数控车床毕业论文设计.docx

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1、数控车床毕业论文摘要数控车床不仅能够车外圆还能用于镶孔、车端面、钻孔与钱孔。与其他种类的机床相比，车床在生产中使用最广。本论文首先介绍了我国数控机床发展的过程与现状，并分析了其存在的问题；对数控机床的发展趋势进行了探讨；并对JIFCNC-B数控车床主轴箱传动系统进行了设计与计算。主轴箱有安装在精密轴承中的空心主轴和一系列变速齿轮组成。数控车床主轴可以获得在调速范围内的任意速度，以满足加工切削要求。目前，数控车床的发展趋势是通过电气与机械装置进行无级变速。变频电机通过带传动和变速齿轮为主轴提供动力。通常变频电机调速范围3-5,难以满足主轴变速要求；串联变速齿轮则扩大了齿轮的变速范围。本设计将原来

2、的带轮不卸荷结构变为了带轮卸荷结构，使输入轴在带处只受转矩，将轴上的径向力传动到车床机体上，改善了输入轴的受力情况,O关键词：主轴箱，无级调速，传动系统AbstractNC lathe can do boring, facing, drilling and Reaming in addition toturningeThe use of lathes in the production than the other types of machine toolsand more. And compared to other types of machine tools, lathes in th

3、e productionis the most widely used.In this design , the development and current situation of NC machine inChina was introduced and a series of problems were presented .The developmenttrend to NC lathe was discussed.Some countermeasures was presented for thedevelopment of NC machine in China and the

4、n the headstock of JIFCNC-B NClathe has been calculatly designed Headstocks is composed of the hollow spindlewhich is installed in precision bearings and a series of transmission gears. Thespindle can obtain any speed in the speed range to meet the processingrequirements of cutting.At present, the d

5、evelopment trend is to provide a continuously variablespeed through the electrical or mechanical devices Variable Frequency Motorconveys the power through belt drive and a set of transmission gears. The speedrange of Variable Frequency Motor is usually 3-5 , which is difficult to meet thespeed range

6、 requirements of the spindle speed; The transmission gears is toexpand the scope of a variable-speed to meet the speed range of the spindleIn addition, in this design the design of the belt drive has been changed fromthe original unloading structure into the loading structure, transmissed the forcet

7、o the lathe body so that input shaft is only forced torque, improved the forcingstate of the input shaftKey words： headstocks, a continuously variable speed , transmissionSysterm摘要IABSTRACT （英文摘要）II目录Ill第一章绪论11.1 数控车床主传动系统的要求 11.2 数控车床主传动系统方式11. 3国内外数控车床主传动系统的发展 21.1 .1设数控车床发展总趋势21.3 . 2确中国数控车床发展的主要

8、问题 4第二章变速主传动系统法案的制定62. 1主传动技术指标的制定 72. 1. 1动力参数的确定计的数73. 1. 2主运动调速范围的确定 84. 1.3主轴计算转速的确定92.2变速主传动系统的设计 102. 2. 1确定传动方案102. 2.2转速图的拟定 113. 2.3拟定传动变速系统图 12第三章传动系统零部件设计153.1 传动皮带的设计与选定154. 1. 1 V带传动设计 153.1.2 1 了 结 I勾的设VI 163. 2齿轮的设计与校核 173. 2. 1各传动轴传递动力计算174. 2. 2齿轮副32/76齿轮的设计与校核193. 2. 3齿轮副30/54齿轮的设计

9、与校核233. 2. 4齿轮副54/54齿轮的设计与校核263.3传动轴的设计与校核303. 3. 1传动轴I的设计与校核303. 3.2轴II的设计与校核 33第四章主轴组件的设计与校核 354. 1主轴的要求354.2 主轴轴承选择364.3 主轴的设计与校核36第五章主轴驱动与控制395. 1主轴转速的自动变换395.2齿轮有级变速变挡装置405. 3主轴旋转与轴向进给的同步控制405.3主轴旋转与径向进给的同步控制40第六章总结与展望41参考文献43致谢45第一章绪论数控车床利用数字化的信息对车床运动及加工过程进行控制，是一种可编程的通用加工设备，能自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、

10、端面、螺纹等工序的切削加工，所以特别适合加工形状复杂的轴类和盘套类零件。与通用机床和专用机床相比，数控车床具有加工灵活、通用性强、能适应产品的品种和规格频繁变化的特点，能够满足新产品的开发和多品种、小批量、生产自动化的要求，是一种柔性的、高性能的自动化车床，代表了现代控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品，因此被广泛应用于机械制造业。数控车床的主传动系统包括主轴电机、传动系统与主轴组件，与普通机床相比，变速功能绝大部分由主轴电机的无级调速来承担，省去了繁杂的齿轮变速机构，结构简单，有些只有两极或三级齿轮变速机构系统用以扩大电机无级调速的范围1.1 数控车床主传动系统的要求数控机床作为高

11、自动化的机电一体化设备，其主传动系统的设计一般应满足以下基本要求。使用性能要求高首先应满足机床的运动特性。如机床主轴有足够的转速范围和转速级数，不仅有低速大转矩功能而且还要有较高的转速。传动系统设计合理，操作方便灵活、迅速、安全可靠。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速，具有较高的传递效率。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，才能保证加工零件有较高的质量。电动机、主轴及传动部件都是热源，低温升、小变形是对主轴传动系统的重要指标；主轴要较高的旋转精度与运动精度；主轴轴颈尺寸、轴承类型及装配方式，轴承预紧量大小、主轴组件的质量分布是否

12、均匀及主轴组件的阻尼对主轴组件的静刚度和抗振性都会产生影响；主轴组件必须有足够的耐磨性，使之保持良好的精度；轴承处还要有良好的润滑。止匕外，还要求主创动系统结构简单，便于调整与维修；工艺性好，便于加工与装配；防护性好；使用寿命长。1.2 数控车床主传动系统的方式机床主传动系统可分为分级变速传动和无级变速传动。分级变速传动是在一定范围能均匀的、离散地分布着有限级数的转速，主要用于普通机床。无级变速形式可以在一定范围内连续改变转速，以便得到满足加工要求的最佳转速，能在运转中变速，便于自动变速。数控车床得主传动系统通常采用无级变速。与普通车床相比，数控车床的主传动采用交、直主轴调速电动机，电动机调速

13、范围大，并可无级调速，使主轴结构大为简化。为了适应不同的加工需求数控车床主传动系统有以下三种方式。电动机直接驱动 主轴电动机与主轴通过联轴器直接连接，或采用内装式主轴电动机驱动。采用直接驱动可大大简化主轴箱结构，能有效地提高主轴刚度。这种传动的特点是主轴转速的变化、输出转矩与主轴的特性完全一致。但因主轴的功率和转矩特性直接决定主轴电机的性能，因而这种变速传动的应用受到一定限制。采用定比传动主轴电动机经定比传动给主轴。定比传动可采用带传动或齿轮传动，这种传动方式在一定程度上能满足主轴功率和转矩的要求，但其变速范围仍和电动机的调速范围相同。目前，交流、直流主轴电动机的恒功率转速范围一般只有2-4,

14、而恒转矩范围则达100以上；许多大、中型机床的主轴要求有更宽的恒功率转速范围。很明显，这种情况下主轴电动机的功率特性和机床主轴的要求不匹配:调速电动机的恒功率范围远小于主轴要求的恒功率变速范围。所以这种变速方式多用于小型或高速数控机床。采用分档变速方式采用这种变速方式主要是为了解决主轴电动机的功率特性和机床主轴功率特性不匹配。变速多采用齿轮副来实现，电动机的无级变速配合变速机构可确保主轴的功率、转矩要求，满足各种切削运动的转矩输出，特别是保证低速时的转矩和扩大恒功率的调速范围。用两个电机分别驱动主轴上述两种方式的混合传动，高速时带轮直接驱动主轴，低速时另一个电机通过齿轮减速后驱动主轴1.3 国

15、内外数控车床主传动系统的发展.1.3.1数控车床发展总趋势近年来，随着数控加工技术的不断发展，数控车床的主传动系统也呈现出一些新的发展趋势，如主轴转速的高速化、功能结构的复合化、柔性化。高速主轴单元为了适应数控加工高速化的发展，目前越来越多的高速数控车床采用了电主轴。电主轴又称内置式电动机主轴单元,就是将高速的主轴电动机置于主轴内部,通过交流变频控制系统，使主轴获得所需的工作转速和转矩，实现电动机、主轴的一体化功能；取消了皮带、带轮和齿轮等环节，大大减少了主传动的转动惯量,提高了主轴动态响应速度和工作精度，彻底解决了主轴高速运转时皮带和带轮等传动的振动和噪声问题；可精确实现主轴的定位和轴传动功能。采用电主轴结构可使主轴转速达到10000r/min以上，它融合了尖端的高速精密轴承、润滑技术、冷却技术、高速变频驱动技术，是技术含量很高的机电一体化产品。功能复合化、柔性化随着数控车床