数控车床主传动系统的设计.

无锡职业技术学院毕业设计说明书

数控车床主转动系统的设计

目录

第一章引言 (1)

第二章设计方案论证与拟定 (2)

2.1 总体方案的论证 (2)

2.2 总体方案的拟定 (2)

2.3 主传动系统总体方案图及传动原理 (2)

第三章设计计算说明 (5)

3.1 主运动设计 (5)

3.1.1 参数的确定 (5)

3.1.2 传动设计 (6)

3.1.3 转速图的拟定 (8)

3.1.4 带轮直径和齿轮齿数的确定·······错误!未定义书签。

3.1.5 传动件的设计·············错误!未定义书签。

3.2 纵向进给运动设计 (38)

3.2.1 滚珠丝杆副的选择 (38)

3.2.2 驱动电机的选用 (42)

结论 (47)

小结 (48)

致谢 (49)

参考文献 (50)

第一章引言

当前的世界已进入信息时代，科技进步日新月异。生产领域和高科技领域中的竞争日益加剧，产品技术进步、更新换代的步伐不断加快。现在单件小批量生产的零件已占到机械加工总量的80%以上，而且要求零件的质量更高、精度更高，形状也日趋复杂化，这是摆在机床工业面前的一个突出问题。为了解决复杂、精密、单件小批量以及形状多变的零件加工问题，一种新型的机床——数字控制(Numerical control)机床的产生也就是必然的了。

此次设计是数控机床主传动系统的设计，其中包括机床的主运动设计，纵向进给运动设计，还包括齿轮模数计算及校核，主轴刚度的校核等。

第二章总体方案论证与拟定

2.1 总体方案的论证

数控车床是基于数字控制的，它与普通车床不同，因此数控车床机械结构上应具有以下特点：

1．由于大多数数控车床采用了高性能的主轴，因此，数控机床的机械传动结构得到了简化。

2．为了适应数控车床连续地自动化加工，数控车床机械结构，具有较高的动态刚度，阻尼精度及耐磨性，热变形较小。

3．更多地采用高效传动部件，如滚动丝杆副等。CNC装置是数控车床的核心，用于实现输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储，数据的变换，插补运算以及实现各种控制功能。

2.2 总体方案的拟定

1．根据设计所给出的条件，主运动部分z=18级，即传动方案的选择采用有级变速最高

ψ=。

转速是2000r/min，最低转速是40r/min， 1.26

2．纵向进给是一套独立的传动链，它们由步进电机，齿轮副，丝杆螺母副组成，它的传动比应满足机床所要求的。

3．为了保证进给传动精度和平稳性，选用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杆螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙。齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构。

4．采用滚珠丝杆螺母副可以减少导轨间的摩擦阻力，便于工作台实现精确和微量移动，且润滑方法简单。

2.3主传动系统总体方案图及传动原理

1.数控车床主传动系统图

数控车床的主传动系统见图2.1。整个主传动系统主要由主运动传动链和纵向进给传动链组成。

图2.1 总的传动系统图

2.传动原理

主轴部件是机床实现旋转运动的执行件，结构如图2.2所示，其工作原理如下：

交流主轴电动机通过带轮15把运动传给主轴7。主轴有前后2个支承。前支承由一个圆锥孔双列圆柱滚子轴承11和一对角接触球轴承10组成，轴承11用来承受径向载荷，两个角接触球轴承一个大口向外（朝向主轴前端），另一个大口向里（朝向主轴后端），用来承受双向的轴向载荷和径向载荷。前支承轴的间隙用螺母8来支撑。螺钉12用来防止螺母8回松。主轴的后支承为圆锥孔双列圆柱滚子轴承14，轴承间隙由螺母1和6来调整。螺钉17和13是防止螺母1和6回松的。主轴的支承形式为前端定位，主轴受热膨胀向后伸长。前后支承所用圆锥孔双列圆柱滚子轴承的支承刚性好，允许的极限转速高。前支承中的角接触球轴承能承受较大的轴向载荷，且允许的极限转速高。主轴所采用的支承结构适宜低速大载荷的需

要。主轴的运动经过同步带轮16和3以及同步带2带动脉冲编码器4，使其与主轴同速运转。脉冲编码器用螺钉5固定在主轴箱体9上。

图2.2 主轴部件

第三章 设计计算说明

3.1 主运动设计

3.1.1 参数的确定

一. 了解车床的基本情况和特点---车床的规格系列和类型

1. 通用机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。本次设计中的车床是普通型车床，其品种，用途，性能和结构都是普通型车床所共有的，在此就不作出详细的解释和说明了。

2.车床的主参数（规格尺寸）和基本参数（GB1582-79，JB/Z143-79）：

最大的工件回转直径D （mm ）是400；刀架上最大工件回转直径D1大于或等于200；主轴通孔直径d 要大于或等于36；主轴头号（JB2521-79）是6；最大工件长度L 是750～2000；主轴转速范围是：32～1600；级数范围是：18；纵向进给量mm/r0.03～2.5；主电机功率（kw ）是5.5～10。

二. 参数确定的步骤和方法

(

)

(

)

mm

lEI

b l b F y 916

716

2

322

2

3

22

1max 1064.0104.2105345.1104.2474

54247427.1939-⨯=⨯⨯=

⨯-⨯⨯=-=

γω ……………… 3.101

mm

y x ma x N 9

2

max 211062.0-⨯=+=ωωω ……………… 3.102

mm

y N 9

991081.11069.01019.1---⨯=⨯+⨯= ………… 3.103

根据表选用

[]mm

y mm L

y N 0885.00885.05

.4420002.00002.0≤=⨯=≤………………………… 3.104