数控立式车床模块化方案中的主传动系统设计
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Abstract, TO meet the needs Of the scheme design On the NC mOdular Vertical lathe9 the design Of the main driVing system in its primary scheme is specified. KeyWords, machine tOOl; design Of lathe; mOdulariZatiOn; scheme design; primary design
工作台转速为 n计时, 数控立式车床可带动最大 重量工件, 用最大切削力~ 最大转矩进行满功率切 削, 主传动的各零件强度计算也以此转速为准, 有
n计 = U计 / td计 式 中, d计 为计算直径, 对立式车床 d计 = DO / g, DO 为 机 床最大加工直径(m), g 为机床系列公比, 对立式 车床 g = 1. 26; U计 为计算速度( m/min) .
3 主变速箱的机械级数和级比的选择
Rn 是 机 床 要 求 的9 当 R调压 \ R调磁 确 定 后9R机 即 可求出 - 确定 R机 后就可以考虑采用几级机械变速 箱 - 若 R机 为 3 ~ 5 9一般宜采用二级变速箱9用行星 齿轮传动则结构更为紧凑 - 机械级数确定后9就可 根据已确定的电机调磁比选择级比9一般选择机械 级比大于调磁比9而没有必要使机械级比等于调磁 比9这样恒功率段虽出现锯齿形功率下降9但机床电 机功率一般有储备或允许功率降低使用9因此是合 理的 -
第 17 卷第 2 期
湖北工学院学报
2OO2 年 6 月
VOl. 17 NO. 2
JOurnal Of Hubei POlytechnic University
Jun. 2OO2
:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
数控立式车床的工作台转速范围较大, 过去常 采用交流电机拖动, 需配多级机械变速箱, 交流电机 拖动的启~ 制动和调速性能差, 故现在国内外数控立 式车床均采用直流拖动 . 为了提高主传动的刚度和 精度, 缩短传动链, 简化机械结构, 需要合理地设计 主传动系统 .
1 主传动系统分析
数控立式车床的主传动系统由主电机~ 主变速 箱和工作台组成 . 工作台由主电机拖动, 对主电机 有一定的阻力和阻力矩 . 阻力矩与转速之间存在的 关系即为数控立式车床的机械特性 . 阻力矩还与切 削力有关, 低速一般用于粗加工, 阻力矩大; 高速用 于精加工, 阻力矩小, 但切削功率保持不变 . 因此主 传动的负载是一种恒功率负载 .
本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_hubeigxyxb200202043.aspx
[参 考 文 献 ]
[1] 张文桥9胡维刚9钟毅芳 - 数控立式 车 床 模 块 化 方 案 设 计专家系统[J]- 机械与电子91996( 3D , 25 27-
The Main Driving System Design of the Primary Modular Scheme on NC Vertical Lathe
[责任编辑, 徐雄立]
( 上接第 1O5 页D
[参 考 文 献 ]
[1] 机械设计手册编写组 - 机 械 设 计 手 册 [Z]- 北 京, 化 学 工业出版社91992-
The Application of the Flexible Drive in the Mill System of Single-pinion Drives
LIU XiaO-peng19 ZHEN G Xin-j ian19 YIN Yan-f ang19 ZHAN G Wen-giaO2 ( 1 Dep. Of melhcnzlc Engzn. 9 P/}ez PO yzelhnzl Unz:. 9 W/hcn 43OO689 Chznc; 2 1nszzz/ze Of mclhzne TOO s9 W/hcn Pec:y D/zy mclhzne TOO WOTks9 W/hcn 43OO719 ChzncD
[责任编辑, 张培炼]
数控立式车床模块化方案中的主传动系统设计
作者： 作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)：
刘小鹏， 郑新建， 殷燕芳， 张文桥 刘小鹏,郑新建,殷燕芳(湖北工学院机械工程系,湖北,武汉,430068)， 张文桥(武汉重型 机床厂机床研究所,湖北,武汉,430071)
湖北工学院学报 JOURNAL OF HUBEI POLYTECHNIC UNIVERSITY 2002,17(2)
[文章编号] 1OO3-4684( 2OO2) O6-O1O6-O2
数控立式车床模块化方案中的主传动系统设计
刘小鹏1, 郑新建1, 殷燕芳1, 张文桥2
( 1 湖北工学院机械工程系, 湖北 武汉 43OO68; 2 武汉重型机床厂机床研究所, 湖北 武汉 43OO71)
[摘 要] 根据数控立式车床模块化方案设计的要求, 详述了方案设计过程中的主传动系统设计 .
输出, 小于额定转速时可采用恒转矩输出 . 相应地, 从 n计 到最高转速的范围内, 主轴输入功率恒定, 主 电 机满负载运行; 而从 n计 到最低转速的范围内, 只 满足恒转矩输出, 功率则随转速成正比下降, 因此
[收稿日期] 2OO2-O2-25 [作者简介] 刘小鹏( 1956-) , 男, 湖北仙桃人, 湖北工学院副教授, 研究方向, 机械设计与模具设计 .
[关键词] 机床; 车床设计; 模块化; 方案设计; 初始设计
[中图分类号] TH122
[文献标识码], A
为了顺利实现数控立式车床计算机模块化方案
设计, 必须从本质上探讨数控立式车床方案设计的 一般过程及其规律, 以便利用专家系统技术建立相 应的智能求解模型[1]. 基于数控立式车床系列的模 块化设计实践, 本文将从初始总体方案设计的要求 出发, 详述设计过程中主传动系统的设计 .
直流电机通过两种途径调速, 即恒功率调磁调 速和恒转矩调压调速 . 显然, 数控立式车床的主传 动恒功率负载应采用调磁调速 . 由于切削力最大值 为定值, 在低转速时负载功率必然很低, 此时若保持 恒转矩负载将更趋于合理, 因此低速段采用调压调 速较好 . 根据上述分析, 数控立式车床的主传动采 用了调磁调压调速 .
第 17 卷第 2 期
刘小鹏等 数控立式车床模块化方案中的主传动系统设计
1O7
n计 的最佳落点就是调磁调压转换点 - 当主轴转速 为 n计时9主电机以额定转速运行9主电机的调速特 性与机床恒功率恒转矩要求完全相符9主电机功率 得到充分发挥 2- 3 调磁调压范围的确定
利用 n计 确定调磁调压转Hale Waihona Puke Baidu点后9调磁\ 调压范 围的分界点已确定9因此调压调速比为 n计 /nmin 9一 般为 6~ 159电机额定转速高时取大值 - 调磁范围 一般取 2~ 49调磁范围大则电机体积大 - 采用大调 磁范围可配以最少级数的变速箱9提高主传动系统 的刚度和精度 - 调磁调速范围取决于电机的构造9 为简化机械变速箱结构9提高传动齿轮强度9应采用 大调磁电机9并利用电机的最大调磁调速范围 -
2 调速比的分配
主轴调速比范围 Rn 由加工工艺确定 . Rn = R电 R机 = R调磁 R调压 R机
式中, R电 为电机调速比范围, 一般为 2O ~ 5O; R调磁 为电机调磁调速比范围; R调压 为电机调压调速比范 围; R机 为机械变速箱调速比范围 . Rn 一般为 8O ~ 15O, 在 Rn 已定的情况下, 必须合理分配 R调磁~ R调压~ R机. 2. 1 计算工作台转速 n计
WEI Bing9 WANG Wei9 XIA Ming-an ( Dep. Of melhcnzlc Engzn. 9 P/}ez PO yzelhnzl Unz:. 9 W/hcn 43OO689 ChzncD
Abstract, Based On an analysis Of the mill system9sOme prOblems eXisting in the mill system are pOinted Out 9and the applicatiOn Of the f leXible driVe in the mill system Of single-piniOn driVes is a main cOncern in this paper. KeyWords, mill system Of single-piniOn driVes; f leXible driVe; idle gear
计算转速取决于工艺水平, 取得过大则电机功 率大, 机床笨重; 取得过小则效率太低 . 对于数控立 式车床, 国内外一般取 U计为( 3O~ 4O) m/min. 2. 2 计算转速的最佳落点
直流电机的额定转速是调磁调压转换点的转
速, 且主轴在这个转换点处亦对应地有一个转速 . 电机从额定转速到最高转速的转速段内均可恒功率
参考文献(1条)
1.张文桥;胡维刚;钟毅芳 数控立车模块化方案设计专家系统[期刊论文]-机械与电子 1996(04)
本文读者也读过(10条) 1. 芮执元.郭俊锋.冯瑞成.剡昌锋.RUI Zhi-yuan.GUO Jun-feng.FENG Rui-cheng.YAN Chang-feng 基于 Pro/ENGINEER的虚拟装配过程仿真[期刊论文]-甘肃科学学报2005,17(4) 2. 邹品文 某型产品实验器设计[学位论文]2005 3. 刘凤利.李辉.LIU Feng-li.LI Hui 机床主传动系统优化设计[期刊论文]-河北理工学院学报2001,23(1) 4. 程俊峰.沈精虎 基于虚拟装配的机构设计[期刊论文]-机械制造2008,46(3) 5. 钱学军.刘婷.Qian Xuejun.Liu Ting 一种数控车床虚拟加工系统实现方法[期刊论文]-现代制造工程 2006(12) 6. 张在梅.殷晨波.ZHANG Zai-mei.YIN Chen-bo 基于Pro/E的龙门架物料提升机设计[期刊论文]-中国制造业信 息化2006,35(15) 7. 李清.Li Qing NC40A经济型数据车床主传动的变频调速改造设计[期刊论文]-机械管理开发2006(2) 8. 黄国权.李逢俊.HUANG Guo-quan.LI Feng-jun 机床主传动系统计算机辅助设计[期刊论文]-应用科技 2000,27(10) 9. 庞林.Pang Lin 轧钢机齿轮座人字齿轮轴可靠性分析[期刊论文]-冶金设备2008(3) 10. 吴宏刚.毛君.WU Hong-gang.MAO Jun 基于Pro/E的悬臂式掘进机后支撑的虚拟装配设计[期刊论文]-煤矿机 械2008,29(11)
工作台转速为 n计时, 数控立式车床可带动最大 重量工件, 用最大切削力~ 最大转矩进行满功率切 削, 主传动的各零件强度计算也以此转速为准, 有
n计 = U计 / td计 式 中, d计 为计算直径, 对立式车床 d计 = DO / g, DO 为 机 床最大加工直径(m), g 为机床系列公比, 对立式 车床 g = 1. 26; U计 为计算速度( m/min) .
3 主变速箱的机械级数和级比的选择
Rn 是 机 床 要 求 的9 当 R调压 \ R调磁 确 定 后9R机 即 可求出 - 确定 R机 后就可以考虑采用几级机械变速 箱 - 若 R机 为 3 ~ 5 9一般宜采用二级变速箱9用行星 齿轮传动则结构更为紧凑 - 机械级数确定后9就可 根据已确定的电机调磁比选择级比9一般选择机械 级比大于调磁比9而没有必要使机械级比等于调磁 比9这样恒功率段虽出现锯齿形功率下降9但机床电 机功率一般有储备或允许功率降低使用9因此是合 理的 -
第 17 卷第 2 期
湖北工学院学报
2OO2 年 6 月
VOl. 17 NO. 2
JOurnal Of Hubei POlytechnic University
Jun. 2OO2
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数控立式车床的工作台转速范围较大, 过去常 采用交流电机拖动, 需配多级机械变速箱, 交流电机 拖动的启~ 制动和调速性能差, 故现在国内外数控立 式车床均采用直流拖动 . 为了提高主传动的刚度和 精度, 缩短传动链, 简化机械结构, 需要合理地设计 主传动系统 .
1 主传动系统分析
数控立式车床的主传动系统由主电机~ 主变速 箱和工作台组成 . 工作台由主电机拖动, 对主电机 有一定的阻力和阻力矩 . 阻力矩与转速之间存在的 关系即为数控立式车床的机械特性 . 阻力矩还与切 削力有关, 低速一般用于粗加工, 阻力矩大; 高速用 于精加工, 阻力矩小, 但切削功率保持不变 . 因此主 传动的负载是一种恒功率负载 .
本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_hubeigxyxb200202043.aspx
[参 考 文 献 ]
[1] 张文桥9胡维刚9钟毅芳 - 数控立式 车 床 模 块 化 方 案 设 计专家系统[J]- 机械与电子91996( 3D , 25 27-
The Main Driving System Design of the Primary Modular Scheme on NC Vertical Lathe
[责任编辑, 徐雄立]
( 上接第 1O5 页D
[参 考 文 献 ]
[1] 机械设计手册编写组 - 机 械 设 计 手 册 [Z]- 北 京, 化 学 工业出版社91992-
The Application of the Flexible Drive in the Mill System of Single-pinion Drives
LIU XiaO-peng19 ZHEN G Xin-j ian19 YIN Yan-f ang19 ZHAN G Wen-giaO2 ( 1 Dep. Of melhcnzlc Engzn. 9 P/}ez PO yzelhnzl Unz:. 9 W/hcn 43OO689 Chznc; 2 1nszzz/ze Of mclhzne TOO s9 W/hcn Pec:y D/zy mclhzne TOO WOTks9 W/hcn 43OO719 ChzncD
[责任编辑, 张培炼]
数控立式车床模块化方案中的主传动系统设计
作者： 作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)：
刘小鹏， 郑新建， 殷燕芳， 张文桥 刘小鹏,郑新建,殷燕芳(湖北工学院机械工程系,湖北,武汉,430068)， 张文桥(武汉重型 机床厂机床研究所,湖北,武汉,430071)
湖北工学院学报 JOURNAL OF HUBEI POLYTECHNIC UNIVERSITY 2002,17(2)
[文章编号] 1OO3-4684( 2OO2) O6-O1O6-O2
数控立式车床模块化方案中的主传动系统设计
刘小鹏1, 郑新建1, 殷燕芳1, 张文桥2
( 1 湖北工学院机械工程系, 湖北 武汉 43OO68; 2 武汉重型机床厂机床研究所, 湖北 武汉 43OO71)
[摘 要] 根据数控立式车床模块化方案设计的要求, 详述了方案设计过程中的主传动系统设计 .
输出, 小于额定转速时可采用恒转矩输出 . 相应地, 从 n计 到最高转速的范围内, 主轴输入功率恒定, 主 电 机满负载运行; 而从 n计 到最低转速的范围内, 只 满足恒转矩输出, 功率则随转速成正比下降, 因此
[收稿日期] 2OO2-O2-25 [作者简介] 刘小鹏( 1956-) , 男, 湖北仙桃人, 湖北工学院副教授, 研究方向, 机械设计与模具设计 .
[关键词] 机床; 车床设计; 模块化; 方案设计; 初始设计
[中图分类号] TH122
[文献标识码], A
为了顺利实现数控立式车床计算机模块化方案
设计, 必须从本质上探讨数控立式车床方案设计的 一般过程及其规律, 以便利用专家系统技术建立相 应的智能求解模型[1]. 基于数控立式车床系列的模 块化设计实践, 本文将从初始总体方案设计的要求 出发, 详述设计过程中主传动系统的设计 .
直流电机通过两种途径调速, 即恒功率调磁调 速和恒转矩调压调速 . 显然, 数控立式车床的主传 动恒功率负载应采用调磁调速 . 由于切削力最大值 为定值, 在低转速时负载功率必然很低, 此时若保持 恒转矩负载将更趋于合理, 因此低速段采用调压调 速较好 . 根据上述分析, 数控立式车床的主传动采 用了调磁调压调速 .
第 17 卷第 2 期
刘小鹏等 数控立式车床模块化方案中的主传动系统设计
1O7
n计 的最佳落点就是调磁调压转换点 - 当主轴转速 为 n计时9主电机以额定转速运行9主电机的调速特 性与机床恒功率恒转矩要求完全相符9主电机功率 得到充分发挥 2- 3 调磁调压范围的确定
利用 n计 确定调磁调压转Hale Waihona Puke Baidu点后9调磁\ 调压范 围的分界点已确定9因此调压调速比为 n计 /nmin 9一 般为 6~ 159电机额定转速高时取大值 - 调磁范围 一般取 2~ 49调磁范围大则电机体积大 - 采用大调 磁范围可配以最少级数的变速箱9提高主传动系统 的刚度和精度 - 调磁调速范围取决于电机的构造9 为简化机械变速箱结构9提高传动齿轮强度9应采用 大调磁电机9并利用电机的最大调磁调速范围 -
2 调速比的分配
主轴调速比范围 Rn 由加工工艺确定 . Rn = R电 R机 = R调磁 R调压 R机
式中, R电 为电机调速比范围, 一般为 2O ~ 5O; R调磁 为电机调磁调速比范围; R调压 为电机调压调速比范 围; R机 为机械变速箱调速比范围 . Rn 一般为 8O ~ 15O, 在 Rn 已定的情况下, 必须合理分配 R调磁~ R调压~ R机. 2. 1 计算工作台转速 n计
WEI Bing9 WANG Wei9 XIA Ming-an ( Dep. Of melhcnzlc Engzn. 9 P/}ez PO yzelhnzl Unz:. 9 W/hcn 43OO689 ChzncD
Abstract, Based On an analysis Of the mill system9sOme prOblems eXisting in the mill system are pOinted Out 9and the applicatiOn Of the f leXible driVe in the mill system Of single-piniOn driVes is a main cOncern in this paper. KeyWords, mill system Of single-piniOn driVes; f leXible driVe; idle gear
计算转速取决于工艺水平, 取得过大则电机功 率大, 机床笨重; 取得过小则效率太低 . 对于数控立 式车床, 国内外一般取 U计为( 3O~ 4O) m/min. 2. 2 计算转速的最佳落点
直流电机的额定转速是调磁调压转换点的转
速, 且主轴在这个转换点处亦对应地有一个转速 . 电机从额定转速到最高转速的转速段内均可恒功率
参考文献(1条)
1.张文桥;胡维刚;钟毅芳 数控立车模块化方案设计专家系统[期刊论文]-机械与电子 1996(04)
本文读者也读过(10条) 1. 芮执元.郭俊锋.冯瑞成.剡昌锋.RUI Zhi-yuan.GUO Jun-feng.FENG Rui-cheng.YAN Chang-feng 基于 Pro/ENGINEER的虚拟装配过程仿真[期刊论文]-甘肃科学学报2005,17(4) 2. 邹品文 某型产品实验器设计[学位论文]2005 3. 刘凤利.李辉.LIU Feng-li.LI Hui 机床主传动系统优化设计[期刊论文]-河北理工学院学报2001,23(1) 4. 程俊峰.沈精虎 基于虚拟装配的机构设计[期刊论文]-机械制造2008,46(3) 5. 钱学军.刘婷.Qian Xuejun.Liu Ting 一种数控车床虚拟加工系统实现方法[期刊论文]-现代制造工程 2006(12) 6. 张在梅.殷晨波.ZHANG Zai-mei.YIN Chen-bo 基于Pro/E的龙门架物料提升机设计[期刊论文]-中国制造业信 息化2006,35(15) 7. 李清.Li Qing NC40A经济型数据车床主传动的变频调速改造设计[期刊论文]-机械管理开发2006(2) 8. 黄国权.李逢俊.HUANG Guo-quan.LI Feng-jun 机床主传动系统计算机辅助设计[期刊论文]-应用科技 2000,27(10) 9. 庞林.Pang Lin 轧钢机齿轮座人字齿轮轴可靠性分析[期刊论文]-冶金设备2008(3) 10. 吴宏刚.毛君.WU Hong-gang.MAO Jun 基于Pro/E的悬臂式掘进机后支撑的虚拟装配设计[期刊论文]-煤矿机 械2008,29(11)