便于維修。 給系統(tǒng) 機床兩軸進給系統(tǒng)采用步進電機驅(qū)動滾珠絲杠的典型傳動方式，在 滑板與床鞍及床鞍與床身之間的滑動面處貼有 動磨擦系數(shù)非常小，有助于提高了機床的快速響應(yīng)性能及生產(chǎn)效率。在進給系統(tǒng)各滑動處及兩軸絲杠絲母處都設(shè)置了潤滑點。 架 機床采用立式四工位刀架，該刀架布刀方便，剛性好。 座 采用手動尾座 卻系統(tǒng) 冷卻箱放在后床腿中。 盤 機床標準配置為 _250 手動卡盤。 氣系統(tǒng) 電路的動力回路，均有過流、短路保護，機床相關(guān)動作都有相應(yīng)的互鎖 ，以保障設(shè)備和人身安全。電氣系統(tǒng)具有自診斷功能，操作及維修人員可根據(jù)指示燈及顯示器等隨時觀察到機床各部分的運行狀態(tài)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 全保護 當機床遇到外部突然斷電或自身故障時，由控制電路的設(shè)計，機床可動進給軸，冷卻電機等如已在 “啟動 ”狀態(tài)者，將進入 “停止 ”狀態(tài)；如已在 “停止 ”狀態(tài)的則不可自行進入啟動狀態(tài)，確保了機床的安全。另外由于機床計算機內(nèi)的控制程序是 “固化 ”在芯片中的，而零件加工程序是由電池供電保護的，所以，意外斷電或故障時，不會丟失計算機內(nèi)存儲的程序菜單。 機床具有報警裝置及緊急停止按鈕，可防止各種突 發(fā)故障給機床造成損壞。由于軟件的合理設(shè)計，報警可通過顯示器顯示文字及報警號，通過操作面板的指示燈指示；機床根據(jù)情況將報警的處理方式分為三類：對緊急報警實行 “急停 ”；對一般報警實行“進給保持 ”；對操作錯誤只進行 “提示 ”。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 3 機床主傳動設(shè)計 要技術(shù)參數(shù)的確定 機床的主要技術(shù)參數(shù)包括主參數(shù)和基本參數(shù)。主參數(shù)是機床參數(shù)中最主要的，它必須滿足以下要求： a、 直接反映出機床的加工能力和特性； b、 決定其他基本參數(shù)值的大小； c、 作為機床設(shè)計的出發(fā)點； d、 作為用戶選用機床的主要依據(jù)。 對于通用機床（包括專 門化機床），主參數(shù)通常都以機床的最大加工尺寸表示，只有在不適用于用工件最大尺寸表示時，才采用其他尺寸或物理量。如臥式鏜床的主參數(shù)用主軸直徑，拉床用額定拉力等。為了更完整地表示出機床的工作能力和加工范圍，有時在主參數(shù)后面標出另一參數(shù)值，稱為第二主參數(shù)。如最大工件長度、最大跨度、主軸數(shù)和最大加工模數(shù)等。 除主參數(shù)外，機床的主要技術(shù)參數(shù)還包括下列基本參數(shù)： a、 與工件尺寸有關(guān)的參數(shù)； b、 與工、夾、量具標準化有關(guān)的參數(shù)； c、 與機床結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)； 寸參數(shù) 表 3 機床主要尺寸參數(shù)內(nèi)容 與工件主要尺寸有關(guān)的參數(shù) 最大加工尺寸 最大加工直徑或最大工件直徑，最大加工模數(shù)、螺旋角 主軸通孔直徑 最大加工長度或最大工件長度 最大工件安裝尺寸。如工作臺尺寸、主軸端面至工作臺面最大距離、主軸中心線至工作臺面最大距離或立柱間距等 最小工件加工尺寸。如主軸中心線至工作臺面距離、最小車削直徑、最小磨削外徑或孔徑等 部件運動尺寸范圍 刀架、工作臺、主軸箱、橫梁的最大行程 刀架、工作臺、砂輪（導(dǎo)輪）箱或搖臂的最大回轉(zhuǎn)角度 與工、夾、量具標準化有關(guān)的參數(shù) 主軸或尾架套筒的錐孔大小 工件頭架或尾架的頂尖安裝錐度 刀桿斷面尺寸、刀夾最大尺寸、安裝的刀具直徑 工作臺 T 型槽的尺寸和數(shù)目 與機床結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù) 床身或搖臂的導(dǎo)軌寬度 花盤或圓工作臺的直徑 主軸中心線或工作臺面至地面的高度 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 尺寸參數(shù)是表示機床工作范圍的主要尺寸和工、夾、量具的標準化及機床結(jié)構(gòu)有關(guān)的主要參數(shù)。如普通車床橫刀架上最大工件的回轉(zhuǎn)直徑，在相同中心高的情況下，這一尺寸參數(shù)既決定加工長工件的最大直徑，又決定刀架的厚度及其剛性。 機床的主參數(shù)主要決定于工件的尺寸。對于各類通用機床，已在調(diào)查研究各種工件的基礎(chǔ)上制定出了機床的參數(shù) 標準，設(shè)計時應(yīng)該遵照執(zhí)行。專用機床的主參數(shù)則基本上可以根據(jù)工件尺寸決定。 主參數(shù)系列采用優(yōu)先數(shù)系，這樣做有如下好處： （ 1）優(yōu)先數(shù)按等比級數(shù)分級，能在較寬的范圍內(nèi)以較少的品種，經(jīng)濟合理地滿足用戶的需要，即可把產(chǎn)品的品種規(guī)格限制在必需的最少范圍內(nèi)。 （ 2）優(yōu)先數(shù)系具有各種不同公比的系列，因而可以滿足較密和較疏的分級要求。 其他尺寸參數(shù)一般根據(jù)主參數(shù)來確定。但由于機床的使用情況比較復(fù)雜，這些尺寸參數(shù)的確定還有相似分析法和圖解分析法及回歸分析法。由此可以得尺寸參數(shù) 表 4 控臥式車床的主要 尺寸參數(shù) 參數(shù)項目 單位 數(shù)值 床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 60 刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 80 主軸通孔直徑 6 主軸錐孔莫氏 尾架頂尖套錐孔莫氏 最大工件長度 L 50 刀桿截面尺寸 0 20 動參數(shù) 運動參數(shù)包括機床主運動（切削運動）的速度范圍和級數(shù)，進給量范圍和級數(shù)以及輔助運動的速度等，它是由加工表面成形運動的工藝要求所決定的。 主軸極限轉(zhuǎn)速和變速范圍 對于主運動為回轉(zhuǎn)運動的機床，主軸極限轉(zhuǎn)速為： m i n )(1 0 0 0m i nm a xm a x rd m i n )(1 0 0 0m a xm i nm i n rd 式中的 是認為是在機床買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 全部工藝范圍內(nèi)可以用最大切削速度加工時的最大工件直徑，這樣才能得出合理的極限轉(zhuǎn)速值。 （ 1）極限切削速度 據(jù)典型的和可能的 工藝選取極限切削速度要考慮：工序種類、工藝要求、刀具和工件材料等因素。 表 5 允許的切削速度極限參考值 加工條件 硬質(zhì)合金刀具粗加工 80120 硬質(zhì)合金刀具半精加工或精加工 150250 高速鋼刀具低速光刀 10 安裝磨頭附件進行磨削 鉸孔 寬刀加工 車絲杠或蝸輪 選擇極限轉(zhuǎn)速的典型條件為： a最大切削速度按硬質(zhì)合金車刀半精車和精車鋼料來取值考慮較小規(guī)格車床可普遍采用可轉(zhuǎn)位刀片，切速可適當提高，故對主參數(shù)為（最大工件回轉(zhuǎn)直徑）250630車床取 250m/大規(guī)格車床換刀費時取切速小些耐用度可以高些，故 8001000車床取 200m/ b最小切速 考慮兩種情況，即（ a）高速鋼車刀精車絲杠和（ b）高速鋼車刀低速光車盤類零件，故 別?。?a） （ b） 8m/ c最小工件直徑 即使用般取 d最大工件直徑 當 b 中情況（ a）時，即按車削絲杠可能遇到的最大直徑，取 b 中情況（ b）時，按刀架滑板上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 1（對多數(shù)車床 1 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 由上分析得到按典型加工條件選取的數(shù)值如下表所示： 表 6 典型加工條件選取的數(shù)值表 主參數(shù)系列 極限切削速度（ m/ 最大和最小工件直徑（ 變速范圍 最大工件回轉(zhuǎn)直徑（ Rv a） ( b ) （ a） （ b） 250630 250 （ a ） b ）1（ (a) b) 001000 200 （ a ） b ） 5 (a) b) 25 軸轉(zhuǎn)速的確定 （ 1）主軸最高轉(zhuǎn)速根據(jù)分析，用硬質(zhì)合金車刀對小直徑鋼材半精車外圓時，主軸轉(zhuǎn)速為最高 ，按經(jīng)驗，并參考切削用量資料，取 00a x ， k= 則： 1 8 0 m m a x 3 6 m m a i n m 9 9 0 0 0 i nm a xm a x 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 （ 2）主軸最低轉(zhuǎn)速根據(jù)分析，主軸最低轉(zhuǎn)速由以下工序決定： 用高速鋼車刀，對鑄鐵材料的盤形零件粗車端面。按經(jīng)驗，并參切削用量資料，取 5m/最低轉(zhuǎn)速為： m 751 0 0 0 0 0 a xm i nm i n 速范圍及公比 的確定 根據(jù)最高轉(zhuǎn)速與最底轉(zhuǎn)速可初步得出主軸轉(zhuǎn)速范圍 =271990 公比 設(shè)計手冊取標準值得 =據(jù)標準公比及初算表取0r/最高轉(zhuǎn)速 17 =40 =2034r/主軸轉(zhuǎn)速范圍 M i nM a = 足要求。 構(gòu)式與結(jié)構(gòu)網(wǎng)的確定 1）結(jié)構(gòu)式的確立 結(jié)構(gòu)式的方案共有如下幾種： 18=3 3 2 18=2 3 3 18=3 2 3 在上述方案中，三個方案可根據(jù)下述原則比較：從電機到主軸，一般為降速傳動。接近電機處的零件，轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也就較小。如使傳動副較多的傳動組放在接近 電機處，則可使小尺寸的零件多些，而大尺寸的零件可以少些，這樣就節(jié)省省材料，經(jīng)濟上就占優(yōu)勢，且這也符合“前多后少”的原則。從這個角度考慮，以取 18=3 3 2 的方案為好，本次設(shè)計即采用此方案。 根據(jù)設(shè)計要求確定如下結(jié)構(gòu)式： 18 = 3（ 1） 3（ 3） 2（ 9） 基本組 擴一組 擴二組 2）構(gòu)網(wǎng)的擬定 （ 1）傳動副的極限傳動比范圍和傳動組的極限變速范圍 在降速時，為防止被動齒輪的直徑過大而使徑向尺寸太大，常限制最小傳動比 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 1/4。在升速時，為防止產(chǎn)生過大的振動和噪聲，常限制最大傳動比2。 （ 2）基本組和擴大組的排列順序 原則是選擇中間傳動軸變速范圍最小的方案。因為如果各方案同號傳動軸的最高轉(zhuǎn)速相同，則變速范圍小的，最低轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩小，傳動件的尺寸也就小些。 根據(jù)前面求得的公比 =照以上原則，選擇最佳方案， 作結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖如下圖所示： n 1n 2n 3n 4n 5n 6n 7n 8n 9n 10n 11n 12n 13n 14n 15n 16n 17n 18圖 2 車床結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 速圖的擬定 電動機和主軸的轉(zhuǎn)速是已定的，當選定了結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)后，就可分配各傳動組的傳動比，并確定中間軸的轉(zhuǎn)速。再加上定比傳動，就可畫出轉(zhuǎn)速圖。中間軸的轉(zhuǎn)速如果能高一些，傳動件的尺寸也就可以小一些。但是，中間軸如果轉(zhuǎn)速過高，將會引起過大的振動、發(fā)熱和噪聲。因此，要注意限制中間軸的轉(zhuǎn)速，不使過高。 本次設(shè)計所選用的結(jié)構(gòu)式共有三個傳動組，變速機構(gòu)共需 5 根軸，加上電動機軸共 6 根軸，故轉(zhuǎn)速圖上需 6 條豎線；主軸共 18 種轉(zhuǎn)速，電動機軸與軸 1 之間采用定比傳動。轉(zhuǎn)速圖如下圖所示： 圖 3 車床轉(zhuǎn)速圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 動比參數(shù)的確定 （ 1）、電動機與軸 1 傳動副齒輪齒數(shù)的確定 因為銑床不需要正反轉(zhuǎn)，為了便于速度的分配，該傳動副采用定比傳動，其傳動比有速度可求得： i =1142/1440=1/了方便電動機與變速箱在機座內(nèi)的布置，電動機與變速箱的聯(lián)結(jié)采用帶傳動。根據(jù)帶輪的標準，尺寸值定為 112 140 變速箱與主軸箱之間采用帶傳動，為了便于完成轉(zhuǎn)速的要求和速度的分配確定其帶輪的尺寸比為： 172： 200。 為了減少變速箱的軸向尺寸，減少齒輪 數(shù)目，簡化結(jié)構(gòu)，采用一對公用齒輪的傳動系統(tǒng)。因而，兩變速組的傳動比互相牽制，可能會增加徑向尺寸。 （ 2）、軸 1 與軸 2 傳動副齒輪齒數(shù)的確定 根據(jù)轉(zhuǎn)速圖可得，該傳動副的傳動比 i =1/i =1、 i =金屬切削機床 表 8考慮到主軸箱的幾何尺寸，取該傳動副中 30，齒數(shù)和104，則由傳動比可求得該傳動副齒數(shù)比為： 當 i =1/ 46： 58 當 i =1 時 52： 52 當 i = 58： 46 （ 3）、軸 2 與軸 3 傳動副齒輪齒數(shù)的確定 根據(jù)轉(zhuǎn)速圖可得，該傳動副的傳動比 i = i = i 。查金屬切削機床 表 8考慮到主軸箱的幾何尺寸，取該傳動副 22，齒數(shù)和108，則由傳動比可求得： 該傳動副齒數(shù)比為： 2： 66 4： 54 , 6： 42 軸 4 與軸 5 間采用背 輪機構(gòu)，和齒形離合器，傳動比為： 1。 齒數(shù)為： 第一級： 20*65*二級： 30*3： 75*3 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 動系統(tǒng)圖的繪制 根據(jù)計算結(jié)果，用規(guī)定的符號，以適當比例在方格紙上繪出轉(zhuǎn)速圖和主傳動系統(tǒng)圖。 圖 4 控車床主傳動系統(tǒng)圖 動機的選擇 動機的功率計算 按在各種加工情況下較經(jīng)常遇到的最大切削力和最大切削速度 來計算，在車床中，切斷工件的切削力大于外圓車削，因而按用硬質(zhì)合金刀具切斷鋼材時來計算。即： 00126 z 切(1) 式中 主切削力的切向分力 (N) V 切削速度 (m/ 具體計算見下章 )kg f(25p )k g f(F)由查機床設(shè)計手冊得出參數(shù) : P=200 B= 6 f=r 則 z 所以得有效功率為： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 00 4044 10N 切 取m= 則由經(jīng)驗公式可得電動機總功率為： 9NN 動機參數(shù)的選擇 在選擇電動機時，必須使得 據(jù)這個原則，查機械設(shè)計手冊選取 電動機 . 輪傳動的設(shè)計計算 由于直齒圓柱齒輪具有加工和安裝方便、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，而且直齒圓柱齒輪傳動也能滿足設(shè)計要求，所以本次設(shè)計選用漸開線直齒圓柱齒輪傳動；主軸箱中的齒輪用于傳遞動力和運動，它的精度直接與工作的平穩(wěn)性、接觸誤差及噪聲有關(guān)。為了控制噪聲，機床上主傳動齒輪都選 用較高的精度，但考慮到制造成本，本次設(shè)計都選用 6的精度。具體設(shè)計步驟如下： 數(shù)的估算： 按接觸疲勞和彎曲疲勞計算齒輪模數(shù)比較復(fù)雜，而且有些系數(shù)只有在齒輪各參數(shù)都已知道后方可確定，所以只在草圖畫完之后校核用。在畫草圖之前，先估算，再選用標準齒輪模數(shù)。 齒輪彎曲疲勞的估算公式： 32 （式中 N 即為齒輪所傳遞的功率） (2) 齒面點 蝕的估算公式： （式中 N 即為齒輪所傳遞的功率） (3) 其中A 為齒輪中心距。 由中心距 A 及齒數(shù) 21,出模數(shù)： 212 據(jù)估算所得取相近的標準模數(shù)。 前面已求得各軸所傳遞的功率，各軸上齒輪模數(shù)估算如下： 第一對齒輪副 032 3 以，第一對齒輪副傳動的齒輪模數(shù)應(yīng)為 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 22 同理，對各對齒輪的模數(shù)計算從略，最后計算得出最高的模數(shù)為 綜上所述，為了降低成本，機床中各齒輪模數(shù)值應(yīng)盡可能取相同，所以，本次設(shè)計中取各個齒輪模數(shù)均為 m = 輪傳動各軸的軸中心矩計算 根據(jù)漸開線標準直齒圓柱齒輪分度圓直徑計算公式可得各個傳動副中齒輪的分度圓直徑