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设计车床的主变速传动系统
 机床主传动系统设计 - 卧式车床主传动系统设计 第一章 概述 1.1 机床... CK6140数控卧式车床纵向进给机构设计_百度文库
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CK6140数控卧式车床纵向进给机构设计
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你可能喜欢4.6 传动效率计算
η=tanγ/tan(γ+φ)
式中：螺旋升角,W1L4006 γ=2°44′
φ―摩擦角取10′滚动摩擦系数0.003?0.004
η=tanγ/tan(γ+φ)=tan2°44′/tan(2°44′+10′)=0.94
4.7 稳定性校核
滚珠丝杠两端采用推力球轴承，不会产生失稳现象，不需作稳定性校核。
第五章 联轴器的具体确定
在第二章可知电机与丝杠的联接方式为：联轴器联接，现在确定联轴器的型号。 联轴器是机械传动中常用的部件，他们联接轴与轴，以传递运动与转矩，有时候也可以用做安全装置，由于机器的工况各异，因而对联轴器提出了各种不同的要求，如传递转矩的大小、转速高低、扭转刚度的变化情况、体积大小、吸震能力等等，出现了许多新的类型。
5.1联轴器的种类和特性
联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在这某种程度的相对位移，这就要求设计联轴器时，要从结构上采用各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。
根据联轴器对各种相对位移有无补偿能力，可分为刚性联轴器和挠性联轴器两类。挠性联轴器又可分为是否具有弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。
5.2联轴器选择的标准
选择合适的联轴器要考虑以下几点：
1.所需要传递的转矩大小和性质以及对缓冲减震功能的要求。
2.联轴器的工作转速高低和引起离心力的大小。
3.两轴相对位移的大小和方向。
4.联轴器的可靠性和工作环境。
5.联轴器的制造安装维护和成本。
5.3联轴器型号的确定
根据此次设计的要求，参照以上标准，应选用TL6型弹性联轴器，它的许用转矩为250 N.m，需用的最大转速为3800r/min,轴径为32―42mm之间，故合用。
进给系统其他部件的确定及机床噪声控制
6.1导轨的确定
数控机床导轨必需具有较高的导向精度、高刚度、高耐磨性，机床在高速进给时不振动、低速进给时不爬行等特性。目前数控机床使用的导轨主要有3种：塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。
目前滚动导轨副被广泛应用于精密机床、数控机床、测量机和测量仪器上。下面着重介绍下滚动导轨副。
滚动导轨有多种形式，目前数控机床常用的滚动导轨为直线滚动导轨。 直线滚动导轨主要由导轨体、滑块、滚柱或滚珠、保持器、端盖等组成。 当滑块与导轨体相对移动时，滚动体在导轨体和滑块之间的圆弧直槽内滚动，并通过端盖内的滚道，从工作负荷区到非工作负荷区，然后再滚动回工作负荷区，不断循环，从而把导轨体和滑块之间的移动变成滚动体的滚动。为防止灰尘和脏物进入导轨滚道，滑块两端及下部均装有塑料密封垫，滑块上还有润滑油杯。最近新出现的一种在滑块两端装有自动润滑的滚动导轨，使用时无须再配润滑装置。
由于滚动导轨的诸多优点, 综合考虑，CK516的纵向进给系统采用直线滚动导轨。
6.2刀架的选择
选用选用LD4-ICK0625型电动刀架。
因为设计要求刀架的最大回转直径为120mm，而最小的三角刀架的设计高度大大超过60mm，故选用最小的刀架型号，因刀架为外购件，其尺寸已成定值，故选用最小的四方刀架。即 LD4-ICK0625。
该刀架可以夹持4把刀，采用鼠牙盘为分度定位，利用直流伺服电机实现自动转位。
6.3机床噪声的控制
控制机床噪声，保障操作人员的身体健康是当前机械企业的一个重要课题。因此在设计过程中必须考虑一定的措施来降低机床的噪声。
机床噪声可分为空运转噪声和切削噪声2种。切削噪声是在一定切削条件下产生的，其中包括了刀具、夹具和工件系统的状况。机床噪声源主要是传动系统声及与切削过程有关的声辐射，此外还存在润滑冷却噪声、电控系统噪声及背景噪声等。
我国颁布的《金属切削机床通用技术条件 》规定了机床噪声的允许标准。对于高精度机床 ,噪声不大于 75dB (A);对于精密机床和普通机床，噪声不大于 85dB (A)。上述仅表明机床本身的质量水平，它是机床的空运转噪声。机床在实际使用中，除了机床空运转噪声外，还有很大的切削噪声。尤其对那些已经磨损的旧机床，在切削载荷的激发下，噪声更为强烈。切削过程形成的噪声是极其复杂的，一般它与切削的材料性质、切削用量和刀具有关，还与切削形式(连续、断续、崩裂 )有关。当机床、刀具、夹具或工件的刚度不够时，则系统受切力的激发或外界的影响就要发生振动并辐射出强烈的噪声。
本次设计于2008年3初月开始，经过2个多月的努力，于2008年5月初完成，经过9周的时间完成了CK516立式数控车床Z向进给传动系统设计。本课题的主要任务是完成对CK516立式数控车床Z向进给传动系统设计，主要包括：确定系统的负载，确定系统脉冲当量，运动部件惯量计算，空载起动及切削力矩机计算，确定伺服电机等。目前我国数控机床整体水平依然很低，现有机床数控化率不到3％。用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。在设计过程中，我们也学到了很多东西，我们通过查阅大量的资料，把所学的知识应用到设计中，这样既温故了我们在大学期间所学的专业知识，又培养了我们一种独立思考问题、解决问题的能力，对今后的工作必将产生深远的影响。
对于我们这些即将离开校园的学生来说，毕业设计是在校园生涯中最后一个重要的环节。它是我们学习能力经验技能的最基本鉴定，它更完善了我们的职业工作技能。在此感谢教导培育过我们的苗晓鹏教授。在这次毕业设计期间得到了我的指导老师苗晓鹏教授的悉心指导，无论是在理论学习阶段，还是在论文的选题、资料查询、开题、研究和撰写的每一个环节，无不得到老师的指导和帮助。在设计过程中，她给我提出了不少宝贵的意见，使我不断的挑战自我，让我在整个设计过程中得到了不少启发。我的每一点进步都倾注了老师辛勤的汗水。老师严谨的治学态度、渊博的学识、认真的工作作风和平易近人的处世原则以及在教学和科研的百忙当中仍挤出时间指导学生的精神，永远值得我佩服和学习。在此向苗老师致以最诚挚的谢意。
此次毕业设计的题目是CK516立式数控车床Z向进给传动系统设计，大多数设计质料均参考了安阳鑫盛机床厂生产的CK516立式数控车床。安阳鑫盛机床厂给了我很大的帮助和支持,在此表示感谢。
同组的吉新杰同学也给了我很大的帮助，在此也一并表示深深的感谢。
感谢机械工程系2004级机械自动化专业全体同学的帮助和勉励。
最后感谢各位专家、教授和各位老师对我毕业设计的评审和指导。c6140普通卧式车床数控化改造之横向进给系统(X)轴设计_[当文网提供]-五星文库
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c6140普通卧式车床数控化改造之横向进给系统(X)轴设计_[当文网提供]
导读：数控系统课程设计，C6140普通卧式车床数控化改造之横向进给系统（X）轴设计----xxxx一?车，C6140车床横向进给系统在连续的使用过程中，普通车床的横向进给机构因其使用频繁且承受很大的切削力，如果能够有效地解决车床的进给精度问题对其它类似的机构都有指导意义，国内外车床一直采用上述的传统结构，针对普通车床横向进给机构的进给精度问题国内外专家多采用以下三种解决方案，更换新的横向进给丝母，对
数控系统课程设计
C6140普通卧式车床数控化改造之横向进给系统（X）轴设计
----xxxx 一?车床横向进给系统存在的问题分析
C6140车床横向进给系统在连续的使用过程中，由于磨损等原因，使丝杠与丝母间隙过大，产生轴向窜动，影响进给精度。通过调整可消除丝杠与丝母间的间隙，但实践证明，这种调整方法只消除了丝母的磨损间隙，而没有消除丝杠的磨损间隙。如果按丝杠磨损较大部位调整丝母，则在丝杠磨损较小部位可能因间隙过小而使进给手柄转动太沉。
经过长期的观察和实践，发现几乎所有的机床都在很大程度上存在着进给机构精度因磨损而严重下降的问题。普通车床的横向进给机构因其使用频繁且承受很大的切削力，所以，磨损程度较其它机床严重，如果能够有效地解决车床的进给精度问题对其它类似的机构都有指导意义。
几十年来，国内外车床一直采用上述的传统结构，操作者在使用过程中必须经常进行调整，并把这项工作列入一级保养内容。因此，增加了工人的劳动强度，降低了设备的利用率，即使这样也不能很好地保证设备的精度。
常见改进方案及存在问题
针对普通车床横向进给机构的进给精度问题国内外专家多采用以下三种解决方案。
1.在中修或项修过程中，更换新的横向进给丝母。必要时，对横向进给丝杠进行修复，然后再配作丝母，这种办法并没有从根本上解决横向定位精度问题。机床只是在修复后最初阶段能够保障横向进给精度，数月后就进人反复调整阶段.而且加大了维修成本。
2.有的专家试图用改进横向进给丝杠支承结构或减小丝杠变形的方法来解决问题。这种方案仅提高了丝杠的刚度，虽然能够间接地减缓丝杠和丝母的磨损，但仍然没有从实质上解决问题。这种方法的缺点是改造的成本和维修费用很大。
3.80年代中期，随着电子技术的进步与发展，国内外的专家们纷纷采用数控或数显技术对机床进行改造。采用数控技术改善机床进给机构精度，尤其是采用闭环控制，很好地解决了进给精度问题。但是这种技术改造成本太高，一般企业无法承受。采用数显技术改善机床进给精度的实例在国内比较多，虽然这种方案比数控技术改造投资小，但考虑到投资收益比，也不适合普通车床这类造价较低的设备改造，一般企业仅把这项技术应用于精、大、稀设备的改造，最常见的是造价几十万元的镗铣床改造。
此设计是经济型中档精度数控车床横向进给系统 。面对我国目前机床数量少、工业生
产规模小的特点，突出的任务是用较少的资金迅速改变机械工业落后的面貌。而数控车床（及其系统）已经成为现代机器制造业中不可缺少的组成部分。所以，实现这一任务的有效的、基本的途径就是普及应用经济型数控机床。
进给系统是由伺服电机经滚珠丝杠拖动工作台来完成的所以设计涉及伺服电机的选择，滚珠丝杠设计等。目前绝大部分的机床的横向进给均是采用滚珠丝杠来传递运动的，传动的精确性主要取决于丝杠支承形式，丝杠与伺服电机的联接方式。在设计中充分考虑到这两个问题，并且，设计精度须达原始数据。
卧式车床经数控化改造后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，降低成本。因此，进给伺服系统常采用步进电机的开环控制系统。
根据技术指标中的最大加工尺寸、最高控制速度，以及数控系统的经济性要求，MCS-51系列的8位单片机作为数控系统的CPU。MCS-51系列8位机具有功能多、抗干扰能力强、性/价比高等优点。
根据系统的功能要求，需要扩展程序存储器、数据存储器、键盘与显示电路、I/O、D/A转换电路、串行接口电路等；还要选择步进电机的驱动电源以及主轴交流变频器等。
为了达到技术指标中的速度和精度要求，纵、横向的进给传动应选用摩擦力小的滚珠丝杆螺母副；为了消除传动间隙、提高传动刚度，滚珠丝杆的螺母应有预紧。
计算选择步进电机，为了圆整脉冲当量，可能需要减速轮副，且应有消间隙
选择四工位自动回转刀架与电动卡盘，选择螺纹编码器等。
三、机械系统的改造设计方案
1、主传动系统的改造方案
卧式车床进行数控化改造时，一般可保留原有的主传动机构和变速操纵机构，这样减少改造的工作量。主轴的正转、反转和停止可由数控系统来控制。
提高车床的自动化程度，需要在加工中自动变换转速，可用2~4速的多速电机和单速主电动机；当多速电动机仍不能满足要求时，可用交流变频器来控制主轴实现无级变速（工厂使用情况表明，使用变频器时，若工作频率低于70Hz，原频率可以不更换，但所选变频器得功能应比电动机大）。
其中，当采用有级变速时，可选用浙超力电机有限公司生产的YD系列7.5KW的三湘异步电动机，实现2~4档变速；当采用无级变速时，应加装交流变频器，推动F1000――G0075T3B，适配7.5KW电动机，生产厂家为烟台惠丰电子有限公司。
2、安装电动卡盘
为了提高加工效率，工件的夹紧与松开采用电动卡盘，选用呼和浩特机床附件总厂生产的电动三爪自定心卡盘。卡盘的夹紧与松开由数控系统发信控制。
3、安装自动回转刀架
为了提高加工精度，实现一次装夹完成多道工序，将车床原有的手动刀架换成自动回转，选用常州市宏达机床数控设备有限公司生产的LD4B――CK6140型四工位立式电动机，自动换刀需要配置相应的电路，由数控系统完成。
4、螺纹编码器的安装方法
螺纹编码器又称主轴脉冲发生器或圆光栅。数控车床加工螺纹时，需要配置主轴脉冲发生器为车床主轴位置信号的反馈元件，它与车床主轴同步转动。
当中，改造后的车床能够加工的最大螺纹导程是24mm，Z向的进给脉冲当量是半脉冲，所以螺纹编码器每转―传输出的脉冲数应不少于24mm/(0.01mm?脉冲)=2400脉冲。考虑到编码器的输出有相位差为90°的A、B相信号，可将A、B经逻辑运算获得2400个脉冲（一转内），这样编码器的线数可降到1200线（A、B信号）。另外，为了重复车削同一螺旋槽时
不乱扣，编码器还需要输出每转一个得零位脉冲Z。
基于上述要例选择螺纹编码器的型号为:ZLF-1200Z-05VO-15-CT。电源电压+5V，每转输出1200个A/B脉冲与一个Z脉冲，信号为电压输出，轴头直径15mm,生产厂家为长春光机数显技术有限公司。
螺纹编码器同常有两种安装形式：同轴安装和异轴安装。同轴安装是指将编码器直接安装在主轴后端，与主轴同轴，这种方式结构简单，但它堵住了主轴的通孔。异轴安装是指将编码器安装在主轴箱的后端，一般尽量装在与主轴同步旋转的输出轴，如果找不到同步轴，可将编码器通过一对传动比为1：1的同步齿形带与主轴连接起来，需要注意的是编码器的轴头与安装轴之间必须采用无间隙柔性联结，且车床主轴的最高转速不允许超过编码器的最高许用转速。
5．进给系统的改造与设计方案
1）拆除挂轮架所有齿轮，在此寻找主轴的同步轴，安装螺纹的编码器。
2）拆除进给箱总成，在此位置安装纵向进给步进电机与同步带减速箱总成。
3）拆除溜板箱总成与快走刀的齿轮齿条，在床鞍的下面安装纵向滚珠丝杠的螺母座与螺母座托架。
4）拆除四方刀架与小滑板总成，在中滑板上方安装四工式电动刀架。
5）拆除中滑板下的滑动丝杠螺母副，将滑动丝杠靠刻度盘一段（长216mm,见书后插页图6-2）锯断保留,拆掉刻度盘附近的两个推力轴承,换上滚珠丝杠副。
6）将横向进给步进电机通过法兰座安装到中滑板后部的床鞍上，并与滚珠丝杠的轴头相连。
7）拆去三杠（丝杠、光杠与操作杠），更换丝杠的右支承。
改造后的横向进给系统如后插页6-2。
四、进给传动部件的计算和选型
纵、横向进给的计算和选型主要包括：确定脉冲当量、计算切削力、选择滚珠丝杠螺母副、设计减速箱、选择步进电动机等。以下详细介绍横向进给机构。
1．脉冲当量的确定
根据设计任务的要求，X方向（横向）的脉冲当量为脉冲为=0.005mm/脉冲，方向（横向）为&x=0.01mm/脉冲。
2切削力的计算
以下是横向切削力的详细计算过程。
设工件材料为碳素结构钢，&b=650MPa;选用刀具材料为硬质合金YT15；刀具几何参数为：
。。。主偏角kr=60，前角ro=10，刃倾角a= -5 ；切削用量为：背吃刀量ap=3mm，进给量
f=0.6mm/r，切削速度vc=105m/min。
查表，得：C=2795,x=1.0,y=0.75,n=-0.15。
查表，得：主偏角Kr的修正系数K=0.94；刃倾角、前角和刀尖圆弧半径的修正系数值均为1.0。
由经验公式（3-2），算得主切削力Fc=2673.4N。有经验公式Fc:Ff:Fp=1:0.35:0.4, 算的纵向进给切削力F f = 935.69 N，背向力F p = 1069.36 N。
3.滚珠丝杠螺母副的的计算和选型（横向）
（1）计算进给率引力Fm'
横向导轨为燕尾型，计算如下：
Fm'?1.4?Fy'?f'(Fx?2FX'?G')
=1.4?670?0.2(2?600)
（2）计算最大动负载C。
L?1000?vs?0.5??30r/minL0560?n?T60?30?15000 ??
C?wFm?1.2?N
（3）滚珠丝杆螺母副的选型
查阅【机电一体化设计手册】，可选用WL2圈外循环螺纹预紧滚珠丝杆副，额定动载荷为8800N，可满足要求，选定精度为3级。
（4）传动效率η的计算 ：
tan?tan4033'
tan(???)tan(')
(5)刚度的验算
先画出此横向进给滚珠丝杆支撑方式草图，最大进给率引力为2023，支撑间距L=450mm；丝杆螺母及轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向负荷的1/3.
1）丝杠的拉伸或压缩变形量?1，根据Fm'=2023N，查出D0?20mm，可算出： ?LL?4.2?10?5，
L?450?4.2?10?5?450?1.89?10?2mm
由于两端均采用向心推力球轴承，且丝杆又进行了预拉紧，故其拉压刚度可以提高4倍。其实际变形量
?y'???1?0.47?10?2mm
2)滚珠与螺纹滚道间接触变形?2。查【机电一体化设计手册】相关图表，W系列1列
2.5圈滚珠和螺纹滚道接触变形量?Q 14
?Q?8.5?10?3mm
因为进行了预紧，故
?2??Q??8.5?10?3?4.25?10?3mm
3）支撑滚珠丝杆轴承的轴向接触变形?3
因为施加预紧力，故 1212
?3??e??9.4?10?3?4.7?10?3mm
综合以上几项变量之和： 1212
???1'??2??3?(4.7?4.25?4.7)?10?3
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