CK6163型数控车床主传动系统设计
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n=150～300r/min n=80～150r/min n=32～63r/min
最后综合地分析比较计算和调查所得的结果，对主轴的最高转速，计算结 果为 1010r/min，调查结果 900r/min，根据用户需要并留有发展余地，取所设 计机床的主轴最高转速为 1000r/min，最低转速为 32r/min。 1.2.2 主轴转速级数的确定 1.2.2.1 主轴转速数列公比φ CK6163 数控车床适中、小型通用机床，取φ =1.26 1.2.2.2 主轴转速的级数 ([2] P 39 )
n 1000 lg max lg nmin lg Rn 32 1 16 1 Z= = +1= lg 1.26 lgφ lgφ
1.3 动力参数 主电动机功率的确定： 1.3.1 计算法 负荷切削规范 规范名称 CK6163 数控 车床最大扭 矩试验 加工方法 车外圆 工作条件
([2] P 41 )
n min =
1000 Vmin 1000 7 =32 r/min ([2] P 35 ) d max 3.14 70
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Ck6163 型数控车床主传动系统设计
访问若干个使用Φ 630 数控车床的使用部门，了解并统计了这些机床的主 轴转速如下： 加工轴类零件 加工盘形零件 机修工作 车大导程螺纹
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Ck6163 型数控车床主传动系统设计
离 器，可直接传动主轴，得到 4 级高速；若经背轮机构，可得到 4 级低速，它的 结构式为 8=Z 2 ³Z 1 ³Z 4 ， 背轮机构作为第二扩大组， 其得 8 级转速。 如前计算， 主轴转速为 16 级，故采用增加一个变速组传动系统来扩大变速范围和变速级 数。本题采用增加一个变速组的传动系统，传动数为 2，作为最后一个扩大组， 则 其 结 构 式 为 Z=16= Z 2 ³ Z1 ³ Z 4 ³ Z 8 。 最 后 扩 大 组 的 变 速 范 围
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Ck6163 型数控车床主传动系统设计
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Ck6163 型数控车床主传动系统设计
第2章
运动设计
2.1 设计原则
① 在满足一定转速范围、技术条件下，传动链尽可能短和简单； ② 传动平稳、振动小、噪声低、效率高； ③ 功率和扭矩满足使用要求； ④ 适应主轴精度和刚度要求； ⑤ 操作方便、轻巧、结构简单、工艺性好； ⑥ 必须考虑制动装置； ⑦ 必须考虑良好的润滑。
dn 3.14 260 125 102 m / min ([2] P 35 ) 1000 1000
主切削力 Fc = F a p f 200 5 0.5 500kgf （查表，用硬质合金刀具加工中碳钢料时， F=200 kgf / mm2 , 加工铸铁时 F=180 kgf / mm2 ， P c =
刀具条件
切削用量 主轴转速 n=125r/min 背吃刀量 ap=6mm 进给量 f=0.5mm/r
材 料 45 号 材料 YT15 钢 ， 直 径 前角γ =6° 260mm
后角α =6°～8° 主偏角φ =45° 倾角λ =3° 刀尖半径 r=1mm
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Ck6163 型数控车床主传动系统设计
切削速度 V=
2.3 变速形式
采用滑移齿轮有级变速传动方式，其优点是齿轮传动结构可靠，工艺成熟 ，变速方便。缺点是噪声较大，高速时更为严重。
2.4 确定主传动系统方案及运动设计计算，并绘制转速图
2.4.1 主传动采用分离传动 即分为变速箱和主轴箱两部分。主轴箱在上，变速箱在下。下面的变速箱 有 2³2=4 级变速， 作为第一扩大组和基本组。上面的主轴箱采用了背轮机构和 增加变速组的传动系统。变速箱与主轴箱之间用皮带传动。若接合主轴内齿轮
2.2 传动方式
根据设计原则，考虑数控车床的加工特点，本机传动方式采取分离传动， 即把主轴组件与变速传动部分两者分开形成一个主轴箱和一个变速箱。有如下 优点：变速箱工作中产生的振动和热量不直接传给主轴，因而减少了主轴的振 动和热变形，提高了加工精度。主轴箱内齿轮可大为减少，故主轴箱的振动、 噪声和热量都减少了。高速时可由皮带传动直接带动主轴旋转，缩短传动链， 从而运动平稳，精度、效率均提高；低速时，经背轮机构传动主轴，可获得较 大的扭矩，以满足粗加工的需要。缺点是多增加了箱体，使加工和装配工时增 加。因而，提高了制造成本。
1.2 运动参数
1.2.1 主轴极限转速的确定 1.2.1.1 计算 n max 根据分析，用硬质合金车刀对小直径钢材精车外圆时，主轴转速最高，据 经验，并参考切削用量资料，取 Vmax=200m/min,取 R=0.5，Rd=0.2，则
d max =R²D=0.5³630=315mm
([2] P 35 )
Ck6163 型数控车床主传动系统设计
第 1 章、机床的主要参数的确定
1.1 尺寸参数
1.1.1 主参数 床身最大工件回转直径 1.1.2 基本参数 刀架上最大工件回转直径 主轴通孔直径 主轴头号 B 型 主轴前端孔锥度 装刀基面至主轴中心距离 最大工件长度 Φ 320 Φ 80 B 型 11 号 公制 100 号 h=36mm 1500mm (选自 GB1582-79.JB/Z143-79) Φ 630mm([1] P 224 )
FcV 600 102 10kw ([2] P 43 ), 机床电机功率 P 6120 6120
m
≥
Pc
m
10 11.76 ~ 14.28kw ）([2] P 44 ),其中 Fc 主切削力，F—单位面积 0.7 ~ 0.85
的切削力 1.3.2 调查研究法 参照普通车床 CW6163B 主电机 Pm =11kw，考虑数控车床加工特点和生产实 际情况，故选用 CK6163 数控车床主电机功率为 Pm =13kw。
35
d min =Rd²d max =0.2³315=63mm ([2] P ) n max =
1000 Vmax 1000 200 =1010r/min ([2] P 35 ) 3.14 63 d min
1.2.1.2 计算 n min 根据分析，用高速钢车刀粗车合金钢材料的梯形螺纹（丝杆） ，主轴转速 最低。根据调查，Φ 630mm 数控车床加工丝杆的最大直径为 70mm。根据经验， 并参考切削用量资料，取 V min =7m/min，则：
最后综合地分析比较计算和调查所得的结果，对主轴的最高转速，计算结 果为 1010r/min，调查结果 900r/min，根据用户需要并留有发展余地，取所设 计机床的主轴最高转速为 1000r/min，最低转速为 32r/min。 1.2.2 主轴转速级数的确定 1.2.2.1 主轴转速数列公比φ CK6163 数控车床适中、小型通用机床，取φ =1.26 1.2.2.2 主轴转速的级数 ([2] P 39 )
n 1000 lg max lg nmin lg Rn 32 1 16 1 Z= = +1= lg 1.26 lgφ lgφ
1.3 动力参数 主电动机功率的确定： 1.3.1 计算法 负荷切削规范 规范名称 CK6163 数控 车床最大扭 矩试验 加工方法 车外圆 工作条件
([2] P 41 )
n min =
1000 Vmin 1000 7 =32 r/min ([2] P 35 ) d max 3.14 70
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Ck6163 型数控车床主传动系统设计
访问若干个使用Φ 630 数控车床的使用部门，了解并统计了这些机床的主 轴转速如下： 加工轴类零件 加工盘形零件 机修工作 车大导程螺纹
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Ck6163 型数控车床主传动系统设计
离 器，可直接传动主轴，得到 4 级高速；若经背轮机构，可得到 4 级低速，它的 结构式为 8=Z 2 ³Z 1 ³Z 4 ， 背轮机构作为第二扩大组， 其得 8 级转速。 如前计算， 主轴转速为 16 级，故采用增加一个变速组传动系统来扩大变速范围和变速级 数。本题采用增加一个变速组的传动系统，传动数为 2，作为最后一个扩大组， 则 其 结 构 式 为 Z=16= Z 2 ³ Z1 ³ Z 4 ³ Z 8 。 最 后 扩 大 组 的 变 速 范 围
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Ck6163 型数控车床主传动系统设计
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第2章
运动设计
2.1 设计原则
① 在满足一定转速范围、技术条件下，传动链尽可能短和简单； ② 传动平稳、振动小、噪声低、效率高； ③ 功率和扭矩满足使用要求； ④ 适应主轴精度和刚度要求； ⑤ 操作方便、轻巧、结构简单、工艺性好； ⑥ 必须考虑制动装置； ⑦ 必须考虑良好的润滑。
dn 3.14 260 125 102 m / min ([2] P 35 ) 1000 1000
主切削力 Fc = F a p f 200 5 0.5 500kgf （查表，用硬质合金刀具加工中碳钢料时， F=200 kgf / mm2 , 加工铸铁时 F=180 kgf / mm2 ， P c =
刀具条件
切削用量 主轴转速 n=125r/min 背吃刀量 ap=6mm 进给量 f=0.5mm/r
材 料 45 号 材料 YT15 钢 ， 直 径 前角γ =6° 260mm
后角α =6°～8° 主偏角φ =45° 倾角λ =3° 刀尖半径 r=1mm
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Ck6163 型数控车床主传动系统设计
切削速度 V=
2.3 变速形式
采用滑移齿轮有级变速传动方式，其优点是齿轮传动结构可靠，工艺成熟 ，变速方便。缺点是噪声较大，高速时更为严重。
2.4 确定主传动系统方案及运动设计计算，并绘制转速图
2.4.1 主传动采用分离传动 即分为变速箱和主轴箱两部分。主轴箱在上，变速箱在下。下面的变速箱 有 2³2=4 级变速， 作为第一扩大组和基本组。上面的主轴箱采用了背轮机构和 增加变速组的传动系统。变速箱与主轴箱之间用皮带传动。若接合主轴内齿轮
2.2 传动方式
根据设计原则，考虑数控车床的加工特点，本机传动方式采取分离传动， 即把主轴组件与变速传动部分两者分开形成一个主轴箱和一个变速箱。有如下 优点：变速箱工作中产生的振动和热量不直接传给主轴，因而减少了主轴的振 动和热变形，提高了加工精度。主轴箱内齿轮可大为减少，故主轴箱的振动、 噪声和热量都减少了。高速时可由皮带传动直接带动主轴旋转，缩短传动链， 从而运动平稳，精度、效率均提高；低速时，经背轮机构传动主轴，可获得较 大的扭矩，以满足粗加工的需要。缺点是多增加了箱体，使加工和装配工时增 加。因而，提高了制造成本。
1.2 运动参数
1.2.1 主轴极限转速的确定 1.2.1.1 计算 n max 根据分析，用硬质合金车刀对小直径钢材精车外圆时，主轴转速最高，据 经验，并参考切削用量资料，取 Vmax=200m/min,取 R=0.5，Rd=0.2，则
d max =R²D=0.5³630=315mm
([2] P 35 )
Ck6163 型数控车床主传动系统设计
第 1 章、机床的主要参数的确定
1.1 尺寸参数
1.1.1 主参数 床身最大工件回转直径 1.1.2 基本参数 刀架上最大工件回转直径 主轴通孔直径 主轴头号 B 型 主轴前端孔锥度 装刀基面至主轴中心距离 最大工件长度 Φ 320 Φ 80 B 型 11 号 公制 100 号 h=36mm 1500mm (选自 GB1582-79.JB/Z143-79) Φ 630mm([1] P 224 )
FcV 600 102 10kw ([2] P 43 ), 机床电机功率 P 6120 6120
m
≥
Pc
m
10 11.76 ~ 14.28kw ）([2] P 44 ),其中 Fc 主切削力，F—单位面积 0.7 ~ 0.85
的切削力 1.3.2 调查研究法 参照普通车床 CW6163B 主电机 Pm =11kw，考虑数控车床加工特点和生产实 际情况，故选用 CK6163 数控车床主电机功率为 Pm =13kw。
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d min =Rd²d max =0.2³315=63mm ([2] P ) n max =
1000 Vmax 1000 200 =1010r/min ([2] P 35 ) 3.14 63 d min
1.2.1.2 计算 n min 根据分析，用高速钢车刀粗车合金钢材料的梯形螺纹（丝杆） ，主轴转速 最低。根据调查，Φ 630mm 数控车床加工丝杆的最大直径为 70mm。根据经验， 并参考切削用量资料，取 V min =7m/min，则：