数控车床主传动链设计

数控车床主轴箱设计一、设计题目Φ400 毫米数控车床主轴箱设计。

主轴最高转速4000r/min ，最低转速30r/min ，计算转速 150r/min ，最大切削功率 5.5kw。

采用交流调频主轴电机，其额定转速 1500r/min ，最高转速 4500r/min 。

二、主轴箱的结构及作用主轴箱是机床的重要的部件，是用于布置机床工作主轴及其传动零件和相应的附加机构的。

主轴箱采用多级齿轮传动，通过一定的传动系统，经主轴箱内各个位置上的传动齿轮和传动轴，最后把运动传到主轴上，使主轴获得规定的转速和方向。

主轴箱为数控机床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题。

三、主传动系设计机床主传动系因机床的类型，性能，规格尺寸等基本因素的不同，应满足的要求也不一样。

再设计时结合具体机床进行具体分析，一般应满足下属基本要求：1）满足机床使用性能要求。

首先应满足机床的运动性能能，如机床的主轴有足够的转速范围和转速级数。

传动系设计合理，操纵方便灵活、迅速、安全可靠等。

2）满足机床传递动力要求。

主电动机和传动机构能提供和传递足够的功率和转矩，具有较高的传动效率。

3）满足机床工作性能要求。

主传动中所有零部件要有足够的刚度、精度、和抗振性，热变形特性稳定。

4）满足产品设计经济性的要求。

传动链尽可能简短，零件数目要少，以节省材料，降低成本。

5）调整维修方便，结构简单、合理、便于加工和装配。

防护性能好，使用寿命长。

四、主传动系传动方式由题目知，我们设计的主轴箱传动方式为交流电动机驱动、机械传动装置的无级变速传动。

再者，本题目中对精度要求一般，因此选用集中传动方式。

另外主轴箱结构设计只需达到结构紧凑，便于集中操作，安装调整方便即可。

五、电动机的选择按驱动主传动的电动机类型可分为交流电动机驱动和直流电动机驱动。

__届毕业（设计）论文题目CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计专业班级学号学生姓名随笔客指导教师指导教师职称学院名称机电工程学院完成日期： 2014 年 5 月 25日CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计CK6140 CNC lathe main drive system and feed servo system design学生姓名指导教师摘要本文介绍了CK6140数控车床的组成及工作原理，对数控机床的主要组成部分：机床主轴箱，进给伺服系统及主轴PLC控制进行了总体的设计及其详细设计。

数控机床是现代机电一体化的典型产品，对提高零件的加工质量和加工效率具有较好的作用。

在本次设计中，主要完成了以下工作：根据给出的要求，首先确定设计要求给出的已知条件确定电机的型号和功率，传动系统的布局，变速方式，开停方式，换向方式，制动方式及齿轮的排列与布置。

然后根据转速范围及级数确定它的转速图、各齿轮的齿数和传动系统简图。

在根据已确定传动比来确定带传动。

通过轴的初步设计，进行齿轮的设计和校核。

选取相应的轴承和键，进行轴的具体设计和校核，键和轴承的设计和校核。

最后进行装配图和各个零件图的绘制，完成主轴箱的设计。

然后完成伺服系统的设计。

在对进给伺服系统进行设计时，要确定进给传动系统的传动方式及控制系统的形式。

设计中，选择进给伺服系统为开环控制系统。

通过给定的参数选择好步进电机的步距角可确定传动齿轮的传动比及滚珠丝杆的导程。

设计的进给伺服系统能够满足设计任务的要求。

关键词：数控机床主轴箱进给伺服系统AbstractThis thesis introduced the constitution and working principle of CK6140 machine tool，the primarily parts of NC machine tool designed：including proceeds the total design and detailed design. NC machine tool is a modern machine to give or get an electric shock the integral whole the typical model of technique the processing of product, right exaltation spare parts the quantity with process the efficiency to have the good function. In this design,primarily completed following work.According to the timetable to design. First identified design requirements given the known conditions determine the type and electrical power, drivetrain system layout, speed change, stop the way for the way braking and gear configuration and the way layout. Based on rotational speed and scope of the class to determine its rotational speed maps, the various gear and drivetrain system Chishu sketch. In accordance with established transmission belt transmission than to determine. Through axle of the preliminary design, gear design and verification. The bearings and get used to a specific axle design and verification, design and verification keys and bearings. Final assembly of the various parts and mapping. Completed the design of headstock.Then completing the design of the servomechanism system. In designing of servo system, we can determine driving mode of driving system and controlling mode of controllingsystem,choosing the servo system for opening wreath control the system.Passing the parameter to settle the choice the good step the step for the electrical engineering the distance cape can make sure to spread to move the spreading of wheel gear to move the radio the roll the bead silk the think stick's lead. Design of into give the servo system can satisfy to designthe request of the mission.Keywords：NC Machine Tool；Axis Housing；Servomechanism目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章卧式数控车床简介 (1)1.1数控车床简介 (1)1.2 CK6140介绍及设计说明 (2)1.3设计任务 (3)第二章 CK6140总体设计计算 (6)2.1总体设计要求 (6)2.2机床的总体布局的确定 (7)2.3换向方向的选择 (7)2.4开停方式选择 (8)2.5 制动方式选择 (8)2.6 齿轮布置与排布 (8)2.7 变速方式选择 (9)2.8进给系统的组成及选用 (10)第三章主变速箱总体设计 (12)3.1电机的选用 (12)3.2传动方案的拟定 (15)3.3确定各级的转速.................................... 错误!未定义书签。

目录1 数控车床的加工特点分析 (1)1.1 数控车床的优点 (2)1.2 数控车床加工特点 (2)1.3 适合数控车床加工的零件 (3)2 总体方案设计 (4)2.1 主传动的组成部分 (5)2.2 机床主要部件及其运动方式的选定 (6)2.3 机床参数的拟定 (6)2.4 各组成部件的特性与所应达到的要求 (9)3 机床主传动设计 (11)3.1 主要技术参数的确定 (11)3.2 电动机的选择 (19)3.3 齿轮传动的设计计算 (20)3.4 轴的设计计算 (22)4 横向进给系统的设计计算 (34)4.1 滚珠丝杠螺母副的选择计算 (34)4.2 步进电机的选择 (38)5.1 绘制控制系统结构框图 (41)5.2 选择中央处理单元（CPU）的类型 (42)5.3 存储器扩展电路设计 (42)5.４I/O接口电路及辅助电路设计 (43)参考文献 (48)致谢 (49)附录 (50)1 数控车床的加工特点分析1.1 数控车床的优点数控车床已越来越多的应用于现代制造业，并发挥出普通车床无法比拟的优势，数控车床主要有以下几优点：（1）传动链短，与普通车床相比主轴驱动不再是电机皮带齿轮副机构变速，而是采用横向和纵向进给分别由两台伺服电机驱动运动完成，不再使用挂轮、离合器等传统部件，传动链大大缩短。

（2）刚性高，为了与数控系统的高精度相匹配，数控车床的刚性高，以便适应高精度的加工要求。

（3）轻拖动，刀架（工作台）移动采用滚珠丝杠副，摩擦小，移动轻便。

丝杠两端的支承式专用轴承，其压力角比普通轴承大，在出厂时便选配好；数控车床的润滑部分采用油雾自动润滑，这些措施都使得数控车床移动轻便。

1.2 数控车床加工特点（1）自动化程度高，可以减轻操作者的体力劳动强度。

数控加工过程是按输入的程序自动完成的，操作者只需起始对刀、装卸工件、更换刀具，在加工过程中，主要是观察和监督车床运行。

但是，由于数控车床的技术含量高，操作者的脑力劳动相应提高。

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Φ630mm([1] P)1.1.2基本参数刀架上最大工件回转直径Φ320主轴通孔直径Φ80主轴头号B型 B型11号主轴前端孔锥度公制100号装刀基面至主轴中心距离根据分析，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V max=200mmin,取R=0.5，R d=0.2，则d=R·D=0.5×630=315mm ([2] P)d=Rd·d=0.2×315=63mm ([2] P)n==1010rmin ([2] P)1.2.1.2计算n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，Φ630mm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=7m min，则：n==32 rmin ([2] P)访问若干个使用Φ630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n=400～900rmin加工盘形零件 n=150～300rmin机修工作n=80～150rmin车大导程螺纹n=32～63rmin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1010rmin，调查结果900rmin，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1000rmin，最低转速为32rmin。

1.2.2主轴转速级数的确定1.2.2.1主轴转速数列公比φCK6163数控车床适中、小型通用机床，取φ=1.26 ([2] P)1.2.2.2主轴转速的级数Z==+1= ([2] P)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切削速度V=min /m 102100012526014.31000dn =⨯⨯=∏([2] P) 主切削力=kgf f a F p 5005.05200=⨯⨯=⨯⨯（查表，用硬质合金刀具加工中碳钢料时，F=200,加工铸铁时F=180，P= ([2] P),机床电机功率≥kw P mc28.14~76.1185.0~7.010==η）([2] P),其中Fc 主切削力，F —单位面积的切削力 1.3.2调查研究法参照普通车床CW6163B 主电机=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=13kw 。

主轴驱动基本要求一．对主传动的要求数控机床与普通机床一样，有主运动及进给运动。

相应地，存在着主传动链及进给传动链。

由于数控机床的高自动化及高精度，对主运动提出了更高的要求。

1．转速高，功率大：数控机床对工件能完成大切削用量的粗加工及高速旋转下的精加工。

粗加工时，扭矩大；精加工时，转速高。

而数控机床的功率P=T•N，无论是T大，还是N大，都会使得功率大。

2．变速范围宽，且能实现无级变速：满足不同的加工要求，就要有不同的加工速度。

由于数控机床的加工通常在自动的情况下进行，尽量减少人的参与，因而要求能够实现无级变速。

3．实现恒切削速度加工：在加工端面时，为了保证端面稳定的加工质量，要求工件端面的各部位能保持恒定的线切削速度。

设：主轴的恒定的旋转速度为N，线速度V=N•ΠD，即随着直径的减少，V也在减少，为了获得稳定的线速度，随着加工的进行，通过调节主轴的转速N使得保持恒定的线切削速度。

4．主传动链尽可能短：传动链越短，则累积误差越小。

5．实现刀具的快速或自动装卸：主运动是刀具旋转运动的数控机床，由于机床可以进行多工序加工，工序变换是时刀具也要更换，因此要求能够自动换刀。

二．主运动的变速方式及实现1．分段无级变速：•实现：交流或直流无级变速电机+齿轮变速•适用范围：适用于大、中型数控机床，特别是粗加工的场合。

确保低速时主轴输出大扭矩特性的要求。

•无级变速电机的特性：从图中可以看出，无级变速电机低速时为恒扭矩输出；高速时为恒功率输出。

2．通过带传动的主传动：•实现：交流或直流无级变速电机+同步带传动•适用范围：适用于小型数控机床，特别是低扭矩特性要求的主轴•带传动：同步带是一种综合了带、链传动优点的新型传动。

同步带的结构如图所示，带的工作面及带轮的外圆上均制成齿状，通过带轮与轮齿相啮合，作无滑动的啮合传动。

•带传动的优点：ａ．无滑动，传动比准确。

ｂ．传动效率高，可达98﹪。

ｃ．传动平稳，噪声小（带传动具有吸振的功能）。

摘要机床电气控制线路设计是高职机械专业学生学完大学的课程后进行的，学生已经掌握了机械制造、机械加工的一些基本技能，从事机床电气控制线路的设计是对以前所学电气知识的综合回顾和复习，以后对各种机床控制电路都可触类旁通，能自己动手设计和改进相应电路，也能排除相关电气故障。

主轴机必须在油泵开动后才能开动。

主轴机实现正反转,并采用定子绕组串电阻降压起动,由速度继电器完成起动到运行的过渡。

停车时,必须主轴机先停机,然后油泵机才能停机。

可以两台电动机同时停机。

任何一台过载,两台电动机均停车。

有电路,零压,过载保护。

有照明及必要的灯光显示。

关键词CA6140 机床控制线路前言CA6140型普通车床目前多用于现代化大中型制造业的成批生产车间，更多应用于生产线上。

其有较好的生产率和一定的使用性能，可很方便地车削常用的公制螺纹。

此外，其比万能型车床有较好的刚度和抗振性，能适应现代刀具发展的高速切削和强力切削。

同时，该机床还结构简单，便于工人操作，另外又可在其上方便地安装附件或自动化装置，从而实现自动或半自动车削。

普通车床靠齿轮和普通丝杠螺母传动。

由于各运动副间存在间隙，加上手工操作不准确因此重复精度较低。

普通车床测量时需停车后手工测量，测量误差较大，而且效率低下，。

适合批量较小，精度要求不高，零活类零件。

它投资较数控低，但对工人的操作技能要求较高，因此工资水平高。

低水平工人的废品率和生产率会让你头疼。

数控车床靠步进电机带动滚珠丝杠传动，由于滚珠丝杠可以有过盈量，传动无间隙，精度主要靠机床本身和程序保证。

在加工过程中可以自动测量，并能自动补偿刀具磨损及其他原因产生的误差。

所以加工质量好，精度稳定。

还可以用编程的方法车出形状复杂，普通车床难以加工的零件。

适合精度高，批量大，形状复杂的零件。

但小批量生产也很好用。

它的维修费用较普通车床高。

立车主要用于大件，它的主轴是垂直的。

立车也有数控的。

由于高技术水平的人才越来越缺，现在新上的企业多采用数控，以提高生产率和产品质量，降低废品率和成本。