1、毕 业 设 计 (论 文 ) 500mm 的数控车床总体设计 及主轴箱设计 所 在 学 院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指 导 老 师 年 月 日 II 摘 要 全面阐述了数控车床的结构原理,设计特点,论述了采用伺服电机和滚珠丝杠螺 母副的优点。详细介绍了数控车床的结构设计及校核,并进行了分析。另外汇总了有 关技术参数。 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;并对数控车床主轴箱传动系统进行了设计与计算。 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
2、范围 35,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 。 关键词:车床,数控,伺服电机,滚珠丝杠 III Abstract Comprehensively elaborated numerical control lathe structure principle, design features, discusses the use of servo motor and ball screw nut pair advantages. Introduces the NC lathe structure design and verification, and analysis
3、. In addition to collect the related technology parameters. This paper first introduces the development of NC process and current situation, and analyzes the problems of NC machine tool; development trends were discussed; and the NC lathe main spindle box drive system design and calculation. At pres
4、ent, the developing trend of CNC through the electrical and mechanical device for stepless speed change. Variable frequency motor through belt transmission and gear for the spindle power. Usually the frequency control of motor speed range of 3 - 5, to meet the requirements of spindle speed; tandem g
5、ear has enlarged the range of gear transmission. Key words: lathe, numerical control, servo motor, the ball screw IV 目 录 摘 要 II Abstract.III 目 录 IV 第 1 章 数控机床发展概述.15 1.1 数控机床及其特点 .15 1.2 数控车床的主要功能及加工对象 .15 1.3 数控机床的经济分析 16 1.3.1 中小企业数控机床选用中存在的问题 16 1.3.2 数控机床选购的策略 .16 1.4 数控机床的发展趋向 18 第 2 章 数控机床总体方案
6、的制订及比较.19 2.1 总体方案设计内容 19 2.1.1 系统运动方式的确定 19 2.1.2 控制方式的选择 20 2.2 总体方案确定 20 2.2.1 系统的运动方式伺服系统的选择 .20 2.2.2 数控系统 .20 2.2.3 机械传动方式 .20 第 3 章 确定切削用量及选择刀具.21 3.1 科学选择数控刀具 .21 3.1.1 选择数控刀具的原则 21 3.1.2 选择数控车削用刀具 22 3.2 设置刀点和换刀点 22 3.3 确定切削用量 23 3.3.1 确定主轴转速 23 3.3.2 确定进给速度 24 3.3.3 确定背吃刀量 .25 第 4 章 传动系统图的
7、设计计算.25 V 4.1 主传动系统主要技术指标的确定 25 4.1.1 动力参数的确定 .25 4.1.2 主运动调速范围的确定 .26 4.1.3 主轴计算转速的确定 .27 4.2 变速主传动系统的设计 28 4.2.1 确定传动方案 .28 4.2.2 转速图的拟定 .29 4.2.3 拟定传动变速系统图 .30 第 5 章 主轴箱装配图的设计计算.31 5.1 传动皮带的设计和选定 31 5.2 齿轮的的设计与校核 33 5.2.1 各传动轴传递动力计算 .34 5.2.2 齿轮副 (32/76)齿轮的设计与校核 35 5.2.3 齿轮副 ( 3054)齿轮设计与校核 41 5.2
8、.4 齿轮副 ( 1)各齿轮设计与校核 46 5.3 传动轴的设计与校核 51 5.3.1 传动轴 I 的设计与校核 51 5.3.2.轴 II 的设计与校核 54 结 论.57 致 谢.58 参考文献.59 15 第 1 章 数控机床发展概述 1.1 数控机床及其特点 数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。输入数控装置的程 序指令记录在信息载体上,由程序读入装置接收,或由数控装置的键盘直接手 动输入。 随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展,数控机床的控制系 统日益趋向于小型化和多功能化,具备完善的自诊断功能;可靠性也大大提高; 数控系统本身将普遍实现自动编程。 未来数控机
9、床的类型将更加多样化,多工序集中加工的数控机床品种越来 越多;激光加工等技术将应用在切削加工机床上,从而扩大多工序集中的工艺 范围;数控机床的自动化程度更加提高,并具有多种监控功能,从而形成一个 柔性制造单元,更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。 1.2 数控车床的主要功能及加工对象 在使用数控车床加工工件时,只要充分利用数控车床的各种功能,就可以 加工许多普通车床难加工的工件。数控车床的主要加工对象有:平面类零件; 变斜角类零件;曲面类(立体类)零件。 数控车床的功能分为一般功能和特殊功能。一般功能是指各类数控车床普 遍所具有的功能。如点位控制功能、刀具半径自动补偿功能、镜象加工功能、 固定循环功能等。特殊功能是指数控车床在增加了某些特殊装置或附件后,分 别具有或兼备的一些特殊功能。如刀具长度补偿功能、靠模加工功能、自动变 换工作台功能、自适应功能、数控采集功能等。 1、直线插补: 数控车床在完成工作时所具有的基本功能之一,一般情况下 分为直线插补和空间直线插补等一些插补方式 2、圆弧插补: 这也是数控车床在完成工作时所具有的基本功能之一,一般 情况下可分为平面圆弧插补以及逼近圆弧插补等。 3、固定循环: 固定循环是指通过各种参数使用不同的加工要求,主要用于 实现一些鱼油经典型的需要多次重复的工作,这样使用固定循环是可以有效的 16 简化程序的编制。 1.3