CA6150數(shù)控車床主軸箱及傳動系統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
CA6150數(shù)控車床主軸箱及傳動系統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),CA6150數(shù)控車床主軸箱及傳動系統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),ca6150,數(shù)控車床,主軸,傳動系統(tǒng),系統(tǒng),設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 號：
專 業(yè)：
機(jī)械工程及自動化
設(shè)計(jì)(論文)題目：
CK6150數(shù)控車床主軸箱設(shè)計(jì)
指 導(dǎo) 教 師:
開題報(bào)告填寫要求
1．開題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；
2．開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見；
3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打印）在本開題報(bào)告第一欄目內(nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫
2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
摘要 本文主要介紹了數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)、組成、分類、應(yīng)用范圍及其對ck6150數(shù)控車床主軸箱進(jìn)行的研究分析，論述了我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展的過去、現(xiàn)狀，對數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討, 提出了我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展的對策。
關(guān)鍵詞 數(shù)控機(jī)床 主軸箱 發(fā)展 對策
1 數(shù)控車床
數(shù)控是數(shù)字控制的簡稱，是利用數(shù)字化信息來實(shí)現(xiàn)自動控制的方法。數(shù)控機(jī)床是指采用數(shù)字化信息控制的機(jī)床。數(shù)控技術(shù)不僅用于機(jī)床的控制，還可用于控制其他設(shè)備。下面我們先來介紹一下數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)、組成、分類及其應(yīng)用范圍。
1.1 特點(diǎn)
數(shù)控機(jī)床是新型的自動化機(jī)床，它具有良好的通用性和較高的自動化程度，數(shù)控機(jī)床是實(shí)現(xiàn)柔性自動化的重要裝置之一，是發(fā)展柔性生產(chǎn)的基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床在以下的零件加工中更能顯示出它的優(yōu)越性。它們是：a、批量小而又多次生產(chǎn)的零件；b、幾何形狀復(fù)雜的零件；c、在加工過程中具有多坐標(biāo)聯(lián)動功能；d、切削余量大的零件；e、公差帶范圍小的零件；f、工藝設(shè)計(jì)變化的零件；g、加工過程中的錯(cuò)誤會造成嚴(yán)重浪費(fèi)的貴重零件；h、需全部檢測的零件等。概括起來，數(shù)控機(jī)床具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：(1)提高加工精度，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；(2)提高生產(chǎn)效率；(3)提高了加工零件的適應(yīng)性、靈活性；(4)減輕工人勞動強(qiáng)度；(5)提高生產(chǎn)管理水平［1］。
1.2 組成及分類
數(shù)控機(jī)床一般由4個(gè)部分組成：控制介質(zhì)、控制裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床主體組成。各組成部分各有其作用和特點(diǎn)。
目前，數(shù)控機(jī)床品種齊全，規(guī)格繁多，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)已有400多種規(guī)格。為了研究數(shù)控機(jī)床，可以按照多種原則來進(jìn)行分類。歸納起來，通常按下面5種原則來分類：
（1）按工藝用途分類：a、普通數(shù)控機(jī)床；b、數(shù)控加工中心機(jī)床；c、多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床。
（2）按控制系統(tǒng)對運(yùn)動軌跡的控制方式分類：a、點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床；b、點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床；c、輪廓控制數(shù)控機(jī)床。
（3）按伺服系統(tǒng)的控制方式分類：a、開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床；b、閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床；c、半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床；d、開環(huán)補(bǔ)償型數(shù)控機(jī)床。
（4）按數(shù)控裝置分類:a、硬線數(shù)控；b、軟線數(shù)控。
（5）按功能水平分類：a、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床；b、中檔型數(shù)控機(jī)床；c、高檔型數(shù)控機(jī)床［2］。
1.3 應(yīng)用范圍:
主要用于加工高精度回轉(zhuǎn)體類型零件,如軸類、盤類、套類,以及高精度的各種規(guī)格的內(nèi)外螺紋,可一次裝夾完成外形及內(nèi)孔的加工［3］。
2 主軸箱的研究分析
機(jī)床是機(jī)械制造行業(yè)中最基本的設(shè)備, 隨著制造業(yè)高效率、高精度、高柔性發(fā)展的需要, 人們對機(jī)床提出了越來越高的要求, 主軸箱又是機(jī)床很重要的一個(gè)部件, 因此, 很有必要對它的動態(tài)特性進(jìn)行研究。主軸箱結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性主要包括振動固有頻率、阻尼比和振型［4］。
隨著機(jī)床向高速化、高精度發(fā)展, 人們對主軸箱提出了越來越高的要求, 通過對主軸箱動態(tài)特性進(jìn)行分析研究, 準(zhǔn)確得到其動態(tài)參數(shù), 是滿足機(jī)床現(xiàn)代發(fā)展需求的有效途徑。對于主軸箱的固有動態(tài)特性, 已有學(xué)者做過分析研究, 但這些分析都存在不全面的問題［5］。如對主軸箱進(jìn)行了振動測試分析,缺少理論分析結(jié)果;對整機(jī)進(jìn)行了動態(tài)分析, 從整機(jī)角度去分析主軸箱的動態(tài)特性, 沒針對性的對主軸箱本身固有動態(tài)特性進(jìn)行分析研究［6］。因此, 為了全面分析主軸箱動態(tài)特性, 掌握準(zhǔn)確的動態(tài)參數(shù), 本文建立主軸箱有限元模型, 采用Lanczos法有限元模態(tài)分析對CK6150型數(shù)控車床主軸箱進(jìn)行動態(tài)特性研究, 并用模態(tài)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了有限元模態(tài)分析的正確性, 說明有限元模態(tài)分析得到的動態(tài)參數(shù)是準(zhǔn)確的, 為進(jìn)一步結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供了理論依據(jù)［7］。
3 我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展的過去、現(xiàn)狀及未來
3.1 數(shù)控機(jī)床發(fā)展的過去、現(xiàn)狀
我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一直受到國家經(jīng)濟(jì)狀況、數(shù)控技術(shù)發(fā)展水平與國家扶持政策的制定等三大因素的影響［8］, 自年1958年以來, 中國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展劃分為三個(gè)階段：(1)初始階段。中國的數(shù)控機(jī)床發(fā)展起步于1958年, 經(jīng)歷了20余年的初始階段。(2)穩(wěn)步發(fā)展階段一引進(jìn)、消化吸收、國產(chǎn)化與自行開發(fā)階段。自從1980年以來, 中國執(zhí)行了“六五” 、“七五” 、“八五” , 三個(gè)五年計(jì)劃。在這個(gè)期間, 在改革開發(fā)的政策指導(dǎo)下, 國家大力支持機(jī)床行業(yè), 通過引進(jìn)技術(shù)發(fā)展數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)。(3)曲折發(fā)展階段。1994年至1998年由于東南亞金融危機(jī),我國經(jīng)濟(jì)軟著陸及國內(nèi)消費(fèi)市場疲軟等綜合因素的影響, 事實(shí)上, 國內(nèi)機(jī)床市場容量呈下降趨勢, 而且國產(chǎn)機(jī)床的市場占有早有所下降, 機(jī)床工具行業(yè)連續(xù)五年負(fù)增長［9］。1999年3月份, 全行業(yè)開始恢復(fù)性增長, 1999年至6月份開始出現(xiàn)兩位數(shù)增長, 其中數(shù)控產(chǎn)品增長占主導(dǎo)地位到2000年一年全行業(yè)總產(chǎn)值將已經(jīng)到320億元。
3.2 數(shù)控機(jī)床發(fā)展的未來
由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展, 推動數(shù)控機(jī)床技術(shù)更快的更新?lián)Q代“世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用機(jī)豐富的軟硬件資源開發(fā)開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)”開放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性, 并向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向大大發(fā)［10］。近幾年許多國家紛紛研究開發(fā)這種系統(tǒng), 如美國科學(xué)制造中心（NCMS）與空軍共同領(lǐng)導(dǎo)的“下一代工作站機(jī)床控制器體系結(jié)構(gòu)”O(jiān)NGC［11］。歐共體的自動化系統(tǒng)中開放式體系結(jié)構(gòu)OOSACA, 日本的OSEC計(jì)劃等［12］。開發(fā)研究成果已得到應(yīng)用。如Cincinnati-Milacron公司從1995年開始在其生產(chǎn)的加工中心、數(shù)控銑床、數(shù)控車床等產(chǎn)品中采用了開放式體系結(jié)構(gòu)的A2100系統(tǒng)。新一代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)水平大大提高, 促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床性能向高精度、高速度、高柔性化方向發(fā)展［13］。
4 對我國數(shù)控機(jī)床提出的一些對策
(1)繼續(xù)強(qiáng)化企業(yè)體制和機(jī)制的創(chuàng)新,培育一批市場競爭力強(qiáng)的新型企業(yè)［14］。(2)加大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的力度,大力發(fā)展功能部件產(chǎn)業(yè)。我國歷來只重視主機(jī),而忽視“中場”產(chǎn)業(yè),造成我國數(shù)控機(jī)床的功能部件,要么質(zhì)差、性能不及國外名牌。為此,我國應(yīng)大力發(fā)展功能部件產(chǎn)業(yè),凡是屬于精密機(jī)械部件性質(zhì)的功能部件要在短期內(nèi)爭取在質(zhì)量和性能上趕上和超過國外名牌。我國在這方面還是很有潛力的，關(guān)鍵是要轉(zhuǎn)變觀念［15］。此外,還要把技術(shù)發(fā)展上遠(yuǎn)比機(jī)床落后的數(shù)控刀具產(chǎn)業(yè)搞上去,(3)推行“官、產(chǎn)、學(xué)、研、用 ”相結(jié)合的國家下一代數(shù)控機(jī)床專項(xiàng)攻關(guān)計(jì)劃, 攻克下一代數(shù)控機(jī)床的一系列技術(shù)難題。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 文懷興. 數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)踐指南[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2008.
[2] 陳嬋娟. 數(shù)控車床設(shè)計(jì)/現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)叢書[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2006.
[3] 徐灝. 新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,1995.
[4] 葉偉昌. 機(jī)械工程及自動化簡明設(shè)計(jì)手冊(上冊) [M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2001.
[5] 葉偉昌. 機(jī)械工程及自動化簡明設(shè)計(jì)手冊(下冊) [M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2001.
[6] 徐錦康. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社，2004.
[7] 成大先編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社出版，2002.
[8] 徐錦康. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.
[9] 王伯平. 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.
[10] 袁國定，朱洪海. 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 南京：東南大學(xué)出版社，2000.
[11] 全國數(shù)控培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)天津分中心．?dāng)?shù)控機(jī)床[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2002.
[12] 林宋. 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社出版，2002.
[13] 張俊生．金屬切削機(jī)床與數(shù)控機(jī)床[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.
[14] 彭曉南．?dāng)?shù)控技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.
[15] 余仲裕．?dāng)?shù)控機(jī)床維修[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2005.
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
本課題要研究或解決的問題:
某企業(yè)需要購置一批具有較好剛性的CK6150系列數(shù)控車床以滿足生產(chǎn)需求。該數(shù)控車床主軸最低轉(zhuǎn)速為70rpm，最高轉(zhuǎn)速為1400rpm，半自動換檔變速，主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)為12級。
研究手段:
1.熟悉圖紙了解加工要求；
2.了解鋁合金箱體的最基本的加工方法；
3.了解箱體類零件機(jī)加工工藝路線；
4.根據(jù)不同的生產(chǎn)綱領(lǐng)了解不同的加工方法
5.編制出與相應(yīng)的生產(chǎn)綱領(lǐng)的機(jī)加工工序卡及夾具的設(shè)計(jì)；
6.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書；
7.通過對機(jī)加工工序卡熟悉工藝設(shè)計(jì)的全過程；
8.通過設(shè)計(jì)把所學(xué)基礎(chǔ)理論，專業(yè)知識運(yùn)用到實(shí)踐中去；
9.通過設(shè)計(jì)提高自己分析問題和解決問題的能力；
10.能為今后的工作打下一個(gè)好的基礎(chǔ)。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見：
1．對“文獻(xiàn)綜述”的評語：
閱讀了大量關(guān)于數(shù)控機(jī)床方面的書籍，對數(shù)控車床的特點(diǎn)、組成及分類、應(yīng)用范圍、數(shù)控車床主軸箱的研究分析、我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展的過去、現(xiàn)狀及未來、對我國數(shù)控機(jī)床提出的一些對策等有了初步的認(rèn)識，為數(shù)控車床的設(shè)計(jì)做了一些基礎(chǔ)工作。
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測：
通過對本課題的研究使學(xué)生的基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識、技術(shù)水平以及實(shí)際應(yīng)用能力和文字、語言表達(dá)能力得到鍛煉，是學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論技能知識與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合的重要階段，是培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力的重要環(huán)節(jié)。
通過本課題的研究使學(xué)生對數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)有一個(gè)初步的認(rèn)識，學(xué)會如何查找文獻(xiàn)、如何進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)、校核、定稿等等。綜合應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)、工藝、公差、機(jī)械制圖CAD等知識進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控機(jī)床部件的設(shè)計(jì)。完成3張0號圖紙，1.2萬字的條理清楚的說明書。
指導(dǎo)教師：
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
系 部： 機(jī)械工程系
專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化
姓 名：
學(xué) 號：
外文出處： MAINTENANCE
附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。
指導(dǎo)教師評語：
中文翻譯符合英文原意，翻譯中參考了生產(chǎn)實(shí)際中的專業(yè)術(shù)語。
簽名：
注：請將該封面與附件裝訂成冊。
附件1：外文資料翻譯譯文
保 養(yǎng)
通用要求
操作溫度范圍：41℉至 104℉（5℃至40℃）
存儲溫度范圍：-4℉至 158℉（-20℃至70℃）
環(huán)境濕度：相對濕度20% – 95%，無冷凝
海拔：0 – 7000 英尺
電氣要求
所有機(jī)床均要求：
交流電輸入電源是三相三角形或者Y 形接線的電源，只不過電源必須接地（例如三角形接線的引線或者中心引線、Y 形接線的中性線）
頻率范圍為47-66 赫茲
波動不超過±10%的線電壓
諧波失真不超過整個(gè)均方根電壓的 10%
20-15 馬力系統(tǒng) （標(biāo)準(zhǔn)VF 與 10K ，EC300，EC400）
195-260 伏電壓要求 354-488 伏高壓要求
電源1 50 安培 25 安培
哈斯斷路器 40 安培 20 安培
如果來自電氣面板的使用操作小于
100 分鐘使用： 8 GA.線 12 GA.線
如果來自電氣面板的使用操作超過
100 分鐘使用： 6 GA.線 10 GA.線
40-30 馬力系統(tǒng) （50 錐度、40 錐度HT10K，VF 超高速，EC-300，EC-400 12K）
195-260 伏電壓要求 354-488 伏高壓要求
供電 1 100 安培 50 安培
哈斯斷路器 80 安培 40 安培
如果來自電氣面板的使用操作小于
100 分鐘使用： 4 GA.線 8 GA.線
如果來自電氣面板的使用操作超過
100 分鐘使用： 2 GA.線 6 GA.線
40-30 馬力系統(tǒng) （VS 1/3，HS 3-7 增量R 模式）
195-260 伏電壓要求
供電 125 安培
哈斯斷路器 100 安培
如果來自電氣面板的使用操作小于
100 分鐘使用： 2 GA.線
如果來自電氣面板的使用操作超過
100 分鐘使用： 0 GA.線
警告!
要求把與輸入電源的導(dǎo)線尺寸相同的一根單獨(dú)的接地線連接到機(jī)床的底盤。要求這根接地線保證操作人員的安全并且能夠進(jìn)行正確的操作。必須從進(jìn)線口的主設(shè)備接地引入這根接地線，而且其走線方向應(yīng)當(dāng)與機(jī)床輸入電源導(dǎo)線一樣。當(dāng)?shù)乩鋮s水管或者調(diào)節(jié)機(jī)床的接地棒不能用于此。
96-8000 rev N June 2006 保養(yǎng) 189
輸入機(jī)床的電源必須接地。對于Y形接線，必須把中性線接地。對于三角形接線，應(yīng)當(dāng)使用中心引線或者其中一根引線接地。當(dāng)使用未接地電源，機(jī)床將會運(yùn)行不正常。（當(dāng)使用外部480伏選項(xiàng)時(shí)，這不是一個(gè)要素。）
如果輸入電壓的不穩(wěn)定狀態(tài)超過了允許界限的話，就可能無法實(shí)現(xiàn)機(jī)床的額定馬力。機(jī)床可能會運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但是可能無法傳輸所要求的功率。當(dāng)使用相位變換器時(shí)，這種現(xiàn)象更為常見模態(tài)。只有在無法使用所有其它方法的情況下，才可使用相位變換器。
引線至引線或者引線至地面的最大電壓不得超過260 伏，或者對于使用內(nèi)部高電壓選項(xiàng)的高壓機(jī)床而言，最大電壓不得超過504 伏。
1 表內(nèi)所顯示的電流要求反應(yīng)了機(jī)床內(nèi)部的斷路器的尺寸。這種斷路器有著極其緩慢的跳閘時(shí)間。有必須把外部使用的斷路器的尺寸擴(kuò)大20-25%，如“供電“所示，以用于正常操作。
2 所示的高壓要求反應(yīng)了歐洲機(jī)床上標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)部400 伏配置。國內(nèi)的及所有其他用戶必須使用外部480伏選項(xiàng)。
空氣要求
銑床要求在向機(jī)床背后的壓力調(diào)節(jié)器輸入（空氣）時(shí)，在4標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/分
鐘情況下（EC和HS是9標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/分鐘），壓力最小為100磅/平方英寸。至少
有一臺兩馬力的壓縮機(jī)來提供這種壓力，并有最小為20加侖的氣罐，這樣當(dāng)壓力
下降到100磅/平方英寸時(shí)，會啟動最小為20加侖的氣罐。
注意：如果在氣動操作期間，操作人員將使用空氣噴嘴的話，要對上述最小空氣要求增加2 標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/分鐘。
機(jī)床類型 主要空氣調(diào)節(jié)器 輸氣線路軟管尺寸
EC-300 85 psi 1/2”I.D.
EC-400 85 psi 1/2”I.D.
EC-1600 85 psi 1/2”I.D
HS3/4/6/7 R 模式增量 85 psi 1/2”I.D
VF-1 - VF-11 (40 錐度) 85 psi 3/8”I.D.
VF-5 - VF-11 (50 錐度) 85 psi 1/2”I.D
VR 系列 85 psi 1/2”I.D
VS 1/3 85 psi 1/2”I.D
推薦把空氣軟管用一個(gè)軟管夾固定到機(jī)床背面的軟管接頭上。如果需要一個(gè)快速接頭，使用 1/2” 接頭。
注意：供氣管中的油和水過多會導(dǎo)致機(jī)床故障。空氣過濾器/調(diào)節(jié)器上裝有碗形泄料器，應(yīng)在開動機(jī)床前清空。為保證機(jī)床正常工作，必須每個(gè)月檢查一次。另外，空氣管道中污染物過多可能會堵塞排料閥，致使油和/或水進(jìn)入機(jī)床。
注意：應(yīng)當(dāng)在空氣過濾器/調(diào)節(jié)器的非調(diào)節(jié)一側(cè)進(jìn)行輔助空氣連接。
警告！
當(dāng)機(jī)床正在運(yùn)行中，而且在換刀期間，（機(jī)床調(diào)節(jié)器上的）壓力計(jì)
下降了超過 10PSI 時(shí)，供給機(jī)床的空氣就會不足。
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保養(yǎng)安排
以下為哈斯VR-11 系列加工中心所要求的定期保養(yǎng)。列出了保養(yǎng)的頻率、容量
以及所要求使用的流體油品類型。為使機(jī)床保持良好的工作工件狀態(tài)和保證能夠進(jìn)
行保養(yǎng)，必須遵守這些規(guī)定。
時(shí)間間隔 進(jìn)行的保養(yǎng)
每日 每 8 小時(shí)輪班換班時(shí)檢查一次冷卻劑液高度（尤其是在大負(fù)荷
TSC 主軸內(nèi)冷使用時(shí)）
檢查導(dǎo)軌潤滑劑箱的高度
清除導(dǎo)軌罩和底盤中的切屑
清除換刀裝置中的切屑
用清潔的抹布擦拭主軸錐孔度，并涂上輕質(zhì)油
每周 檢查主軸冷卻液（TSC）過濾器。如有需要，清潔或更換元件
檢查過濾調(diào)壓閥上的自動排液管是否能正常使用
對于配備了 TSC 可選件的機(jī)床，清理冷卻液劑箱上的切屑筐。
拿掉箱蓋，清除箱內(nèi)的所有沉積物。小心地將冷卻泵從控制器上拆下，在清潔冷卻箱之前要關(guān)掉控制器。對于未配備 TSC 可選件的機(jī)床，每月采取這一措施
檢查空氣壓力表顯示是否為 85psi。檢查主軸空氣壓力表是否是 20psi
對于配備了 TSC 可選件的機(jī)床，在刀具 V 形外緣涂少量油脂。
對于未配備 TSC可選件的機(jī)床，每月采取這一措施
用柔和的清潔劑清潔外表面。不要使用溶劑
根據(jù)機(jī)床規(guī)格檢查液壓平衡壓力
每月 檢查變速箱的油位。對于 40 錐度主軸：取下主軸頭下方的檢查蓋。從頂部慢慢添加油，直至油開始從儲油槽的溢流管中滴出。對于 50 錐度主軸：從觀察孔檢查油位。如要需要從變速箱測面添加
檢查導(dǎo)軌蓋是否能正常使用，如有必要，用輕質(zhì)油潤滑
在刀具交換裝置導(dǎo)軌的外邊緣放少量油脂，運(yùn)行經(jīng)過所有刀具
清除EC400 上在 A 軸和裝載位置上的工藝卡頭，這需要移去托盤。
6 個(gè)月 更換冷卻劑冷卻液，徹底清潔冷卻箱
檢查所有軟管和潤滑劑管道有無破裂
檢查旋轉(zhuǎn) A軸。如果有必要加油（Mobil SHC-630）。
正確的油線在觀察孔中間
每年 更換變速箱油，從變速箱底部排出所有的油。從主軸頭下面取下檢查蓋。從頂部慢慢添加油，直至油開始從儲油槽的溢流管中滴出。對于 50 錐度機(jī)床，從變速箱側(cè)面加油。
檢查濾油器，清除濾油器底部的沉淀
從觀察孔中檢查 SMTC 油位（參見這個(gè)章節(jié)的側(cè)掛式換刀油位）
2 年 每兩年更換一次控制箱上的空氣過濾器。
EC-400 替換旋轉(zhuǎn)A 軸油
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定期保養(yǎng)
在當(dāng)前指令屏幕上可以找到名為“Scheduled Maintenance （定期保養(yǎng)）”的定期保養(yǎng)頁，可通過PAGE UP （頁上移）或PAGE DOWN（頁下移）鍵進(jìn)入，可供啟動和停止一系列檢查。
可用向上向下的箭頭選擇列表中的某一條目項(xiàng)目。然后按ORIGIN啟動或終止被選中的項(xiàng)目。如果某項(xiàng)目被啟動，將顯示剩余的時(shí)間。如果項(xiàng)目被終止，則將顯示“＿”。
可使用向左向右的箭頭對保養(yǎng)項(xiàng)目的時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。按下ORIGIN （原始）鍵將恢復(fù)缺省時(shí)間。
通過通電時(shí)的累加時(shí)間（ON-TIME），或周期啟動時(shí)間（CS-TIME）對項(xiàng)目進(jìn)行跟蹤。當(dāng)時(shí)間為0時(shí)，將在屏幕底部顯示“Maintenance Due （需進(jìn)行保養(yǎng)）”字樣（負(fù)的小時(shí)數(shù)表明時(shí)間已經(jīng)用完）。
該信息不是警報(bào)，不會對機(jī)床運(yùn)行產(chǎn)生影響。在進(jìn)行了必要的保養(yǎng)后，操作人員可在“Scheduled Maintenance （定期保養(yǎng)）”屏幕上選中該項(xiàng)目，按下ORIGIN鍵將其禁用，然后再按一次ORIGIN鍵重新激活，這時(shí)重新開始倒數(shù)計(jì)時(shí)，為缺省的剩余小時(shí)數(shù)。
窗口/保護(hù)
聚碳酸酯窗戶和保護(hù)裝置會因?yàn)榻佑|含有胺的切削液體和化學(xué)制品而出現(xiàn)功能退化。每年損失的強(qiáng)度可達(dá) 10%。如果懷疑發(fā)生了降解，不超過兩年就應(yīng)該更換一次窗戶。
如果受到損壞或被嚴(yán)重擦刮，應(yīng)更換窗戶和保護(hù)裝置-立即更換破損的窗戶 。
工作燈
HAAS銑床有三種類型的工作燈。在進(jìn)行任何銑床工作之前關(guān)閉機(jī)床主斷路器的電源。
Lens 透鏡 Retainer 固定器
Screw 螺栓 Glass 玻璃
Frame 框架
切削螺旋器
在正常作業(yè)時(shí)，大多數(shù)切屑都從機(jī)床的排屑管中排出。但很小的切屑會流經(jīng)排水管，聚集在冷卻液槽的濾網(wǎng)上。為防止排水管被堵塞，需要定期清理這些這個(gè)收集器。如果排水管被堵塞并導(dǎo)致冷卻液在機(jī)床底部聚集，需要停下機(jī)床，打松堵塞排水管的切屑，讓冷卻液流出。清空冷卻液槽濾網(wǎng)，重新開始作業(yè)。
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主軸氣壓
使用空氣調(diào)節(jié)器面板后面的壓力計(jì)檢驗(yàn)主軸氣壓。VF，VR 和VS 機(jī)床應(yīng)顯示為 17psi，EC 系列和HS系列將是25psi。如有必要，進(jìn)行調(diào)節(jié)。
15000 轉(zhuǎn)主軸
15000 轉(zhuǎn)主軸的氣壓為20psi。15000 轉(zhuǎn)主軸需要較高的氣壓來略微減少油量，減慢將潤滑油送往軸承的速度。
TSC 保養(yǎng)
TSC泵是一個(gè)精確的齒輪泵，如果出現(xiàn)顆粒將會磨損的非常快，并失去壓力。
*在TSC系統(tǒng)運(yùn)行、且主軸中沒有刀具的情況下檢查100微米濾油器的污垢指示器。當(dāng)指示器達(dá)到紅色區(qū)域需更換元件。
*當(dāng)指示器達(dá)到紅色區(qū)域時(shí)清潔泵的進(jìn)口濾油器。用按鈕復(fù)位濾油器。用鋼絲刷清潔所有的進(jìn)口濾油器。
*清潔濾油器元件后，在主軸中無刀具的情況下運(yùn)行TSC系統(tǒng)至少1分鐘。
*當(dāng)用TSC系統(tǒng)的時(shí)候，冷卻液用的更快。經(jīng)常檢查冷卻液位置（每8個(gè)小時(shí)檢查一次）。由于箱中冷卻液面低將會導(dǎo)致泵的過早磨損。
TSC Coolant Pump Assembly TSC 冷卻液泵裝配圖 IMPORTANT 重要
Intake Filter Assembly 進(jìn)口過濾器裝配 Dirt Indicator 油污指示器
Wing Nuts 碟行螺母 Disconnect Hose for Cleaning 斷開軟管以便清潔
Intake Filter Housing 進(jìn)口濾油支架 Mesh Intake Filter 微米進(jìn)口過濾器
Gasket 墊圈 TSC Filter Assembly TSC 過濾器裝配
Clean The Intake Filter 清潔進(jìn)口過濾器 GATE FILTER 門式過濾器
警告
使用潤滑度太低的潤滑劑將損壞TSC冷卻液嘴和泵。
在粉末環(huán)境中，導(dǎo)致泵的壽命縮短，壓力減小，保養(yǎng)次數(shù)增多，不在冷卻泵的
保修范圍之內(nèi)。應(yīng)用除了標(biāo)準(zhǔn)的過濾管以外的特定管，與哈斯公司聯(lián)系以獲取建議。 陶瓷與類似物品加工不在磨損保證聲明范圍之內(nèi)，其風(fēng)險(xiǎn)完全由客戶自己承擔(dān)。研磨性切屑要求增加保養(yǎng)計(jì)劃。冷卻液必須更頻繁地更換，必須更頻繁地清理冷卻液箱底的沉淀物。推薦使用附屬的冷卻液過濾器。
加工鑄件時(shí)，鑄件處理中的砂子、鑄鋁和鑄鐵中的研磨性成分將縮短泵的壽命，最好除100微米過濾器之外再使用一個(gè)專用過濾器。與哈斯公司聯(lián)系以獲取建議。
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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁
目 錄
1 引言 1
2 數(shù)控機(jī)床概況 2
2.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展 2
2.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢 2
3 數(shù)控車床的簡介 3
3.1 數(shù)控車床的組成及工作原理 3
3.2 數(shù)控車床的特點(diǎn) 4
3.3 數(shù)控車床的適用范圍 4
4 數(shù)控車床的設(shè)計(jì) 6
4.1 數(shù)控車床的設(shè)計(jì)方法和特點(diǎn) 6
4.2 數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟 6
5 CK6150數(shù)控車床主軸箱設(shè)計(jì) 8
5.1 數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的發(fā)展 8
5.2 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 8
5.3 主傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10
5.4 動力設(shè)計(jì) 11
5.5 帶傳動設(shè)計(jì) 14
6 主軸組件的性能要求 18
7 主軸結(jié)構(gòu)及熱處理要求 19
結(jié)束語 20
致謝 21
參考文獻(xiàn) 22
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 23 頁 共 22 頁
1 引言
機(jī)床設(shè)計(jì)和制造的發(fā)展速度是很快的。由原先的只為滿足加工成形而要求刀具與工件間的某些相對運(yùn)動關(guān)系和零件的一定強(qiáng)度和剛度，發(fā)展至今日的高度科學(xué)技術(shù)成果綜合應(yīng)用的現(xiàn)代機(jī)床的設(shè)計(jì)，也包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的應(yīng)用。但目前機(jī)床主軸變速箱的設(shè)計(jì)還是以經(jīng)驗(yàn)或類比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)（經(jīng)驗(yàn)）設(shè)計(jì)方法。因此，探索科學(xué)理論的應(yīng)用，科學(xué)地分析的處理經(jīng)驗(yàn)，數(shù)據(jù)和資料，既能提高機(jī)床設(shè)計(jì)和制造水平，也將促進(jìn)設(shè)計(jì)方法的現(xiàn)代
機(jī)床設(shè)計(jì)是學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)床傳動部件（主軸變速箱）設(shè)計(jì)進(jìn)行的綜合訓(xùn)練。我們畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是CK6150數(shù)控車床的主軸箱設(shè)計(jì)。
在本設(shè)計(jì)中首先進(jìn)行參數(shù)擬定，運(yùn)動設(shè)計(jì)，動力計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)，軸和軸承的驗(yàn)算，主軸箱裝配設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)計(jì)算說明書等內(nèi)容。
設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動件（傳動軸，軸承，帶輪，離合器和制動器等），主軸組件，操縱機(jī)構(gòu)，潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計(jì)限于時(shí)間，一般只畫展開圖及一或兩個(gè)截面圖。
主傳動系統(tǒng)是用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動的傳動系統(tǒng)，它應(yīng)具有一定的轉(zhuǎn)速（速度）和一定的變速范圍，以便采用不同材料的刀具，加工不同的材料，不同尺寸，不同要求的工件，并能方便的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的開停，變速，換向和制動等。
數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主要包括電動機(jī)、傳動系統(tǒng)和主軸部件，它與普通機(jī)床的主傳動系統(tǒng)相比在結(jié)構(gòu)上比較簡單，這是因?yàn)樽兯俟δ苋炕虼蟛糠钟芍鬏S電動機(jī)的無級調(diào)速來承擔(dān)，剩去了復(fù)雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，有些只有二級或三級齒輪變速系統(tǒng)用以擴(kuò)大電動機(jī)無級調(diào)速的范圍。
2 數(shù)控機(jī)床概況
2.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展
隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜，且需頻繁改型。特別是在宇航、造船、軍事等領(lǐng)域所需的機(jī)械零件，精度要求高，形狀復(fù)雜，批量小。加工這類產(chǎn)品需要經(jīng)常改裝或調(diào)整設(shè)備，普通機(jī)床或?qū)Ｓ没潭雀叩淖詣踊瘷C(jī)床已不能適應(yīng)這些要求。為了解決上述問題，一種新型的機(jī)床——數(shù)控機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。這種新型機(jī)床具有適應(yīng)性強(qiáng)、加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。它綜合應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī)、自動控制、伺服驅(qū)動、精密測量和新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等多方面的技術(shù)成果，是今后機(jī)床控制的發(fā)展方向。
2.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢
從數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平看，高精度（定位精度：微米級、納米級）、高速度（主軸轉(zhuǎn)速10000r/min，快速進(jìn)給24m/min，換刀時(shí)間2～3s）、高柔性（多主軸、多工位、多刀庫）、多功能（立臥并用、復(fù)合加工）和高自動化（自動上下料、自動監(jiān)控、自動測量和通信功能）是數(shù)控機(jī)床的重要發(fā)展趨勢［1］。對單臺主機(jī)不僅要求提高其柔性和自動化程度，還要求具有進(jìn)入更高層次的柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的適應(yīng)能力。
在數(shù)控系統(tǒng)方面，目前世界上幾個(gè)著名的數(shù)控裝置生產(chǎn)廠家，諸如日本的FANCU，德國的SIEMENS和美國的AB公司，產(chǎn)品都向系列化、模塊化、高性能和成套性方向發(fā)展。它們的數(shù)控系統(tǒng)都采用了16位和32位微處理機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)總線及軟件模塊和硬件模塊結(jié)構(gòu)，內(nèi)存容量擴(kuò)大到1MB以上，機(jī)床分辨率可達(dá)0.1um，高速進(jìn)給可達(dá)100m/min，控制軸數(shù)可達(dá)16個(gè)，并采用先進(jìn)的電裝工藝［2］。
在驅(qū)動系統(tǒng)方面，交流驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)展迅速。交流傳動已由模擬式向數(shù)字式方向發(fā)展，以運(yùn)算放大器等模擬器件為主的控制器正在被以微處理器為主的數(shù)字集成元件所取代，從而克服了零點(diǎn)漂移、溫度漂移等弱點(diǎn)。
3 數(shù)控車床的簡介
3.1 數(shù)控車床的組成及工作原理
數(shù)控車床由:程序編制及程序載體、輸入裝置 、 數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動、位置檢測裝置、輔助控制裝置、車床本體等幾部分組成。如圖3.1所示：
圖3.1 伺服系統(tǒng)總體方案框圖
在傳統(tǒng)的金屬切削機(jī)床上，加工零件時(shí)操作者根據(jù)圖樣的要求，通過不斷改變刀具的運(yùn)動軌跡，運(yùn)動速度等參數(shù)，使刀具對工件進(jìn)行切削加工，最終加工出合格零件。
數(shù)控車床的加工其實(shí)質(zhì)是應(yīng)用了“微分”原理。
其工作原理與過程可簡述如下：
(1) 數(shù)控裝置根據(jù)加工程序要求的刀具軌跡，將軌跡按車床對應(yīng)的坐標(biāo)軸，以最小移動量（脈沖當(dāng)量）進(jìn)行微分，并計(jì)算出各軸需要移動的脈沖數(shù)。
(2) 通過數(shù)控裝置的插補(bǔ)軟件或插補(bǔ)運(yùn)算器，把要求的軌跡用最小移動單位的等效折線進(jìn)行擬合，并找出最接近理論軌跡的擬合折線。
(3) 數(shù)控裝置根據(jù)擬合折線的軌跡，給相應(yīng)的坐標(biāo)軸連續(xù)不斷地分配進(jìn)給脈沖，并通過伺服驅(qū)動使車床坐標(biāo)軸按分配的脈沖運(yùn)動。
由上可見：
(a) 只要數(shù)控車床的最小移動量（脈沖當(dāng)量）足夠小，所用的擬合折線就完全可以等效代替理論曲線；
(b) 只要改變坐標(biāo)軸的脈沖分配方式，即可以改變擬合折線的形狀，從而達(dá)到改變加工軌跡的目的；
(c) 只要改變分配脈沖的頻率，即可改變坐標(biāo)軸（刀具）的運(yùn)動速度。這樣就實(shí)現(xiàn)了數(shù)控車床控制刀具移動軌跡的根本目的。
3.2 數(shù)控車床的特點(diǎn)
(1) 加工對象改型的適應(yīng)性強(qiáng) 由于在數(shù)控車床上改變加工零件時(shí)，只需要重新編制程序就能實(shí)現(xiàn)對零件的加工，它不同于傳統(tǒng)的車床，不需要制造、更換許多工具、夾具和檢具，更不需要重新調(diào)整車床。
(2）加工精度高 數(shù)控車床是以數(shù)字形式給出的指令進(jìn)行加工的，由于目前數(shù)控裝置的脈沖當(dāng)量（即每輸出一個(gè)脈沖后數(shù)控機(jī)床移動部件相應(yīng)的移動量）一般達(dá)到了0.001mm，而且進(jìn)給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，因此，數(shù)控車床能達(dá)到比較高的加工精度和質(zhì)量穩(wěn)定性。［3］
(3）生產(chǎn)效率高 零件加工所需要的時(shí)間包括機(jī)動時(shí)間與輔助時(shí)間兩部分。數(shù)控車床能夠有效地減少這兩部分時(shí)間，因而加工生產(chǎn)率比一般車床高得多。數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的范圍比普通車床的范圍大，每一道工序都能選用最有利的切削用量，良好的結(jié)構(gòu)剛性允許數(shù)控車床進(jìn)行大切削用量的強(qiáng)力切削，有效地節(jié)省了機(jī)動時(shí)間。
(4）自動化程度高 數(shù)控車床對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的，操作者除了操作面板、裝卸零件、關(guān)鍵工序的中間測量以及觀察機(jī)床的運(yùn)行之外，其他的機(jī)床動作直至加工完畢，都是自動連續(xù)完成，不需要進(jìn)行繁重的重復(fù)性手工操作，勞動強(qiáng)度與緊張程度均大為減小，勞動條件也得到相應(yīng)的改善。
(5）良好的經(jīng)濟(jì)效益 使用數(shù)控車床加工零件時(shí)，分?jǐn)傇诿總€(gè)零件上的設(shè)備費(fèi)用是比較昂貴的。但在單件、小批量生產(chǎn)情況下，可以節(jié)省工藝裝備費(fèi)用、輔助生產(chǎn)工時(shí)、生產(chǎn)管理費(fèi)用及降低廢品率等，因此能夠獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
(6）有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化 用數(shù)控車床加工零件，能準(zhǔn)確地計(jì)算零件的加工工時(shí)，并有效地簡化了檢驗(yàn)和工夾具、半成品的管理工作。這些都有利于使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。
3.3 數(shù)控車床的適用范圍
數(shù)控車床與臥式車床一樣，也是用來加工軸類或盤類的回轉(zhuǎn)體零件。但是由于數(shù)控車床是自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等工序的切削加工，所以數(shù)控車床特別適合加工形狀復(fù)雜的軸類或盤類零件。
數(shù)控車床確實(shí)存在一般車床所不具備的許多優(yōu)點(diǎn)，但是這些優(yōu)點(diǎn)都是以一定條件為前提的。數(shù)控車床的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大，但它并不能完全代替其他類型的機(jī)床，也還不能以最經(jīng)濟(jì)的方式解決機(jī)械加工中的所有問題。數(shù)控車床通常最適合加工具有以下特點(diǎn)的零件。
多品種小批量生產(chǎn)的零件 通常采用數(shù)控車床加工的合理生產(chǎn)批量在10~200件 之間。目前有向中批量發(fā)展的趨勢。
結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件 通常數(shù)控車床適宜于加工結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在非數(shù)控車床上加工時(shí)需要有昂貴的工藝裝備的零件。
需要頻繁改型的零件 它節(jié)省了大量的工藝裝備費(fèi)用，使綜合費(fèi)用下降。
價(jià)格昂貴、不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件。
需要最短生產(chǎn)周期的急需零件。數(shù)控車床的初始投資相對較大，由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，又增加了維修費(fèi)用。如果缺少完善的售后服務(wù)，往往不能及時(shí)排除設(shè)備故障，將會在一定程度上影響機(jī)床的利用率，這些因素都會增加綜合生產(chǎn)費(fèi)用。
考慮到以上所述的種種原因，在決定選用數(shù)控車床加工時(shí)，需要進(jìn)行反復(fù)對比和 細(xì)的經(jīng)濟(jì)分析，使數(shù)控車床發(fā)揮它的最佳經(jīng)濟(jì)效益。
4 數(shù)控車床的設(shè)計(jì)
4.1 數(shù)控車床的設(shè)計(jì)方法和特點(diǎn)
（1）數(shù)控車床的設(shè)計(jì)方法
在過去的機(jī)床設(shè)計(jì)中多采用類比法，以古典力學(xué)和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的簡單公式或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行手工計(jì)算和手工設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)效率低、質(zhì)量差、周期長。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會需求的變化，數(shù)控車床的設(shè)計(jì)理論和技術(shù)也在不斷地發(fā)展。特別是近年來計(jì)算方法、控制理論、系統(tǒng)工程、創(chuàng)造工程、價(jià)值工程等學(xué)科的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為機(jī)床設(shè)計(jì)方法的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。
車床的設(shè)計(jì)方法是根據(jù)其設(shè)計(jì)類型而定。普通車床采用系列化設(shè)計(jì)方法。系列中基型產(chǎn)品屬創(chuàng)新設(shè)計(jì)類型，其他屬變型設(shè)計(jì)類型。
在創(chuàng)新設(shè)計(jì)類型中，車床總體方案的產(chǎn)生方法可采用分析式設(shè)計(jì)或創(chuàng)成式設(shè)計(jì)。前者是用類比分析、推理方法產(chǎn)生方案，是目前創(chuàng)新設(shè)計(jì)一般采用的方法。后者則用創(chuàng)成解析的方法生成方案，創(chuàng)新能力強(qiáng)，這種方法尚在研究發(fā)展之中。
（2）設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)
數(shù)控車床設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)代科技發(fā)展相適應(yīng)，具有明顯的特點(diǎn)。
(a) 設(shè)計(jì)手段計(jì)算機(jī)化
(b) 設(shè)計(jì)方法綜合化
(c) 設(shè)計(jì)對象系統(tǒng)化
(d) 設(shè)計(jì)目標(biāo)最優(yōu)化
(e) 設(shè)計(jì)問題模型化
(f) 設(shè)計(jì)過程程式化與并行化
4.2 數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟
數(shù)控車床的設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟大致可概括為以下幾方面。
(1) 主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)
主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)是后續(xù)設(shè)計(jì)的前提和依據(jù)。設(shè)計(jì)任務(wù)的來源不同，如工廠的規(guī)劃產(chǎn)品，或根據(jù)車床系列型譜進(jìn)行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，或用戶定貨等，雖具體的要求不同，但所要進(jìn)行的內(nèi)容大致相同。主要有以下技術(shù)指標(biāo)。
(a) 用途 指數(shù)控車床的工藝范圍，包括加工對象的材料、質(zhì)量、形狀及尺寸等。
(b) 生產(chǎn)率 包括加工對象的種類、批量及所要求的生產(chǎn)率。
(c) 性能指標(biāo) 包括加工對象所要求的精度或數(shù)控車床的精度、剛度、熱變形、噪聲等性能指標(biāo)。
(d) 主要參數(shù) 即確定數(shù)控車床的加工空間和主要參數(shù)。
(e) 驅(qū)動方式 數(shù)控車床電動驅(qū)動方式分為步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動與伺服電動機(jī)驅(qū)動。驅(qū)動方式的確定不僅與機(jī)床的成本有關(guān)，還將直接影響傳動方式的確定。
(f) 成本及生產(chǎn)周期 無論是定貨還是工廠規(guī)劃的產(chǎn)品，都應(yīng)確定成本及生產(chǎn)周期方面的指標(biāo)。
(2) 總體方案設(shè)計(jì) 總體方案設(shè)計(jì)包括以下幾方面設(shè)計(jì)。
(a) 運(yùn)動功能設(shè)計(jì) 包括確定數(shù)控車床所需運(yùn)動的個(gè)數(shù)、形式（直線運(yùn)動、回轉(zhuǎn)運(yùn)動）功能（主運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動、其他運(yùn)動）及排列順序，最后畫出數(shù)控車床的運(yùn)動功能圖。
(b) 基本參數(shù)設(shè)計(jì) 包括尺寸參數(shù)、運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)設(shè)計(jì)。
(c) 傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 包括傳動方式、傳動原理圖及傳動系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)。
(d) 總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì) 包括運(yùn)動功能分配、總體布局結(jié)構(gòu)形式及總體結(jié)構(gòu)方案圖設(shè)計(jì)。
(e) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 包括控制方式及控制原理、控制系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)。
(3) 總體方案綜合評價(jià)與選擇 在總體方案設(shè)計(jì)階段，對其各種方案進(jìn)行綜合評價(jià)，從中選擇較好的方案。
(4) 總體方案的設(shè)計(jì)修改或優(yōu)化 對所選擇的方案進(jìn)行進(jìn)一步的修改或優(yōu)化，確定最終方案。上述設(shè)計(jì)內(nèi)容，在設(shè)計(jì)過程中要交叉進(jìn)行。
(5) 詳細(xì)設(shè)計(jì)
(6) 技術(shù)設(shè)計(jì) 包括確定結(jié)構(gòu)原理方案、裝配圖設(shè)計(jì)、分析計(jì)算或優(yōu)化。
施工設(shè)計(jì) 包括零件圖設(shè)計(jì)、商品化設(shè)計(jì)、編制技術(shù)文檔等。
上述步驟可反復(fù)進(jìn)行，達(dá)到設(shè)計(jì)結(jié)果滿意為止。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)與評價(jià)反復(fù)進(jìn)行，可以提高一次設(shè)計(jì)成功率。
5 CK6150數(shù)控車床主軸箱設(shè)計(jì)
5.1 數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的發(fā)展
近年來，隨著數(shù)控加工技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)也呈現(xiàn)出一些新的發(fā)展趨勢，如主軸轉(zhuǎn)速的高速化、功能結(jié)構(gòu)的復(fù)合化、柔性化。
高速主軸單元為適應(yīng)數(shù)控加工高速化的發(fā)展，目前越來越多的高速數(shù)控車床采用了電主軸。電主軸又稱內(nèi)置式電動機(jī)主軸單元，就是將高速電動機(jī)置于機(jī)床主軸部件內(nèi)部，通過交流變頻控制系統(tǒng)，使主軸獲得所需的工作速度和轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)、主軸的一體化功能。與傳統(tǒng)主傳動系統(tǒng)相比，電主軸的主要特點(diǎn)有：
(1) 結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)械效率高、噪聲低、振動小、精度高；
(2) 電主軸可在額定轉(zhuǎn)速范圍實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速；
(3) 可實(shí)現(xiàn)精確的主軸定位及軸傳動功能；
(4) 電主軸更易實(shí)現(xiàn)高速化，其動態(tài)精度和動態(tài)穩(wěn)定性更好；
(5) 主軸運(yùn)行更平穩(wěn)，使主軸軸承的壽命得到延長。
高速電主軸所融合的技術(shù)主要包括以下幾方面。
(1) 高速精密軸承
(2) 潤滑技術(shù)
(3) 冷卻技術(shù)
(4) 高速變頻驅(qū)動
復(fù)合化和柔性化 隨著數(shù)控車床對加工對象適應(yīng)性的不斷提高，數(shù)控車床的 設(shè)計(jì)發(fā)生了很大變化，并向著單元柔性化和系統(tǒng)柔性化方向發(fā)展。
數(shù)控車床的發(fā)展已經(jīng)模糊了粗、精加工的工序概念，車削中心又把車、銑、鏜、鉆等工序集中到同一臺機(jī)床上來完成，完全打破了傳統(tǒng)工藝規(guī)程規(guī)定，由機(jī)床單一化走向多元化、復(fù)合化。
由此可見，現(xiàn)代數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不限于只滿足原有的基本要求，還要綜合考慮現(xiàn)代制造對機(jī)床的整體要求，如制造控制、過程控制以及物料傳輸，以縮短產(chǎn)品的加工時(shí)間、周轉(zhuǎn)時(shí)間、制造周期，最大限度地提高生產(chǎn)率［4］。
5.2 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求
現(xiàn)代切削加工正朝著高速、高效和高精度的方向發(fā)展，要求機(jī)床主傳動系統(tǒng)具有更高的轉(zhuǎn)速和更大的無級調(diào)速范圍；在切削加工中能自動變換速度，機(jī)床結(jié)構(gòu)要簡單，噪聲要小，動態(tài)性能要好，可靠性要高。數(shù)控車床作為高度自動化的機(jī)電一體化設(shè)備，其主傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般應(yīng)滿足如下基本要求。如圖5.1所示：
圖5.1 特征設(shè)計(jì)樹
(1) 使用性能要求 首先應(yīng)滿足機(jī)床的運(yùn)動特性，如機(jī)床的主軸有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級數(shù)。傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，操作方便靈活、迅速、安全可靠。
(2) 傳遞動力要求 主電動機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)能提供和傳遞足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，具有較高的傳動效率。
(3) 工作性能要求 主傳動中所有零部件要有足夠的剛度、精度和抗振性，熱變形特性穩(wěn)定。
此外，還要求主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，便于調(diào)整和維修；工藝性好，便于加工和裝配；防護(hù)性能好；使用壽命長。
主傳動系統(tǒng)的傳動方式：
傳動方案確定后，要進(jìn)行方案的結(jié)構(gòu)化，確定個(gè)零件的實(shí)際尺寸和有關(guān)布置。為此，常對傳動件的尺寸先進(jìn)行估算，如傳動軸的直徑、齒輪模數(shù)、離合器、制動器、帶輪的根數(shù)和型號等。在這些尺寸的基礎(chǔ)上，畫出草圖，得出初步結(jié)構(gòu)化的有關(guān)布置與尺寸；然后按結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行主要零件的驗(yàn)算，如軸的剛度、齒輪的疲勞強(qiáng)度等，必要時(shí)作結(jié)構(gòu)和方案上的修改，重新驗(yàn)算，直到滿足要求，最后才能畫正式裝備圖。
機(jī)床主傳動系統(tǒng)可分為分級變速傳動和無級變速傳動。分級變速傳動是在一定的變速范圍內(nèi)均勻地、離散地分布著有限級數(shù)的轉(zhuǎn)速，變速級數(shù)一般不超過20~30級。這種傳動方式主要用于普通機(jī)床，一些普通機(jī)床經(jīng)數(shù)控化改造后也保留了原分級變速傳動方式。無級變速傳動可以在一定的變速范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，以便得到滿足加工要求的最佳速度，能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，便于自動變速。數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)通常采用無級變速傳動。
與普通機(jī)床相比，數(shù)控車床的主傳動采用交、直流主軸調(diào)速電動機(jī)，電動機(jī)調(diào)速范圍大，并可無級調(diào)速，使主軸箱結(jié)構(gòu)大為簡化。為了適應(yīng)不同的加工需要，數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)有以下三種傳動方式：
(1) 由電動機(jī)直接驅(qū)動 主軸電動機(jī)與主軸通過聯(lián)軸器直接連接，或采用內(nèi)裝式主軸電動機(jī)直接驅(qū)動。
(2) 采用定比傳動 主軸電動機(jī)經(jīng)定比傳動傳遞給主軸。定比傳動可采用帶傳動或齒輪傳動。
(3) 采用分擋變速傳動 采用分擋變速傳動主要是為了解決主軸電動機(jī)的功率特性與機(jī)床主軸功率特性的匹配。變速機(jī)構(gòu)一般仍用齒輪副來實(shí)現(xiàn)。
5.3 主傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5.3.1 運(yùn)動設(shè)計(jì)
已知條件：
(1) 確定轉(zhuǎn)速范圍：主軸最小轉(zhuǎn)速nmin =70r/min 主軸最高轉(zhuǎn)速nmax =1400r/min.
(2) 齒輪換檔轉(zhuǎn)速級數(shù):z=6：
5.3.2 結(jié)構(gòu)分析式
6＝2×3
從電動機(jī)到主軸主要為降速傳動，若使傳動副較多的傳動組放在較接近電動機(jī)處可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，節(jié)省材料，也就是滿足傳動副前多后少的原則［5］。在降速傳動中，防止齒輪直徑過大而使徑向尺寸常限制最小傳動比 ；在升速時(shí)為防止產(chǎn)生過大的噪音和震動常限制最大轉(zhuǎn)速比。在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間傳動軸的變速范圍最?。?］ 。
5.3.3 確定轉(zhuǎn)速
(1) 選擇電動機(jī)
一般車床若無特殊要求，多采用Y系列封閉式三相異步電動機(jī)，根據(jù)原則條件選擇功率為7.5KW的雙速電機(jī)，轉(zhuǎn)速為1440 r/min和960 r/min籠式三相異步電動機(jī)。
(2) 分配總降速傳動比
總降速傳動比 i=n /n =76/1400=0.054
又電動機(jī)轉(zhuǎn)速不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比傳動副［7］。
(3) 確定傳動軸軸數(shù)
傳動軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比傳動副 =3
(4) 確定各級轉(zhuǎn)速并確定轉(zhuǎn)速
由n=76r/min &1=1.83 &2=1.80 &3=1.35 &4=1.35 &5=2.05 &6=2.03確定各級轉(zhuǎn)速：
主電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速依次為:1400、682、427、374、208、114r/min
主電機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速依次為:933、455、285、249、139、76r/min
在四根軸中，除去電動機(jī)軸，其余三軸按傳動順序依次設(shè)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ?，F(xiàn)由Ⅲ（主軸）開始，確定Ⅰ、Ⅱ軸的轉(zhuǎn)速：
先來確定Ⅱ軸的轉(zhuǎn)速
Ⅱ軸轉(zhuǎn)速可能有：
n=1440r/min時(shí) 1375、670、367
n=960r/min時(shí) 917、447、245
確定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速
n=1440r/min時(shí)：1037、690r/min
由此也可確定加在電動機(jī)與主軸之間的定傳動比。（電動機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）［8］。
(5) 確定各變速組傳動副齒數(shù)
軸Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為：42、雙聯(lián)齒輪61、28。
軸Ⅱ上的齒輪齒數(shù)分別為：雙聯(lián)齒輪65、46、79、57、23。
軸Ⅲ上的齒輪齒數(shù)分別為：57、74。
5.4 動力設(shè)計(jì)
5.4.1 確定各軸轉(zhuǎn)速
(1) 確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為
N=70r/min
(2) 各傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：
軸Ⅱ可從主軸70r/min按74/23的傳動副找上去，軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速
245r/min；軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為690r/min。
主軸箱共設(shè)置四套變速操縱機(jī)構(gòu)。共設(shè)有4個(gè)電磁離合器，不同的離合器的工作與斷開組合可實(shí)現(xiàn)6種轉(zhuǎn)速，主電機(jī)選雙速電機(jī)，我們設(shè)計(jì)的機(jī)床一共有12種轉(zhuǎn)速。
(a) 離合器Ⅰ合上，離合器Ⅲ合上，離合器Ⅱ斷開，離合器Ⅳ斷開，滑動齒輪56處于左位。（主電機(jī)轉(zhuǎn)速n＝1440，n=960大帶輪D=215,小帶輪d＝158，效率系數(shù)＝0.98，Z1=65,Z2=42,Z3=56,Z4=57）［9］
主電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min時(shí)
n計(jì)算=1440×158/215×0.98×42/65×57/56=682r/min
n標(biāo) =680r/min
n誤差 =（682-680）/680= 3‰<5%
符合國家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn)
主電機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min時(shí)
n計(jì)算=960×158/215×0.98×42/65×57/56=455r/min
n標(biāo)=460r/min
n誤差 =（460-455）/455= 1%<5%
符合國家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn)
(b) 離合器Ⅰ合上，離合器Ⅲ合上，離合器Ⅱ斷開，離合器Ⅳ斷開，滑動齒輪56處于右位。（主電機(jī)轉(zhuǎn)速n＝1440，n=960,大帶輪D=215,小帶輪d＝158，效率系數(shù)＝0.98，Z1=65,Z2=42,Z3=74,Z4=23）［10］
主電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min時(shí)
n計(jì)算=1440×158/215×0.98×42/65×23/74=210r/min
n標(biāo)=210r/min
n誤差n =（210-208）/210= 1%<5%
主電機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min時(shí)
n計(jì)算=960×158/215×0.98×42/65×23/74=139r/min
n標(biāo)=140r/min
n誤差 =（140-139）/140= 7‰<5%
符合國家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn)
(c) 離合器Ⅰ斷開，離合器Ⅱ合上，離合器Ⅲ合上，離合器Ⅳ斷開，滑動齒輪56處于左位。（主電機(jī)轉(zhuǎn)速n＝1440，n=960,大帶輪D=215,小帶輪d＝158，效率系數(shù)＝0.98，Z1=46,Z2=61,Z3=56,Z4=57）［11］
主電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min時(shí)
n計(jì)算=1440×158/215×0.98×61/46×57/56=1410r/min
n標(biāo)=1400r/min
n誤差=0<5%
主電機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min時(shí)
n計(jì)算=960×158/215×0.98×61/46×57/56=933r/min
n標(biāo)=930r/min
n誤差=（933-930）/930= 3‰<5%
符合國家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn)
(d) 離合器Ⅰ斷開，離合器Ⅱ合上，離合器Ⅲ合上，離合器Ⅳ斷開，滑動齒輪56處于右位。（機(jī)床轉(zhuǎn)速n＝1440，n=960,大帶輪D=215,小帶輪d＝158，效率系數(shù)＝0.98，Z1=46,Z2=61,Z3=74,Z4=27）
主電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min時(shí)
n計(jì)算=1440×158/215×0.98×61/46×27/74=427r/min
n標(biāo)=430r/min
n誤差=（430-427）/430= 7‰<5%
主電機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min時(shí)
n計(jì)算=960×158/215×0.98×61/46×27/74=335r/min
n標(biāo)=290r/min
n誤差=（290-285）/290= 1.7%<5%
符合國家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn)［12］
(e) 離合器Ⅰ斷開，離合器Ⅱ合上，離合器Ⅲ斷開，離合器Ⅳ合上，滑動齒輪56處于左位。（主電機(jī)轉(zhuǎn)速n＝1440，n=960,大帶輪D=215,小帶輪d＝158，效率系數(shù)＝0.98，Z1=28,Z2=79,Z3=56,Z4=57）
主電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min時(shí)
n計(jì)算=1440×158/215×0.98×28/79×57/56=377r/min
n標(biāo)=370r/min
n誤差=（374-370）/374= 1%<5%
主電機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min時(shí)
n計(jì)算=960×158/215×0.98×28/79×57/56=249r/min
n標(biāo)=250r/min
n誤差=（250-2490）/250=4‰<5%
符合國家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn)
(f) 離合器Ⅰ斷開，離合器Ⅱ合上，離合器Ⅲ斷開，離合器Ⅳ合上，滑動齒輪56處于右位［13］。（主電機(jī) 轉(zhuǎn)速n＝1440，n=960,大帶輪D=215,小帶輪d＝158，效率系數(shù)＝0.98，Z1=79,Z2=28,Z3=74,Z=23）
主電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min時(shí)
n計(jì)算=1440×158/215×0.98×28/79×23/74=115r/min
n標(biāo)=110r/min
n誤差=(114-110)/114= 3.6%<5
主電機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min時(shí)
n計(jì)算=960×158/215×0.98×28/79×23/74=76r/min
n標(biāo)=75r/min
n誤差=(76-75)/76= 1.3%<5%
符合國家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn)
由上得機(jī)床轉(zhuǎn)速最高1400r/min,最低70r/min.
5.5 帶傳動設(shè)計(jì)
電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min,傳遞功率P=7.5KW,傳動比i=1.36，兩班制，
一天運(yùn)轉(zhuǎn)16.1小時(shí)，工作年數(shù)10年。
(1) 確定計(jì)算功率 取1.1，則P=KP=1.17.5=8.25KW
(2) 選取V帶型
根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率，選B型帶。
(3) 確定帶輪直徑和驗(yàn)算帶速
查表小帶輪基準(zhǔn)直徑d =158mm,d =158×i=158×1.36=215
驗(yàn)算帶速成=
其中 -小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min；
-小帶輪直徑，mm；
V=3.14m/s
(4) 確定帶傳動的中心距和帶的基準(zhǔn)長度
設(shè)中心距為,則
0．55（）a2（）
于是 205.15a746,初取中心距為400mm。
帶長+
=2
查表取相近的基準(zhǔn)長度，L =1390mm.
帶傳動實(shí)際中心距=+=397.5mm
(5) 驗(yàn)算小帶輪的包角
一般小帶輪的包角不應(yīng)小于。
=161.4≈120°合適。
(6) 確定帶的根數(shù)
Z=
其中： -時(shí)傳遞功率的增量；
-按小輪包角，查得的包角系數(shù)；
-長度系數(shù)；
為避免V型帶工作時(shí)各根帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不大于10［14］。
Z==4
(7) 計(jì)算帶的張緊力
F=500()+q
其中： -帶的傳動功率,KW；
v-帶速,m/s；
q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=0.17kg/m。
v = 1440r/min = 11.9/s。
F=500)+0.17=193.7N
(8) 計(jì)算作用在軸上的壓軸力
F=1530N
我們設(shè)計(jì)的CK6150數(shù)控車床的主軸是一個(gè)空心的階梯軸，其內(nèi)孔可用來通過棒料或卸頂尖時(shí)穿入所用的鐵棒，也可用于通過氣功、電動或液壓夾緊裝置的機(jī)構(gòu)。主軸前端的錐孔為莫氏6號錐度，用來安裝頂尖套及前頂尖；有時(shí)，也可以安裝心軸，利用錐面配合的摩擦力直接帶動心軸和工作轉(zhuǎn)動。
主軸前端采用短錐法蘭式結(jié)構(gòu)。它的作用是安裝卡盤和撥盤，它以短錐和軸肩端面作定位面?？ūP、撥盤等夾具通過卡盤座，用四個(gè)螺栓固定在主軸上。安裝卡盤時(shí)只需將預(yù)先擰緊在卡盤上的螺栓連同螺母一起，從主軸軸肩和鎖緊盤上的孔中穿過，然后將鎖緊盤轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，使螺栓進(jìn)入鎖緊盤上寬度較窄的圓弧槽內(nèi)，把螺母卡住，然后再把螺母擰緊，就可把卡盤等夾具緊固在主軸上。這種主軸軸端結(jié)構(gòu)的定心精度高，連接剛度好，卡盤懸伸長度短，裝卸卡盤也比較方便，因此，在新型車床上應(yīng)用很普通。
主軸安裝在兩支承上，前支承為P5級精度的雙列圓柱滾珠軸承，用于承受徑向力。軸承內(nèi)環(huán)和主軸之間有1：12錐度相配合。當(dāng)內(nèi)環(huán)與主軸在軸向相對移動時(shí)，內(nèi)環(huán)可產(chǎn)生彈性膨脹或收縮，以調(diào)整軸承的徑向間隙大小，調(diào)整后用圓形螺母鎖緊。前支承處裝有阻尼套筒，內(nèi)套裝在主軸上，外套裝在前支承座孔內(nèi)。內(nèi)外套徑向之間有0.2mm的間隙，其中充滿了潤滑油，能有效地抑制振動，提高主軸的動態(tài)性能。
后軸承由一個(gè)推力球軸承和角接觸球軸承組成，分別用以承受軸向力（左、右）和徑向力。同理，軸承的間隙和預(yù)緊可以用主軸尾端的螺母調(diào)整。
主軸前后支承的潤滑，都是由潤滑油泵供油。潤滑油通過進(jìn)油孔對軸承進(jìn)行充分的潤滑，并帶走軸承運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的熱量。為了避免漏油，前后支承采用了油溝式密封。主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力的作用，油液就沿著斜面（朝箱內(nèi)方向）被甩到軸承端蓋的接油槽內(nèi)，由孔流向主軸箱。
主軸上裝有三個(gè)齒輪，右端的斜齒圓柱齒輪Z（74，m＝3.5mm，螺旋角8°47′51″，左旋）空套在主軸上。采用斜齒齒輪可以使主軸運(yùn)轉(zhuǎn)比較平衡，傳動時(shí)此齒輪作用在主軸上的軸向力與進(jìn)給力F1的方向相反，因此，可以減少主軸前支承所承受的軸向力。中間的齒輪Z56可以在主軸的花鍵上滑移。這時(shí)可用手轉(zhuǎn)動主軸，以便于測量主軸回轉(zhuǎn)精度及裝夾時(shí)正等工作。左端的齒輪Z58固定在主軸上，用于將主軸旋轉(zhuǎn)信號傳給編碼器，以實(shí)現(xiàn)螺紋加工。
6 主軸組件的性能要求
主軸組件是機(jī)床主要部件之一。由于主軸組件直接承受切削力，轉(zhuǎn)速范圍又很大，因而數(shù)控機(jī)床的加工質(zhì)量很大程度上要靠它保證。據(jù)統(tǒng)計(jì)，相對于機(jī)床的其他部件，主軸組件對加工綜合誤差的影響在通常情況下要占30%～40%，嚴(yán)重時(shí)可達(dá)60%～80%。因此，數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)對主軸組件提出了很高的要求。主軸組件的性能包括以下幾方面。
(1) 精度 主軸組件的精度包括旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)動精度［15］。
旋轉(zhuǎn)精度是指裝配后的部件在無載或低速轉(zhuǎn)動條件下，軸錐孔中心線的徑向跳動：近主軸端0.01，在300mm 處0.02；溜板移動對主軸中心線不平行度：上母線0.03只許向上，側(cè)母線0.015只許向操作者；小刀架移動對主軸中心線的不平行度：0.04；
主軸的軸向竄動：0.01；主軸軸肩支撐面的跳動：0.01；主軸錐孔中心線和尾架套筒伸出方向的不平行度：上母線0.015/100只許向上，側(cè)母線0.01/100只許向操作者；
主軸錐孔中心線和尾架套筒錐孔中心線對溜板移動的不等高度0.06只許尾架高。
(2) 靜態(tài)剛度 主軸組件的靜態(tài)剛度是指受外力作用時(shí)，主軸組件抵抗變形的能力，又分為抗彎和扭轉(zhuǎn)兩種剛度。數(shù)控機(jī)床多采用抗彎剛度作為衡量主軸組件剛度的指標(biāo)。
(3) 抗振性 抗振性包括抵抗受迫振動的能力和抵抗自激振動的能力。有時(shí)也把抵抗受迫振動的能力稱為動剛度，此時(shí)，抗振性僅指抵抗自激振動的能力。
(4) 熱穩(wěn)定性 主軸組件在運(yùn)轉(zhuǎn)中，溫升過高會引起兩方面的不良后果：一是主軸組件和箱體因熱膨脹而變形，主軸的回轉(zhuǎn)中心線和機(jī)床其他件的相對位置會發(fā)生變化，直接影響加工精度；其次是軸承等元件會因溫度過高而改變已調(diào)好的間隙和破壞正常潤滑條件，影響軸承的正常工作。
(5) 耐磨性 主軸組件必須有足夠的耐磨性，以便能長期保持精度。
傳動軸除了應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度要求。強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭轉(zhuǎn)載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大的變形。因此，疲勞強(qiáng)度不是主要矛盾。除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下不致產(chǎn)生過大的變形。如果剛度不足，軸上的零件如齒輪、軸承等將由于軸的變形過大而不能正常工作，或者產(chǎn)生振動和噪聲、發(fā)熱、過早磨損而失效。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。
7 主軸結(jié)構(gòu)及熱處理要求
主軸是主軸組件的重要組成部分。它的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸、制造精度、材料及其熱處理，對主軸組件的工作性能都有很大影響。
(1) 主軸的結(jié)構(gòu)形狀 主軸的結(jié)構(gòu)形狀主要取決于軸上所安裝的零件、軸承、傳動件及夾具等的類型、數(shù)目、位置、安裝定位方式等，也考慮其工藝性要求。主軸通常是一個(gè)前粗后細(xì)的階梯軸，即軸徑尺寸從前軸頸起，向后逐漸縮小。這樣的結(jié)構(gòu)，是為了適應(yīng)主軸各段承受的不同載荷，以滿足剛度要求，同時(shí)也為其上的多個(gè)零件提供足夠的安裝、定位及止推面，同時(shí)也有利于加工和裝配。
數(shù)控車床主軸的軸端通常用于安裝夾具，要求夾具在軸端定位精度高、定位剛度好、裝卸方便，同時(shí)使主軸的懸伸長度短。主軸端部結(jié)構(gòu)，一般采用短圓錐法蘭盤式。
(2) 主軸的材料和熱處理 選擇主軸材料與熱處理方法，主要依據(jù)主軸部件的工作條件及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即應(yīng)滿足主軸對剛度、強(qiáng)度、耐磨性、精度等方面的具體要求。
(3) 主軸主要精度指標(biāo) 主軸的精度直接影響到主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度。主軸的軸承、齒輪等零件相連接處的表面幾何形狀誤差和表面粗糙度，關(guān)系到接觸剛度。因此，設(shè)計(jì)主軸時(shí)，必須根據(jù)機(jī)床精度標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的項(xiàng)目制定合理的技術(shù)要求。
主軸主要精度指標(biāo)有：前支承軸頸的同軸度約5um左右；軸承軸頸需按軸承內(nèi)孔“實(shí)際尺寸”配磨，且須保證配合過盈1~5um；錐孔與軸承軸頸的同軸度為3~5um，與錐面的接觸面積不小于80%，且大端接觸較好；裝NN3000K型調(diào)心圓柱滾子軸承的1：2錐面，與軸承內(nèi)圈接觸面積不小于85%。
結(jié)束語
數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)任務(wù)完成了，雖然設(shè)計(jì)的過程比較繁瑣，而且剛開始還有些不知所措，但是在同學(xué)們的共同努力下，再加上老師的悉心指導(dǎo)，我終于順利地完成了這次設(shè)計(jì)任務(wù)。本次設(shè)計(jì)鞏固和深化了課堂理論教學(xué)的內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)過的知識和理論的能力，是我獨(dú)立分析、解決問題的能力得到了強(qiáng)化。
致 謝
經(jīng)過三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)忙碌之后，設(shè)計(jì)最終完成，心理有一種說不出的輕松，設(shè)計(jì)過程中遇到許多的問題，在眾多師友的幫助下予以解決。首先要感謝吳萍老師對我的指導(dǎo)和督促，老師給我指出了正確的設(shè)計(jì)方向，使我加深了對知識的理解,同時(shí)也避免了在設(shè)計(jì)過程中少走彎路，老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計(jì)放在心理，保證按質(zhì)按量的完成；要感謝宿舍同學(xué)，是大家營造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，在做設(shè)計(jì)的過程中互幫互助，使我的CAD和PRO/E操作水平比以前有了很大提高，同時(shí)較全面的掌握了Word的編輯功能；還要感謝那些把借閱證讓我借書的同學(xué)，使得我查閱資料非常方便；還要感謝同學(xué)在我最需要電腦的時(shí)候給我提供電腦，使我能夠按時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。
大學(xué)生活至此劃上了圓滿的句號，在南理工泰州科技學(xué)院這塊土地上有眾多莘莘學(xué)子辛勤的耕耘，在這塊土地上我健康快樂的成長，我永遠(yuǎn)不會忘記可親的同學(xué)，我永遠(yuǎn)記得這片土地。
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