数控车床主传动系统设计
摘要
主要是数控车床的主传动系统分析与设计。这类主传动系统的设计也可以用于对普通车床的改造，以适应当前我国机床工业发展现状，具有一定的经济效益和社会效益。
设计主要包括根据一些原始数据结合实际条件和情况对车床一些参数进行拟定，在根据拟定的参数，进行传动方案的比较，确定传动方案。然计算个传动副的传动比及齿轮齿数，在估算齿轮模数和各轴的轴径，并对齿轮和轴的强度、刚度进行校核。除此之外，还有电动机的选择，液压卡盘的设计与选择。如电磁离合器的选择等，从而完成对整个主传动系统的设计。
关键词：数控车床；主传动系统；设计
Abstract
CNC lathe is mainly the main transmission system analysis and design. The design of these main drive system can also be used for the transformation of ordinary lathe in order to adapt to the current development status of China machine tool industry, with a certain economic and social benefits.
Design includes some of the original data in accordance with actual conditions and circumstances of some parameters on the lathe be prepared, in accordance with the development of parameters for comparison of transmission scheme to determine the transmission scheme. However, calculation of a transmission gear ratio and vice gear teeth, gear module in the estimate and the axis of the shaft, and gear and shaft strength, stiffness check. In addition, there is the choice of motor, hydraulic chuck design and selection. Such as the choice of the electromagnetic clutch in order to complete the design of the main drive system.
Keywords:CNC; lathe main drive system; design
目录
1 引言 (1)
第2章主传动系统的设计 (3)
2.1.拟定传动方案 (3)
2.1.1选择电机 (5)
2.1.2计算各轴计算转速、功率和转矩 (8)
2.1.3转速图 (9)
2.1.4传动图 (9)
2.2轴系部件的结构设计 (10)
2.2.1I轴结构设计 (10)
2.2.2II轴结构设计 (14)
2.3主轴结构设计 (27)
2.4绘制主传动系统总装图 (30)
3.液压卡盘的设计 (32)
3.1机床夹具的功能和应满足的要求 (32)
3.1.1机床夹具的功能 (32)
3.1.2机床夹具应满足的要求 (32)
3.2机床夹具的类型和组成 (32)
3.2.1机床夹具的类型 (32)
3.2.2机床夹具的基本组成 (33)
3.3卡盘夹紧机构的设计 (33)
3.3.1夹紧机构设计应满足的要求 (33)
3.3.2卡盘夹紧机构的选用 (33)
3.4液压卡盘系统总装图 (34)
4 结论 (35)
参考文献 (36)
致谢 (37)
1 引言
而相对于传统机床，数控机床有以下明显的优越性：
（1）可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。 （2）可以实现加工的柔性自动化，从而效率比传统机床提高3～7倍。 （3）加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。 （4）可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。
（5）拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，可实现长时间无人看管加工。
因此，采用数控机床，可以降低工人的劳动强度，节省劳动力（一个人可以看管多台机床），减少工装，缩短新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应。 此外，机床数控化还是推行FMC （柔性制造单元）、FMS （柔性制造系统）以及CIMS （计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。
经济型数控车床大多数是不能自动变速的，全功能数控车床的主传动系统大多采用无级变速。目前，无级变速系统主要有变频主轴系统和伺服主轴系统两种，一般采用直流或交流主轴电机，通过带传动带动主轴旋转，或通过带传动和主轴箱内的减速齿轮带动主轴旋转。由于主轴电机调速范围广，又可无级调速，使得主轴箱的结构大为简化。
工件最大回转直径:400mm φ;最大加工直径:280mm φ 横向最大行程(X 轴):180mm ,纵向最大行程(Z 轴):650mm 最大车削长度:500mm ;X,Z 轴的最小设定单位为:0.001mm 主轴最大/最小转速:100200R = 4000/45/min r 快速进给速度:纵向:15/min m ,横向:8/min m
课题的主要内容包括主轴传动系统的设计、液压卡盘的设计安装。
经济型数控车床大多数是不能自动变速的，全功能数控车床的主传动系统大多采用无级变速。目前，无级变速系统主要有变频主轴系统和伺服主轴系统两种，一般采用直流或
交流主轴电机，通过带传动带动主轴旋转，或通过带传动和主轴箱内的减速齿轮带动主轴旋转。由于主轴电机调速范围广，又可无级调速，使得主轴箱的结构大为简化。
2 主传动系统的设计
2.1. 拟定传动方案
数控机床需要自动换刀、自动变速；且在切削不同直径的阶梯轴，曲线螺旋面和端面时，需要切削直径的变化,主轴必须通过自动变速，以维持切削速度基本恒定。这些自动变速又是无级变速，以利于在一定的调速范围内选择理想的切削速度，这样有利于提高加工精度，又有利于提高切削效率。无级调速有机械、液压和电气等多种形式，数控机床一般采用由直流或交流调速电动机作为驱动源的电气无级变速。由于数控机床的主运动的调速范围较大，单靠调速电机无法满足这么大的调速范围，另一方面调速电机的功率扭矩特性也难于直接与机床的功率和转矩要求相匹配。因此，数控机床主传动变速系统常常在无级变速电机之后串联机械有级变速传动，以满足机床要求的调速范围和转矩特性。
为简化主轴箱结构，本方案仅采用二级机械变速机构，运动方案如图2.1：
有级变速的自动变换方法一般有液压和电磁离合器两种。
液压变速机构是通过液压缸、活塞杆带动拨叉推动滑移齿轮移动来实现变速，双联滑移齿轮用一个液压缸，而三联滑移齿轮则必须使用两个液压缸（差动油缸）实现三位移动。液压拨叉变速是一种有效的方法，工作平稳，易实现自动化。但变速时必须主轴停车后才能进行，另外，它增加了数控机床的复杂性，而且必须将数控装置送来的电信号转换成电磁阀的机械动作，然后再将压力油分配到相应的液压缸，因而增加了变速的中间环节，带来了更多的不可靠因素。
图2.1 主轴传动电磁离合器图
电磁离合器是应用电磁效应接通或切断运动的元件，由于它便于实现自动操作，并有现成的系列产品可供选用，因而它已成为自动装置中常用的操作元件。电磁离合器用于数控机床的主传动时，能简化变速机构，操作方便。通过若干个安装在各传动轴上的离合器的吸合和分离的不同组合来改变齿轮的传动路线，实现主轴的变速。电磁离合器一般分为摩擦片式和牙嵌式。
选择主轴驱动系统将在价格与性能之间找出一种理想的折衷。表2.1简要给出了用户所期望的主轴驱动系统的性能。下面将对各种交流主轴系统进行对比、分析
表2.1 理想主轴驱动系统性能
感应电机交流主轴驱动系统是当前商用主轴驱动系统的主流，其功率范围从零点几个kW 到上百kW ，广泛地应用于各种数控机床上。
经过对比分析本设计中决定采用FANU ci α系列交流主轴电机。ci α系列是高速、高精、高效的伺服系统，可实现机床的高速、高精控制，并使机床更紧凑。
2.1.1 选择电机
(1)根据机械的负载特性和生产工艺对电动机的启动、制动、反转、调速等要求，选择电动机类型。
(2)根据负载转矩、转速变化范围和启动频繁程度等要求，考虑电动机的温升限制、过载能力额启动转矩，选择电动机功率，并确定冷却通风方式。所选电动机功率应留有余量，负荷率一般取0.8～0.9。
(3)根据使用场所的环境条件，如温度、湿度、灰尘、雨水、瓦斯以及腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护措施，选择电动机的结构型式。
(4)根据企业的电网电压标准和对功率因素的要求，确定电动机的电压等级和类型。 (5)根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程的要求，以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机额定转速。
此外，还要考虑节能、可靠性、供货情况、价格、维护等等因素。
（6）由于不同的机床要求不同的主轴输出性能(旋转速度，输出功率，动态刚度，振动抑制等)，因此，主轴选用标准与实际使用需要是紧密相关的。
（7）选择电动机容量就是合理确定电动机的额定功率。决定电动机功率时要考虑电动机的发热、过载能力和起动能力三方面因素，但一般情况下电动机容量主要由运行发热条件而定。电动机发热与其工作情况有关。但对于载荷不变或变化不大，且在常温下连续运转的电动机（如本课题中的电动机），只要其所需输出功率不超过其额定功率，工作时就不会过热，可不进行发热计算，本设计中电机容量按以下步骤确定。
（8）确定主轴切削力
确定主轴材料为45号钢，淬硬处理（淬火及低温回火），硬度为44HRC ，单位切削力为
2270/m 公斤(0.3/s mm r =).
切削用量范围：90105/min
150.10.5/r m t mm
s mm s
=-=-=-
主切削力Fz ：Pz Pz
X Y Fz VPz Pz rPz nPz Pz Fz C t S K K K K K ?=
料 (2.1) 取 167, 1.0,0.75
1.09, 1.08
1.3, 1.05,0.9
Fz Fz Fz Fz z VFz nFz VFz C X Y K K K K K ?========料F
切深t 取5mm ，进给量取0.3/mm r 。
切削功率：102606120
105/min,
489.5105
8.3976120
Fz v Fz v
P Kw
v m P Kw
==?=?=
= 切削切削切削速度
（9）确定电机输出动率Pd
d P P η
=
切削
传动装置的总效率
1213ηηηηη
= (2.2) 其中，1η―圆柱直齿轮传动效率，查得3η＝0.98；；
2η―Ⅱ轴轴承效率，查得
2η＝0.99×0.99＝0.98；
3η―Ⅲ轴（主轴）轴承效率，查得
4η＝0.99×0.99＝0.98。
由此，η＝0.98×0.98×0.98×0.98=0.922。
故，8.397
9.1070.922d P Kw =
=
（10）选择电动机额定功率
ed
P
如前所述，电动机功率应留有余量，负荷率一般取0.8～0.9，所以电动机额定功率选取为11Kw 。
（11）电动机电压和转速的选择
小功率电动机一般选为380V 电压。所以本电机的电压可选为380V 。 同一类型、功率相同的电动机具有多种转速。一般而言，转速高的电动机，其尺寸和重量小，价格较低，但会使传动装置的总传动比、结构尺寸和重量增加。选用转速低的电动机则情况相反。要综合考虑电机性能、价格、车床性能要求等因素来选择。
本课题中数控机床的主轴的转速范围要求为35/min 4000/min r r -。由于只有一根中间 传动轴，传动链较短，因此变速级数较少，故对电动机恒功率变速范围以及整个变速范围要求较高。I 轴上齿轮传动比确定为
12/1
i =，II 轴上两对直齿轮的传动比分别为
29/16
i =，
318/7
i = 。所以两条传动链中，高速传动链传动比12i=i i =2/19/16=9/8
??，低速传动链传动
比
13i=i i =2/118/7=36/7
??。由此可得电机的转速范围:
max min n 40009/8=4500r/min , n 3536/7=180r/min
≥?≤?
（12）确定电机的型号
由前面信息，可选取FANUC 交流电机，型号为12/6000c i α。这种电机转动非常平稳，采用160,000,000/rev 的超高分辨率位置编码器，通过线圈切换可实现电机的高速、高加速控制，作为α系列的后续产品，具有更先进的节能效果。电机参数如下表所示：
表2.2 电机参数
机座长为465mm ，电机轴径为48mm ，轴伸为110mm ，中心高132mm 。 2.1.2 计算各轴计算转速、功率和转矩
（1）各轴计算转速
首先估算主轴的计算转速，由于采用的是无级调速，所以采用以下的公式： 0.30.3
m a x 3m i n 4000
(
)35()145/min 35
n n r n ==?=； (2.3)
然后通过传动比计算传动轴和电机轴的计算转速，
23314518/7372.9/min 373/min n n i r r =?=?=≈
1213732746/min n n i r =?=?=
上式中i 、 1i 、'i 的意义如前所述。 （2）各轴输入功率
I P =ed P ＝11Kw
II P ＝12I P ηη??110.980.9810.6Kw =??= (2.4)
III P ＝41214110.9810.2I P Kw ηηηη???=?=
上式中，1η、2η、3η的意义如前所述。 （3）各轴输入转矩
1955011/746140.82T N m =?= 2955010.6/373271.39T N m
=?=
3955010.2/145671.79T N m =?=
将以上计算结果整理后列于表2.2，供以后计算选择，供以后计算使用：
表2.3 各轴的传动参数
2.1.3 转速图
由电机的转速范围(包括恒功率变速范围)和各轴传动比,作数控车床的转速图,见图2-2.
图2.2 转速图
2.1.4传动图
初定数控车床的传动图,如图2-3.
图2.3传动图
2.2轴系部件的结构设计
2.2.1 I 轴结构设计
I 轴上的零件主要是齿轮1。一端用凸台定位,另一端用紧定螺钉定位。 （a ）选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数 根据选定的传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动.
（1）本次设计属于金属切削机床类,一般齿轮传动,故选用6级精度.
（2）材料选择.选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质)硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS.
（3）选小齿轮齿数
135,
z =大齿轮齿数
223570
z =?=
（b ）按齿面接触强度设计 由设计计算公式(10-9a)进行试算,即
1t d ≥确定公式内的各计算数值
（1）试选载荷系数3.1=t K （2）计算小齿轮传递的转矩
由上文可知为140.82N m
（3）选取齿宽系数5.0=d φ
（4）查得材料的弹性影响系数2
/18.189MPa Z E =
（5）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限;6001lim MPa H =σ大齿轮的接触疲劳强度极限MPa H 5502lim =σ; （6）计算应力循环次数
91199
26060746150000 2.24102.2410/2 1.1210h N n jL N ==???=?=?=? (2.6)
（7）查得接触疲劳寿命系数
120.90;0.95
HN HN K K ==
（8）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1，得
1lim1
12lim22[]0.90600540[]0.95550528HN H H HN H H K MPa MPa S K MPa MPa
S σσσ
σ=
=?===?= (2.7)
（c ）计算
（1）小齿轮分度圆直径
1t
d ，代入[
H σ]中较小的值
1 2.3296.047d t mm
≥== (2.8)
（2）计算圆周速度v
11
3.1496.047746
3.75/601000
601000t d n v m s
π??=
=
=?? (2.9)
（3）计算齿宽b
10.596.04748.024d t b d mm
φ==?= (2.10)
（4）计算齿宽与齿高之比/b h 模数
11/96.047/35 2.744t t m d z mm mm
=== (2.11)
齿高
2.25 2.25 2.744 6.175t h m mm
==?= (2.12)
/48.024/6.1757.78b h == (2.13) （5）计算载荷系数
根据 3.75/v m s =，6级精度，查得动载系数 1.07
v K =；
直齿轮，假设/100/A t K F b N mm
<。查得
1.2
H F K K αα==；
查得使用系数
1.25
A K =；
查得6级精度，小齿轮悬臂支承时，
2231.110.18(1 6.7)0.1510H d d K b
βφφ-=+++? (2.14)
将数据代入得 2231.110.18(1 6.70.5)0.50.151044.001 1.237
H K β-=++??+??=； (2.15)
由
/7.78, 1.237
H b h K β==，得
1.18
F K β=；故载荷系数
1.25 1.07 1.2 1.237 1.985
A V H H K K K K K αβ==???= (2.16)
（6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，得
1196.047110.60d d mm
=== (2.17)
（7）计算模数m
11/110.60/35 3.16m d z mm
=== (2.18)
（d ）按齿根弯曲强度设计 得弯曲强度的设计公式为
m ≥
（e ）确定公式内的各计算数值
（1）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1500FE MPa σ=；大齿轮的弯曲疲劳强度极限
2380FE MPa σ=；
（2）查得弯曲疲劳寿命系数
10.82
FN K =
（3）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得
1110.82500
[]292.861.4FN FE F K MPa S σσ?=
== (2.20)
（4）计算载荷系数K
1.25 1.07 1.2 1.18 1.894
A V F F K K K K K αβ==???= (2.21)
（5）查取齿形系数 查得
1 2.45
Fa Y =；
2 2.24
Fa Y =。
（6）查取应力校正系数 查得
1 1.65
Sa Y =；
2 1.75
Sa Y =。
（7）计算大小齿轮的[]Fa Sa
F Y Y σ并加以比较
111 2.45 1.65
0.01380[]292.86Fa Sa F Y Y σ?== (2.22) 222 2.24 1.75
0.01699[]230.71Fa Sa F Y Y σ?==
大齿轮的数值大。 （f ）设计计算
2.46m mm ≥=
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲疲劳强度算
得的模数 2.46并就近圆整为标准值 2.5m mm =，按接触强度算得的分度圆直径
1110.60d mm
=，算出小齿轮齿数
1110.60/2.544z == 大齿轮齿数2124488
z uz ==?=
这样设计出的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。
几何尺寸计算 （1）计算分度圆直径
1144 2.5110d z m mm mm
==?= 2288 2.5220d z m mm mm
==?=
（2）计算中心距
12()/2(110220)/2165a d d mm
=+=+=
（3）计算齿轮宽度
10.511055d b d mm
φ==?=
取
2155,60B mm B mm
==。
（4）验算
5
1122 1.407102558110t T F N N
d ??===
1.252558/58.14/100/55A t K F N mm N mm N mm b ?==<，合适。
2.2.2 II 轴结构设计 （1）轴的支承形式
该轴不受或只受极小的轴向力，而右端所受径向力矩明显高于左端，故左端选用深沟球轴承，而右端选用一对角接触球轴承背靠背安装，如图所示：
图2.4 中间轴的支承形式
（2）轴上零件的轴向定位
II 轴上的主要零件主要有三对直齿圆柱齿轮及其中两直齿圆柱齿轮对应的电磁离合器。滚子轴承的左端靠在端盖上，右端用轴肩定位。与电机轴上齿轮相啮合的齿轮左
端用圆螺母固定,右端用轴肩定位.另外两齿轮所对应的电磁离合器位于它们中间，相互紧靠，两齿轮的另两端用螺钉锁紧挡圈定位。轴右端的轴承左边利用轴肩定位，右端用一摔油盘（有套筒的作用）和圆螺母进行定位。
轴的选材和最小直径
min
d 得确定
轴的材料选择为：45号钢（调质处理）。 轴的最小尺寸，
min d A ≥
式中，
A 由表15－3，可取得110，故
min 11033.6d mm ≥=
取
min
d ＝35mm 。由于min
d 取值较计算值大的多，所以不用再按弯扭合成强度条件计算和
进行疲劳强度校合。
轴的零件图如图2-5.
图2.5 中间轴零件图
齿轮的设计
齿轮1和2的直径相差较大，对齿轮1（小齿轮）在模数和选材及热处理方面要求较高，所以首先进行该对齿轮的设计。
1.选定齿轮的精度等级和材料，初选齿数
①本数控机床的运行速度较高，精度等级选择6级精度；
②小齿轮材料选择为40r c ，调质后表面淬火，硬度为280HBS ；大齿轮材料选择为45钢，调制后表面淬火，硬度为240HBS 。 ③小齿轮齿数初选为
1
z ＝24，
2
z ＝
1z 3
i ＝2418/762?=
2.按齿面接触强度进行设计 按式试算，
1t d ≥确定公式内的各计算值： ①初选载荷系数Kt ＝1.6； ②计算小齿轮传递的转矩
由前文可知小齿轮传递的转矩为271.39; ③可选定齿宽系数
d φ＝0.4；
④查得材料的弹性影响系数E
Z ＝189.8
1/2
a
MP ；
⑤按齿面接触硬度查得小齿轮的接触疲劳强度
lim1
H σ＝650MPa ；大齿轮的接触疲劳强度
lim 2
H σ＝600MPa ；
⑥两齿轮的设计寿命为50000h ，由式10－13，计算应力循环次数
9
116060373150000 1.11910n N n jL ==???=?
98
21/ 1.119107/18 4.35210N N i ==??=? ⑦查得接触疲劳寿命系数
1
HN K =0.9,
2
HN K =0.95;
⑧计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%,安全系数s ＝1。
1
[]H σ=
1lim1
HN H K S σ=0.9×650/1＝585MPa
2
[]H σ=
2lim 2
HN H K S
σ=0.95×600/1=570MPa
将以上参数代入公式进行计算
①试算小齿轮分度圆直径d1t ，代入[H-]中较小的值
1127.85t d mm
≥=
②计算圆周速度v
11
4
3.14127.85373
/ 2.50/601000610t d n v m s m s π??=
=
=??
③计算齿宽
10.4127.8551.14d t b d mm mm
φ=?=?=
④计算齿宽与齿高之比 齿轮模数11/127.85/24 5.327t t m d z mm mm
===
齿高
2.25 2.25 5.32711.986t h m mm mm
==?=
/51.14/11.986 4.27b h == ⑤计算载荷系数K 查得动载系数 1.06
V K =；
查得
1.2
H F K K αα==;
查得使用系数
A
K ＝1.25；
小齿轮精度为6级，相对支撑作对称分布。
H K β23d 1.110.180.1510b
φ-=++?
31.110.180.151051.14 1.15-=???+??=22（1+0.60.4）0.4
摘要 本论文针对目前国内外数控车床的现状、发展动态和发展方向及其在现代工业中的重要作用，运用液压元件的基本理论，对其主关键结构液压系统箱进行了原理分析和优化设。根据设计的实际需要，对车床液压系统开展研究，并对液压系统的结构元件和液压控制系统的结构进行了优化设计。并介绍了一种在三爪卡盘上加装摆动式液压缸和平面螺旋机构的螺旋摆动式液压缸增力机构的结构。叙述了主要的设计步骤和参数的确定。 关键词：数控车床液压油泵液压油缸液压控制阀三爪卡盘性能分析参数优化设计 G RADUATE D ESIGN (T HESIS) 设计(论文)题目：数控机床液压系统设计 指导教师：李洪奎 I
Abstract The present paper in view of the present domestic and foreign numerical control lathe present situation, the development tendency and the development direction and in the modern industry vital role, the utilization hydraulic unit basic theory, has carried on the static analysis and the optimized design to its important structure lathe bed, then achieved the instruction designs and enhances the numerical control lathe technical performance the goal. According to the design actual need, the method of hydraulics systems used in the actual project the related theory and the realization principle has carried on the elaboration, and has carried on the lathe bed champing and drive module design as well as the optimized design. The research process mainly divides into hydraulic system analysis and hydraulic control of the optimization designs, obtained the lathe bed static stress and the strain, and has carried on the optimized design to the lathe bed structure, has carried on a more scientific appraisal to the product. Key word：Numerical control lathe ;Hydraulic pumps ;Hydraulic cylinders ;control valves;performance analysis ;Optimized design II
数控机床主传动系统 第一节概述 1、对主传动系统的要求 (1)调速范围 :多用途、通用性大的机床要求主轴的调速范围大，低速大转矩功能，较高的速度，如车削加工中心。 (2)热变形: 电动机、主轴及传动件都是热源。低温升、小的热变形是对主传动系统要求的重要指标。 (3)主轴的旋转精度和运动精度: 主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件下测量主轴前端和距离前端300mm处的径向圆跳动和端面圆跳动值。主轴在工作速度旋转时测量上述的两项精度称为运动精度。数控机床要求有高的旋转精度和运动精度。 (4)主轴的静刚度和抗振性: 数控机床加工精度较高，主轴的转速又很高，因此对主轴的静刚度和抗振性要求较高。主轴的轴颈尺寸、轴承类型及配置方式，轴承预紧量大小，主轴组件的质量分布是否均匀及主轴组件的阻尼等对主轴组件的静刚度和抗振性都会产生影响。 (5)主轴组件的耐磨性: 主轴组件必须有足够的耐磨性，使之能够长期保持良好的精度。 2、主轴变速方式 (1).无级变速 (2)(分段无级变速 :1)带有变速齿轮的主传动2)通过带传动的主传动3)用两个电动机分别驱动主轴 (3)(液压拨叉变速机构在带有齿轮传动的主传动系统中，齿轮的换挡主要靠液压拨耳来完成 3、主轴部件
主轴部件是机床的一个关键部件，它包括主轴的支承、安装在主轴上的传动零件等。 机床的主轴部件满足的要求:主轴的回转精度、部件的结构刚度和抗振性、运转温度和热稳定性以及部件的耐磨性和精度保持能力等。 对于数控机床尤其是自动换刀数控机床，为了实现刀具在主轴上的自动装卸与夹持，还必须有刀具的自动夹紧装置、主轴准停装置和主轴孔的清理装置等结构。 (1)、主轴端部的结构形状 主轴端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，在设计要求上，应能保证定位准确、安装可靠、联接牢固、装卸方便，并能传递足够的转矩 主轴为空心，前端有莫氏锥度孔，用以安装顶尖或心轴。 1)莫氏锥度是一个锥度的国际标准，用于静配合以精确定位。锥度很小，利用摩擦力可以传递一定的扭矩，方便拆卸。莫氏锥度又分为长锥和短锥,长锥多用于主动机床的主轴孔,短锥用于机床附件和机床连接孔, (2)主轴部件的支承 机床主轴带着刀具或夹具在支承中作回转运动，应能传递切削转矩承受切削抗力，并保证必要的旋转精度。机床主轴多采用滚动轴承作为支承，对于精度要求高的主轴则采用动压或静压滑动轴承作为支承。 (3)滚动轴承的精度 主轴部件所用滚动轴承的精度有高级E、精密级D、特精级C和超精级B。前支承的精度一般比后支承的精度高一级，也可以用相同的精度等级。普通精度的机床通常前支承取C、D级，后支承用D、E级。特高精度的机床前后支承均用B级精度液体静压轴承和动压轴承主要应用在主轴高转速、高回转精度的场合，对于要求更高转速的主轴，可以采用空气静压轴承，这种轴承达每分钟几万转的转速，有非常高的回转精度。 (4)(主轴滚动轴承的预紧
1 引言 1.1毕业设计的背景及目的 制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国或地区经济的实力，科技水平，生活水准和国防实力。国际市场的竞争归根到底是各国制造生产能力及机械制造装备的竞争。 随着机械制造生产模式的演变,对机械制造装备提出了不同的要求.在50年代“刚性”生产模式下，通过提高效率，自动化程度,进行单一或少品种的大批量生产，以“规模经济”实现降低成本和提高质量的目的。在70年代主要通过改善生产过程管理来进一步提高产品质量和降低成本。在80年代，较多地采用数控机床，机器人，柔性制造单元和系统等高技术的集成来满足产品个性化和多样化的要求，以满足社会各消费群体的不同要求。从90年代开始，为了对世界生产进行快速响应，逐步实现社会制造资源的快速集成，要求机械制造装备的柔性化程度更高,采用拟实制造和快速成形制造技术[1]。 工业发达国家都非常注重机械制造业的发展，为了用先进技术和工艺装备制造业，机械制造装备工业得到先发展。对比之下，我国目前机械制造业的装备水平还比较落后，表现在大部分工厂的机械制造装备基本上是通用机床加专用工艺装备，数控机床在机械制造装备中的比重还非常低，导致“刚性”强,更新产品速度慢，生产批量不宜太小，生产品种不宜过多；自动化程度基本上还是“一个工人，一把刀，一台机床”，导致劳动生产率低下，产品质量不稳定。因此，要缩小我国同工业发达国家的差距,我们必须在机械制造装备方面大下功夫，其中最重要的一个方面就是增加数控机床在机械制造装备中的比重[1]。 通过这次毕业设计，可以达到以下目的：1，培养综合运用专业基础知识和专业技能来解决工程实际问题的能力；2，强化工程实践能力和意识,提高本人综合素质和创新能力；3，使本人受到从事本专业工程技术和科学研究工作的基本训练,提高工程绘图、计算、数据处理、外文资料文献阅读、使用计算机、使用文献资和手册、文字表达等各方面的能力；4，培养正确的设计思想和工程经济观点，理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度以及积极向上的团队合作精神。
新疆工程学院机械工程系毕业设计（论文）任务书 学生姓名专业班级机电一体化09-11（1）班设计(论文)题目数控机床主传动系统及主轴设计 接受任务日期2012年2月29日完成任务日期2012年4月9日指导教师指导教师单位机械工程系 设 计(论文)内容目标 培养学生综合应用所学的基本理论，基础知识和基本技能进行科学研究能力的初步训练；培养和提高学生分析问题，解决问题能力。通过毕业设计，使学生对学过的基础理论和专业知识进行一次全面地系统地回顾和总结。通过对具体题目的分析和设计，使理论与实践结合，巩固和发展所学理论知识，掌握正确的思维方法和基本技能。 设计(论文)要求 1．论文格式要正确。 2．题目要求：设计题目尽可能选择与生产、实验室建设等任务相结合的实际题目，完成一个真实的小型课题或大课题中的一个完整的部分。 3．设计要求学生整个课题由学生独立完成。 4．学生在写论文期间至少要和指导老师见面5次以上并且和指导教师随时联系，以便掌握最新论文的书写情况。 论文指导记录 2012年3月1号早上9：30-12：00在教室和XX老师确定题目。2012年3月6日早上10：00-12:00在教室确定论文大纲与大纲审核。2012年3月13日早上10:00-12：00在教室确定论文格式。 2012年3月20日早上9：30-12:00在教室对论文一次修改。 2012年3月27日早上9：30-12:00在教室对论文二次修改。 2012年4月6日早上9：30-12：30在教室对论文三次修改。 2012年4月9日早上9:30-12：00在教室老师对论文进行总评。 参考资料[1]成大先.机械设计手册-轴承[M].化学工业出版社 2004.1 [2]濮良贵纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社 2006.5 [3]李晓沛张琳娜赵凤霞. 简明公差标准应用手册[M].上海科学技术出版社 2005.5 [4]文怀兴夏田.数控机床设计实践指南[M].化学工业出版社 2008.1 [5][日]刚野修一(著). 杨晓辉白彦华(译) .机械公式应用手册[M].科学出版社 2004
液压传动系统三级项目 ——机床液压传动系统 学院： 班级： 成员： 指导教师： 日期：2012年6月22日
一、液压传动系统概述 液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动技术广泛应用于现代机床生产中，我们以数控车床为例，介绍液压传动系统在机床中的应用。 现代数控机床在实现整机的全自动化控制中，除数控系统外，还需要配备液压传动装置来辅助实现整机的自动运行功能。液压传动装置由于使用工作压力高的油性介质，因此机构输出力大，机械机构紧凑，动作平稳可靠，易于调节，噪声较小。 液压传动系统在数控机床中具有如下辅助功能： （1）自动换刀所需的动作。如机械手的伸、缩、回转和摆动及刀具的松开和夹紧动作。 （2）机床运动部件的运动、制动和离合器的控制、齿轮拨叉挂档等。 二、设计机床液压传动系统的依据 （1）机床的总体布局和工艺要求，包括采用液压传动所完成的机床运动种类、机械设计时提出可能用的液压执行元件的种类和型号、执行元件的位置及其空间的尺寸范围、要求的自动化程度等。 （2）机床的工作循环、执行机构的运动方式（移动、转动或摆动），以及完成的工作范围。 （3）液压执行元件的运动速度、调速范围、工作行程、载荷性质和变化范围。（4）机床各部件的动作顺序和互锁要求，以及各部件的工作环境与占地面积等。（5）液压系统的工作性能，如工作平稳性、可靠性、换向精度、停留时间和冲出量等方面的要求。 （6）其它要求，如污染、腐蚀性、易燃性以及液压装置的质量、外形尺寸和经
济性等。 三、设计液压传动系统的步骤 1、明确对液压传动系统的工作要求，是设计液压传动系统的依据，由使用部门以技术任务书的形式提出。 2、拟定液压传动系统图。（1）根据工作部件的运动形式，合理地选择液压执行元件；（2）根据工作部件的性能要求和动作顺序，列出可能实现的各种基本回路。此时应注意选择合适的调速方案、速度换接方案，确定安全措施和卸荷措施，保证自动工作循环的完成和顺序动作和可靠。 液压传动方案拟定后，应按国家标准规定的图形符号绘制正式原理图。图中应标注出各液压元件的型号规格，还应有执行元件的动作循环图和电气元件的动作循环表，同时要列出标准（或通用）元件及辅助元件一览表。 3、绘制液压系统工作图，编制技术文件。 四、设计液压传动系统时应注意问题 1、在组合基本回路时，要注意防止回路间相互干扰，保证正常的工作循环。 2、提高系统的工作效率，防止系统过热。例如功率小，可用节流调速系统；功率大，最好用容积调速系统；经常停车制动，应使泵能够及时地卸荷；在每一工作循环中耗油率差别很大的系统，应考虑用蓄能器或压力补偿变量泵等效率高的回路。 3、防止液压冲击，对于高压大流量的系统，应考虑用液压换向阀代替电磁换向阀，减慢换向速度；采用蓄能器或增设缓冲回路，消除液压冲击。 4、系统在满足工作循环和生产率的前提下，应力求简单，系统越复杂，产生故障的机会就越多。系统要安全可靠，对于做垂直运动提升重物的执行元件应设有平衡回路；对有严格顺序动作要求的执行元件应采用行程控制的顺序动作回路。此外，还应具有互锁装置和一些安全措施。 5、尽量做到标准化、系列化设计，减少专用件设计。 五、数控车床液压系统的原理图
数控车床液压系统设计 【摘要】本论文针对目前国内外数控车床的现状、发展动态和发展方向及其在现代工业中的重要作用，运用液压元件的基本理论，对其主关键结构液压系统箱进行了原理分析和优化设计。 根据设计的实际需要，对车床液压系统开展研究，并进行了主油箱液压动力站、静压油箱液压动力站及液压卡盘的设计以及优化设计。 并对液压系统的结构元件和液压控制系统的结构进行了优化设计。 【关键词】数控车床、液压油泵、液压油缸、液压控制阀、性能分析、优化设计【ABSTRACT】The present paper in view of the present domestic and foreign numerical control lathe present situation, the development tendency and the development direction and in the modern industry vital role, the utilization hydraulic unit basic theory, has carried on the static analysis and the optimized design to its important structure lathe bed, then achieved the instruction designs and enhances the numerical control lathe technical performance the goal. According to the design actual need, to the lathe bed development research, the method of hydraulics systems used in the actual project the related theory and the realization principle has carried on the elaboration, and has carried on the lathe bed champing and drive module design as well as the optimized design. The research process mainly divides into hydraulic system analysis and hydraulic control of the optimization designs, analyzed the hydraulic tool to use hydraulic power station and hydraulic systems, obtained the lathe bed static stress and the strain, and has carried on the optimized design to the lathe bed structure, has carried on a more scientific appraisal to the product. 【Key word】Numerical control lathe 、Hydraulic pumps 、Hydraulic cylinders 、control valves、performance analysis 、Optimized design
毕业设计（论文）任务书 指导老师 课题名称CA6150车床主轴箱设计学生姓名 专业班级数控班
目录 1、概述 2、主运动的方案选择与主运动的设计 3、确定齿轮齿数 4、选择电动机 5、皮带轮的设计计算 6、传动装置的运动和运动参数的计算 7、主轴调速系统的选择计算 8、主轴刚度的校核 一、概述 主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应具有一定的转速（速度）和一定的变速范围，以便采用不同材料的
刀具，加工不同的材料，不同尺寸，不同要求的工件，并能方便的实现运动的开停，变速，换向和制动等。 数控机床主传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件，它与普通机床的主传动系统相比在结构上比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担，剩去了复杂的齿轮变速机构，有些只有二级或三级齿轮变速系统用以扩大电动机无级调速的范围。 1.1数控机床主传动系统的特点 与普通机床比较，数控机床主传动系统具有下列特点。 4转速高、功率大。它能使数控机床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。 5变速范围宽。数控机床的主传动系统有较宽的调速范围，一般Ra>100，以保证加工时能选用合理的切 削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面 质量。 6主轴变速迅速可靠，数控机床的变速是按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的 要求。由于直流和交流主轴电动机的调速系统日趋 完善，所以不仅能够方便地实现宽范围无级变速， 而且减少了中间传递环节，提高了变速控制的可靠 性。 7主轴组件的耐磨性高，使传动系统具有良好的精度保持性。凡有机械摩擦的部位，如轴承、锥孔等都 有足够的硬度，轴承处还有良好的润滑。 1.2 主传动系统的设计要求 ①主轴具有一定的转速和足够的转速范围、转速级数， 能够实现运动的开停、变速、换向和制动，以满足 机床的运动要求。 ②主电机具有足够的功率，全部机构和元件具有足够 的强度和刚度，以满足机床的动力要求。 ③主传动的有关结构，特别是主轴组件要有足够高的
情境二复杂机械的液压传动 任务1 数控车床的液压传动 一、结构与工作情况 1、结构 数控车床是一台现代机械加工设备，主要用于回转型零件的加工。外形图： 图4-1 数控车床外形图 结构图： 图4－2 数控车床结构 1－床体2－光电阅读机3－机床操作台4－数控系统 操作面板5－倾斜导轨6－刀盘7－防护门8－尾架 9－排屑装置 二、液压传动系统 1、传动系统图：
图4－3 数控车床液压系统 1－液压泵2－溢流阀3、8－二位 二通换向阀4－三位五通换向阀5 －液压缸6、7－调速阀 该系统的需完成的工作循环为：快速空程运动→慢速工作进给→更慢速工作进给→快退→停止。 3、系统中的基本回路 （1）换向回路由三位五通电磁换向阀4等组成的换向回路，使液压缸5能够前进、后退和停止运动。 （2）差动联接回路由二位二通电磁换向阀3和三位五通电磁换向阀4等组成的差动联接快速回路，阀3通电使液压缸5形成差动联接，以实现刀具的快速运动。 （3）出口节流调速回路由调速阀6和7等元件组成出口节流调速回路，用于调节液压缸的工作进给速度。 （4）串联调速二次调速进给回路由调速阀6实现液压缸5的慢速进给，由调速阀7实现液压缸5的更慢速进给。必须指出，调速阀7的流量应小于调速阀6的的调节流量，否则得不到更慢速进给速度。 （5）速度换接回路由二位二通阀8等元件组成速度换接回路。当二位二
通阀8通电时，由调速阀6实现慢速进给，当二位二通阀8断电时，由调速阀7实现更慢速进给。 （6）卸荷回路由三位五通电磁换向阀4的M型中位机能卸荷。 4、实现：“快进→慢进→更慢进→快退→原位停止”工作循环的油路情况 （1）快进1YA和3YA通电，液压缸5实现差动联接，因活塞杆固定，液压缸5快速向左运动。 进油路：泵1→阀4左位→液压缸5左腔。 回油路：液压缸5右腔→阀4左位→阀3下位→液压缸5左腔。 （2）慢速进给1YA和4YA通电，因调速阀6在回油路上，所以称为出口节流调速回路。 进油路：泵1→阀4左位→液压缸5左腔（液压缸5慢速向左运动）。 回油路：液压缸5右腔→阀4左位→精过滤器→调速阀6→阀8右位→油箱。 （3）更慢速进给：1YA通电，回油经过调速阀6、7，因而液压缸5获得更慢速进给。 进油路：泵1→阀4左位→液压缸5左腔（液压缸5更慢速向左运动）。 回油路：液压缸5右腔→阀4左位→精过滤器→调速阀6→调速阀7→油箱。 （4）快退2YA通电，阀4换向，液压缸5快速向右退回。 进油路：泵1→阀4右位→液压缸5右腔（液压缸5快速向右运动）。 回油路：液压缸5左腔→阀4右位→油箱。 （5）停止电磁铁均断电，液压缸5停止运动。其油路情况是：泵1→阀4中位（M型机能）→油箱。 5、回路特点 （1）液压缸快带前进，采用差动联接回路来实现，可以选用小流量泵，使能量利用更为经济合理。 （2）采用出口节流调速形式，在回路上能够背压，不仅可以提高运动的平稳性，防止负载突然消失，引起民液压缸突进，而且具有承受反向负载的能力。 （3）采用“定量泵－调速阀”式调速回路，速度刚性较好，调速范围也大；但存在溢流损失和节流损失、功率损耗大等缺点。 （4）采用调速阀串联实现更慢速进给。由于两阀均处于工作状态，速度换接时液压缸不前冲现象，换接平稳性好。 （5）采用电磁换向阀实现两种工作进给速度的换接，工作可靠，便于实现远程控制，但换接平稳性差。 三、换向阀 (一)换向阀的分类及图形符号 换向阀又叫方向阀，其功用是根据控制要求改变换向阀口的通断来达到改变液压油流动的方向。 按阀的操纵方式不同，换向阀可分为手动、机动、电磁动、液动、电液动换向阀，其操纵符号如图4－4所示。 按阀芯位置数不同，换向阀可分为二位、三位、四位和多位换向阀；按阀体上主油路进、出油口数目不同，又可分为二通、三通、四通、五通等。换向阀位各通的符号、相应的结构原理见表4-1。
数控车床液压系统的设计 完成日期： 指导教师签字： 评阅教师签字： 答辩小组组长签字： 答辩小组成员签字：
摘要 液压传动在发展现代工程机械的过程中扮演着越来越重要的角色，数控车床中很多地方也用到液压传动系统，例如装卡装置和尾座顶紧装置等。 数控车床液压尾座在液压系统执行机构的驱动下进行工作，其工作时主要实现尾座的顶紧和加紧过程。设计尾座的液压回路主要有液压缸、调速阀、电磁阀、单向阀、溢流阀等组成，并充分考虑液压系统的优缺点，设计绘制出液压系统原理图，选择合适的液压缸，计算出液压泵的参数，然后根据这些选择合适的油箱、阀、油管和过滤器，最后再经过精确验算来完设计出一个完整的液压系统。 关键词：数控车床；尾座；液压系统；液压缸
Abstract Hydraulic transmission in the process of development of modern engineering machinery plays a more and more important role, many places are also used in CNC lathe hydraulic transmission system, such as card device with and tailstock device, etc. Hydraulic tailstock of nc machine tool hydraulic system work under the actuator drive, to achieve the top of the tailstock and tightening process, design of hydraulic tailstock main hydraulic cylinder, speed regulating valve, solenoid valve, check valve, relief valve of hydraulic circuits, fully consider the advantages and disadvantages of the hydraulic system, hydraulic system design to map the schematic diagram, select the appropriate hydraulic cylinder, and calculated the parameters of the hydraulic pump, and then according to these to choose the appropriate fuel tanks, valves, tubing and filter, and then through the design of precise calculation to complete a hydraulic tailstock of the hydraulic system. Key words：numerically-controlled machine；tailstock；hydraulic system；hydraulic cylinder inside diameter
数控机床液压系统的保养与维护 一、选择适合的液压油 液压油在液压系统中起着传递压力、润滑、冷却、密封的作用,液压油选择不恰当就是液压系统早期故障与耐久性下降的主要原因。应按随机《使用说明书》中规定的牌号选择液压油,特殊情况需要使用代用油时,应力求其性能与原牌号性能相同。不同牌号的液压油不能混合使用,以防液压油产生化学反应、性能发生变化。深褐色、乳白色、有异味的液压油就是变质油,不能使用。 二、防止固体杂质混入液压系统 清洁的液压油就是液压系统的生命。液压系统中有许多精密偶件,有的有阻尼小孔、有的有缝隙等。若固体杂质入侵将造成精密偶件拉伤、发卡、油道堵塞等,危及液压系统的安全运行。一般固体杂质入侵液压系统的途径有:液压油不洁;加油工具不洁;加油与维修、保养不慎;液压元件脱屑等。可以从以下几个方面防止固体杂质入侵系统: 1加油时 液压油必须过滤加注,加油工具应可靠清洁。不能为了提高加油速度而去掉油箱加油口处的过滤器。加油人员应使用干净的手套与工作服,以防固体杂质与纤维杂质掉入油中。 2 保养时 拆卸液压油箱加油盖、滤清器盖、检测孔、液压油管等部位,造成系统油道暴露时要避开扬尘,拆卸部位要先彻底清洁后才能打开。如拆卸液压油箱加油盖时,先除去油箱盖四周的泥土,拧松油箱盖后,清除残留在接合部位的杂物(不能用水冲洗以免水渗入油箱),确认清洁后才能打开油箱盖。如需使用擦拭材料与铁锤时,应选择不掉纤维杂质的擦拭材料与击打面附着橡胶的专用铁锤。液压元件、液压胶管要认真清洗,用高压风吹干后组装。选用包装完好的正品滤芯(内包装损坏,虽然滤芯完好,也可能不洁)。换油时同时清洗滤清器,安装滤芯前应用擦拭材料认真清洁滤清器壳内底部污物。 三、液压系统的清洗 清洗油必须使用与系统所用牌号相同的液压油,油温在45～80℃之间,用大流量尽可能将系统中杂质带走。液压系统要反复清洗三次以上,每次清洗完后,趁油热时将其全部放出系统。清洗完毕再清洗滤清器、更换新滤芯后加注新油。
CKJ61100数控车床液压系统设计毕业论文 目录 引言 (2) 第一章液压系统设计计算 (2) 1.1液压系统的设计要求 (2) 1.2液压系统方案设计 (2) 1.2.1确定液压泵类型及调速方式 (2) 1.2.2选用执行原件 (2) 1.2.3换向回路和压力回路的选择 (2) 1.2.4组成液压系统绘原理图 (2) 1.3液压系统的参数计算 (2) 1.3.1液压缸参数计算 (2) 1.3.2液压缸的结构设计 (2) 1.3.3液压泵性能参数计算 (2) 1.4液压元件的选择 (2) 1.4.1液压阀及过滤器的选择 (2) 1.4.2油管的选择 (2) 1.4.3油箱容积的确定 (2) 第二章液压站的设计 (2) 2.1液压油箱的作用及外形尺寸 (2) 2.1.1液压油箱的作用 (2)
2.1.2液压油箱的外形尺寸 (2) 2.2液压油箱的结构设计 (2) 2.3液压泵装置 (2) 2.3.1液压泵的工作原理 (2) 2.3.2液压控制装置 (2) 2.4液压系统的安装 (2) 2.4.1液压泵装置的安装要求 (2) 2.4.2油箱装置的安装要求 (2) 2.4.3液压阀的安装要求 (2) 2.4.4液压缸的安装要求 (2) 2.5电动机与液压泵的联接方式 (2) 第三章集成块的设计 (2) 3.1集成块及其工作 (2) 3.2集成块的工作要求 (2) 3.2.1集成块的工作要求 (2) 3.2.3集成块的总体设计 (2) 3.2.4液压阀位置的确定 (2) 3.2.5视图及尺寸标注 (2) 3.2.6加工精度的要求 (2) 3.2.7集成块的设计结果 (2) 3.2.8集成块装配与调试 (2) 第四章液压系统的性能验算及维护 (2)
摘要 对CM6132精密车床主传动系统进行数控化改造，主要对主传动系统进行改造。改造包括机械和数控两部分。机械部分：拆掉变速箱改用变频电动机实现无级调速。数控部分：数控系统采用开环控制系统，系统中没有反馈电路，不带检测装置，指令信号单方向传递。开环系统主要由步进电机驱动，结构简单，成本低廉、易掌握，调试和维修比较方便简单，已广泛应用于数控机床.数控机床集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是典型的机电一体化产品。它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。现代的CAD/CAM、FMS、CIMS等技术都是建立在数控技术之上。数控技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平的核心标志，实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。 关键词：数改造；数控车床；步进电机控
Abstract As to the NC transform of CM 6132 precise lathe, vertical and horizontal motion system are concerned including mechanism part and NC part. As for as the mechanism part is concerned, in order to decrease the friction and increase the motion precision, ball guide screw is adopted. As to the NC part, open loop control system is adopted in NC system. There is no feedback circuit and test and determining facilities with one-way instruction signal transmission.The open loop system is mainly droved by stepper motor, which is of simple structure, low cost, easy learning with simple preliminary test and maintenance. It is widely used in NC lathe. 【Key words】Numerical control innovation NC lathe Stepper motor
数控车床液压系统故障诊断与维修 绪论：随着我国工业化程度的不断提高，液压传动与控制技术在经济和国防领域的应用越来越普遍。而一旦液压系统在生产途中发生故障，就会降低生产率，严重的甚至造成灾难性后果。车床液压设备的故障诊断与维修是保证其运行可靠，性能良好并充分发挥效益的重要途径。 1 国内外数控机床故障诊断的研究现状及发展趋势1.1 数控机床故障诊断的研究现状根据液压系统故障诊断技术的要求，依靠近代科学的最新研究成果和各种先进的监测手段，目前我国研究开发及引进的故障诊断方法有：计算机仿真、直观法、自诊断功能法、功能程序测试法、交换法、转移法、参数检查法、测量比较法、敲击法、局部升温法、原理分析法等 1.2 数控机床故障诊断的发展趋势由于机械设备工作状态的多样性，其故障诊断技术的发展趋势是不解体化、高精度化、智能化及网络化1. 2.1 不解体化为了对系统温度及重要部件的工作参数进行监测，并利用光纤传感器监测系统温度、液压油粘度和压力等的变动将超微型传感器安置于液压系统内的不解体检测。1.2.2 高精度化在信号技术落后处理方面，是指提高信号分析的信噪声比，对于较复杂的液压系统而言，其信号、系统瞬态的、非平稳的、突变的。将小波理论用于这些信号的分析处理上，则可大大提高其分辨率。在振动信号的处理上，全息分谱分析方法则充分考虑了幅、频、相三者的结合，弥补了普通傅立叶谱只考虑幅、频关系的不足，能够比较全面的获取振动信号。1.2.3 智能化车床液压系统的完全自动化诊断，减轻了工作量，并提高诊断速度及正确
性。就要丰富故障诊断专家系统的知识库，必须深入研究故障形成机理。同时将模糊神经网络方法用于故障诊断的专家系统中，使之具有一定的智能，具有自组织、自学习联想功能，从而使诊断系统自我完善，自我发展。此外诊断系统将有集中式走向分布式，系统的硬件生产标准化、软件设计规范化模块化，这有利于缩短系统的开发周期，提高系统的可靠性。1.2.4 网络化是本世纪故障诊断技术的发展方向，随着计算机网络技术的发展及通信技术的进步，自用各种通信手段将多个故障诊断系统联系起来，实现资源共享可提高 质量和精度。将故障诊断系统与数据采集系统结合起来组成网络，有利于机组的管理，提高设备的利用率，必要时可与企业的MIS 系统相连接，促进企业管理的一体化、现代化。 2 数控机床液压元件常见故障的分类及其分析方法与排除方案 2.1 液压元件故障可以分为以下几类2.1.1 按故障的性质分类可分为（1）确定性故障（2）随机性故障2.1.2 按故障的指示形式分类（1）有报警显示的故障（2）无报警显示的故障2.2 液压元件故障分析方法为了高效率的查找液压故障原因，必须设定一个合理的故障检测次序。排定故障检测次序有两个原则，一是根据故障原因可能性大小排序，二是根据元件或部件的拆缸分解及装配的难易程度排序。面对液压故障的多种可能原因，在各种故障原因可能性大小不清楚的情况下，应按照拆卸分解及观测液压元件的难易程度设定检测次序，即先检查比较容易观察测试或易于拆卸的元件与环境因素（如油、电气系统、冷却水等），再检查较难拆卸的元件，特别是体积大、重量大的元件；先
数控车床液压系统故障诊断与维修 摘要：装有程序控制系统的车床简称数控车床，在其高自动化车削加工时，能获得 较高的质量。目前，在数控车床大都应用到了液压技术。而液压设备又由元件组成，只有在对液压元件的原理、结构、功能、失效机理深入认识才能顺利分析和排除故障。对故障分析的一个重要特点就是对系统性能变化进行考察。一些参数超出规定范围，且被人观察到的现象，就是故障的外在表现。本文通过知行合一的实践，主要阐述了液压系统故障产生的原因及故障排除方法。 关键词：数控车床液压系统；故障分析；故障诊断；故障维修 一、数控机床液压元件常见故障的分类及其分析方法与排除方案 （一）液压元件故障可以分为以下几类 1、按故障的性质分类可分为 （1）确定性故障 （2）随机性故障 2、按故障的指示形式分类、 （1）有报警显示的故障 （2）无报警显示的故障 （二）、液压元件故障分析方法 为了高效率的查找液压故障原因，必须设定一个合理的故障检测次序。排定故障检测次序有两个原则，一是根据故障原因可能性大小排序，二是根据元件或部件的拆缸分解及装配的难易程度排序。 面对液压故障的多种可能原因，在各种故障原因可能性大小不清楚的情况下，应按照拆卸分解及观测液压元件的难易程度设定检测次序，即先检查比较容易观察测试或易于拆卸的元件与环境因素（如油、电气系统、冷却水等），再检查较难拆卸的元件，特别是体积大、重量大的元件；先检查外部因素，再检查无件内部；先检查比较简单的元件，再检查比结构功能比较复杂，其状况不甚明了的元件。就各元件而言，应先检查阀，再检查泵，
（三）液压泵常见故障及排除方法 液压泵是液压系统的能源部分，若液压泵出现故障不能正常工作，将使整个系统不能正常用工作。液压泵的故障有上的原因，也有使用维护及装配问题等方面的原因。液压泵的主要故障及排除方法如“表1” 表1液压泵的主要故障及排除方法
天津广播电视大学机械设计制造与自动化专业本科<<液压气动控制技术>>课程设计数控车床液压系统的设计 学校滨海学院 学号 1412001255399 姓名 XXX 指导教师 XXX 日期 2016 年 10 月 13 日
摘要 液压传动在发展现代工程机械的过程中扮演着越来越重要的角色，数控车床中很多地方也用到液压传动系统，例如装卡装置和尾座顶紧装置等。 数控车床液压尾座在液压系统执行机构的驱动下进行工作，其工作时主要实现尾座的顶紧和加紧过程。设计尾座的液压回路主要有液压缸、调速阀、电磁阀、单向阀、溢流阀等组成，并充分考虑液压系统的优缺点，设计绘制出液压系统原理图,选择合适的液压缸，计算出液压泵的参数，然后根据这些选择合适的油箱、阀、油管和过滤器，最后再经过精确验算来完设计出一个完整的液压系统。 关键词：数控车床尾座液压系统液压缸
前言 (3) 一、国内外数控机床和液压系统研究现状及发展 (4) （一）数控车床现状与发展趋势 (4) （二）研究方法与内容 (4) 二、液压系统的简介 (5) （一）液压系统的组成 (5) （二）液压系统的优缺点 (5) 三、液压尾座液压传动总体设计 (5) （一）尾座简介 (5) （二）回路设计 (6) 四、尾座液压系统设计 (7) （一）液压系统的压力 (7) （二）绘制液压系统原理图 (8) （三）顶针油缸的相关计算 (8) （四）液压泵的设计 (9) （五）阀类元件的选择 (10) （六）油管类型的选择 (10) （七）油箱的选择 (10) （八）过滤器的选择 (11) 五、液压系统性能的验算 (11) （一）管路系统压力损失的验算 (11) （二）系统发热温升的验算 (12) （三）系统效率验算 (13) 结论 (14) 参考文献 (15) 致谢 (16)
沈阳理工大学课程设计专用纸 № 成绩评定表 学生姓名班级学号 专业课程设计题目数控车床主传动系统 结构与控制设计（1） 评 语 组长签字： 成绩 日期201 年月日
课程设计任务书 学院机械学院专业 学生姓名班级学号 课程设计题目数控车床主传动系统结构与控制设计（1） 实践教学要求与任务: 1、设计内容 （1）数控车床的主传动系统设计计算：绘制转速图、确定齿轮的齿数，模数，绘制主传动系统图，设计皮带轮和各个传动轴、选择轴承； （2）绘制主传动系统的展开图，校核一个传动轴的刚度、校核该轴最小齿轮刚度、强度及该轴轴承的寿命； （3）设计PLC与交流伺服电机驱动器、编码器的接线图； （4）按照加速-匀速-减速的速度曲线，可正反转，设计PLC控制梯形图； （5）撰写设计计算说明书； 2、主要技术参数： 主轴变速范围r/min；转速级数Z=4；电机额定转速n d=1500r/min，电机最高转速n max=6000r/min；电机功率11 KW；床身上最大回转直径630mm。 工作计划与进度安排:（共2周） （1）集中讲授设计内容、步骤及要求，下发设计题目及任务书，理解题目要求，查阅资料，确定结构设计方案（第16周的周一～周二） （2）指导学生进行设计计算及确定设计方案、展开图设计（第16周的周三～周五） （3）结构部分说明书撰写及答辩验收（第16周的周六～第17周的周一上午）（4）控制方案确定及接线图设计、PLC梯形图设计（第17周的周一下午～周四）（5）控制部分说明书撰写及答辩验收（第17周的周四～周五） 指导教师： 2012 年12月1日专业负责人： 2012年12月2日 学院教学副院长： 2012 年12月 3 日
数控机床的主运动机械部件 来源：切削技术数控机床的主传动运动是指生产切屑的传动运动，例如，数控车床上主轴带动工件的旋转运动，立式加工中心上主轴带动铣刀、镗刀和砂轮等的旋转运动。数控机床的主传动运动是通过主传动电机拖动的。 一、主传动运动的变速系统 目前，数控机床的主传动电机已经基本不再使用普通交流异步电机和传统的直流调速电机，他们与逐步被新兴的交流变频调速伺服电机和直流伺服调速电机代替。数控机床的主运动要求有较大的调速范围，以保证加工时能选用合理的切屑用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。为了适应各种工件和各种工件材料的要求，多恭喜自动换刀的数控机床和加工中心主运动的调速范围应进一步扩大。数控机床的变速时按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。由于直流和交流变速主轴电机的调速系统日趋完善，不仅能方便地实现宽范围的无级变速，而且减少了中间传递环节和提高了变速控制的可靠性，因此在数控机床的主传动系统中更能显示出它的优越性。为了确保低速时的扭矩，有的数控机床在交流和直流电机无级变速的基础上配以齿轮变速。由于主运动采用了无级变速，在大型数控车床上测斜端面时就可实现恒速切屑控制，以便进一步提高生产效率和表面质量。数控机床主传动主要有三种配置方式。 带有变速齿轮的主传动 这是大、种型数控机床采用较多的一种方式。通过少数几对齿轮减速，扩大了输出扭矩，以满足主轴对输出扭矩特性的要求。一部分小型数控机床业采用此种传动方式，以获得强力切屑时所需要的扭矩。滑移齿轮的移位大都采用液压拨叉或直接由液压油缸带动齿轮实现。 通过皮带传动的主传动 这主要应用在小型数控机床上，可以避免齿轮传动是引起的振动与噪声。但它只能使用与要求的扭矩特性的主轴。 由调速电机直接驱动的主传动 这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度。但主轴输出扭矩小，电机发热对主轴的精度影响较大。 二、数控击穿主轴部件 数控机床主轴部件的精度、刚度和热变形对加工质量有直接影响。由于加工过程中不对数控机床进行人工调整，因此这些影响就更为严重。目前数控机床的主轴厂主要有三种型式。 1) 前后支撑采用不同轴承 前支撑采用双列短圆柱滚子轴承和60°角接触双列向心推力球轴承组合，后支撑采用成对向心推力球轴承。此配置形式使主轴的综合刚度大幅度提高，可以满足强力切屑的要求，因此普遍应用于各类数控机床。 2) 前轴承采用高精度双列向心推力球轴承 向心推力球轴承高速时性能良好，主轴最高转速可达4000r/min。但是，它的承载能力小，因而适用于高速、轻载和紧密的数控车床。