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1、摘要摘要数控车床可以进行车削，可以完成孔、面的加工。相比于其他类型的机床，其在生产中是使用很广的。在这个设计中，针对数控机床的发展和当前中国的一些情况，提出了一系列问题。本文章通过描述我们国家的数控技术总体发展趋势，并且分析了其中存在的一些毛病，经过了深入的讨论，进而得以完成了对JIFCNC-B型号的数控车床的主传动系统的设计及其计算的问题。主轴箱组成，是安装在空心主轴上的精密轴承和传动齿轮构成，主轴能够获得任何的速度，用来满足切削的加工要求。目前的发展趋势是通过电气或者是机械设备提供连续可变的速度。变频电机通过皮带传动和齿轮传动将动力传递给主轴。变频电机的调速通常是3-5之间，这是难以满足变
2、速范围要求的，通过齿轮传动就可以使主轴获得大的变速范围。关键词：主轴箱，无级调速，传动系统 III AbstractAbstractNC lathe can do boring, facing, drilling and Reaming in addition to turning.The use of lathes in the production than the other types of machine tools and more. And compared to other types of machine tools, lathes in the production is
3、the most widely used.In this design ，the development and current situation of NC machine in China was introduced and a series of problems were presented .The development trend to NC lathe was discussed.Some countermeasures was presented for the development of NC machine in China and then the headsto
4、ck of JIFCNC-B NC lathe has been calculatly designed . Headstocks is composed of the hollow spindle which is installed in precision bearings and a series of transmission gears. The spindle can obtain any speed in the speed range to meet the processing requirements of cutting.At present, the developm
5、ent trend is to provide a continuously variable speed through the electrical or mechanical devices . Variable Frequency Motor conveys the power through belt drive and a set of transmission gears. The speed range of Variable Frequency Motor is usually 3-5 , which is difficult to meet the speed range
6、requirements of the spindle speed; The transmission gears is to expand the scope of a variable-speed to meet the speed range of the spindle In addition, in this design the design of the belt drive has been changed from the original unloading structure into the loading structure, transmissed the forc
7、e to the lathe body so that input shaft is only forced torque, improved the forcing state of the input shaft. Key words: headstocks, a continuously variable speed , transmission Systerm目录目 录摘 要ABSTRACT（英文摘要）目 录第一章 引言11.1对主传动系统的要求11.2 主轴的变速方式方式11.3国内外数控车床的发展趋势2第二章 主传动系统方案的制定62.1主传动技术指标的制定7 2.1.1 主运动参
8、数的确定. 7 2.1.2 电机的选择. 82.2 主传动系统的设计10 2.2.1 确定传动方案. 10 2.2.2 转速图及齿轮布置的拟定.11第三章 传动系统零部件设计153.1带传动的设计与计算153.2齿轮的设计与校核17 3.2.1各个传动轴所传递动力计算.17 3.2.2齿轮副28/70的设计与校核. 19 3.2.3齿轮副24/76的设计与校核.233.3 传动轴的设计与校核30 3.3.1 轴I的设计与校核. 30 3.3.2 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 轴承的选择364.3 主轴的设计与校核36第五章 主轴驱动与控制
9、395.1 主轴的调速395.2 主轴旋转与进给的同步控制 40第六章总结41参考文献43致谢45第一章 引言第一章 引言数控技术，是利用数字化的信息对机床的运动及其加工过程进行控制的一种方法。可用数控技术实现加工过程的自动化控制，可以加工精密、复杂、小批量的多种类型的工件、具有很高的柔性和自动化程度，是机电一体化的产品。数控技术如今也是机械行业的基础技术，体现了一个国家的综合实力，是机械行业的一次技术革命，把机械行业推进到了一个新的阶段。数控技术柔和了多种技术成为一体，有计算机技术、自动控制技术、伺服技术、检测等新技术。改变了以往的生产模式和管理方法，解决了机械行业中的许多加工难题，生产出了
10、许多新的高质量的产品，服务与社会建设，对国家的发展有着重要的意义，发挥着巨大的经济效益。数控机床的主运动是通过车头箱的传动系统得到的，车头箱拥有一定的转速和变速范围，能够通过不同的刀具来加工各种各样的材料，得到想要的尺寸和以往不能加工出形状的工件。车头箱包括电动机、各级传动系统和主轴。1.1对主传动系统的要求1） 调速范围应该更大一些，最好能实现无级变速，这样就可以保证加工不同工件时能够得到不同的合理的切削用量和更高的加工效率2） 好的刚度和精度也是必不可少的，这样的话就可以达到平稳低噪的效果了，与此同时，工件的精度也就大大的提高了，这就要求传动系统的制造精度要满足一定的要求，主轴支撑也要达到
11、一定刚度要求。3） 抗震性及其热稳定性也是限制机床加工精度的两个方面，必需要引起重视，否则对于车床加工工件精度及其效率的影响就是相当大的了。因此主轴组件应有一定的频率，能实现动平衡，并保证有合适的配合及润滑。1.2主轴的变速方式 1） 变速齿轮变速通过几对齿轮减速，增大输出转矩。分段无级变速是最佳选择，即在交流或直流变速电机的基础上加上齿轮变速。通过液压拨叉和电磁离合器来控制齿轮变速。2） 带传动的主传动通常选用同步齿形带或是多楔带，这样齿轮传动所引起的振动及噪声等干扰就可以避免。主要用于转速较高，变速范围不大的场合，电机本身的调整就能满足要求。3） 电主轴驱动方式不仅使主轴箱体和主轴的结构可
12、以获得很大范围的简化，而且能够使整体的刚度得到较大的提高，床身紧凑，重量轻，惯性小。但是这也是存在缺点的，那就是电机的发热会直接影响到主轴的精度。1.3国内外数控车床的发展趋势近年来电子产业迅猛发展的同时也带动着数控技术进行着日新月异的变化。当前国内外数控车床的研究主要是朝着以下几个方向发展的：1、数控车床朝着高速高精高效方向发展。由于近几年采用了高性能的CPU芯片等先进技术，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，已经大大提高了数控机床的精度范围。2、数控车床朝着更加柔性化的方向发展，包括数控系统本身的柔性和群控系统的柔性。3、数控车床朝着设备故障率低、系统集成化灵活性程度高及其智能化程
13、度高等方向发展。4、数控车床朝着工艺复合及多轴化等方向发展。我国的数控技术开始于1958年，虽然历经了50年的技术攻关并发展壮大，一些开发生产极地相继落成，一批批相关人才及产业已经初具规模。但是与国外设备相比我们还没有能够与之进行全面竞争的实力，因为我们技术的科技含量还不是很高，只能在低端市场上面获得一些市场，不能进军高端市场，目前主要存在的问题是：1、技术创新成分不高、消化吸收能力较弱。目前我国数控技术的研究主要还是依照外国开发的一些模式，对外依存度还较高，真正的创新成分并不是2很多。2、产品的可靠性、稳定性上面也有很大的不足。国产数控系统平均无故障时间为3000-6000小时，国外的一般都
14、能够达到10 000小时以上。3第二章 主传动系统方案的制定第二章 主传动系统方案的制定2.1主传动技术指标的确定论文依据的是JIFCNC-B型这一中等规格，二轴联动的数控车床。查资料得知该机床的床身最大回转直径为460mm，所加工的最大工件长度为1000mm；主轴末端通孔直径为56mm，主轴锥度选莫氏锥度六号。确定数控车床的主要技术指标，如动力参数和运动参数，就要考虑所要求的加工工艺、加工对象、加工精度等多个方面。2.1.1主运动参数的确定主轴转速与切削速度的关系：= (r/min) =、=，则机床变速范围=一般取=KD， =（0.2-0.25）， K=0.5， D=460mm经统计分析可知：在硬质合金刀具精车钢材料工件外圆工艺中会出现最高转速，高速工具钢低速精车丝杠的工艺过程中会出现最低转速。从手册查得可知： =250r/min，
