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CA6150车床主轴箱设计

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软件简介

数控机床主传动系统配置方式

   数控机床的调速是按照控制指令自动执行的,因此变速机构必须适应自动操作的要求。在主传动系统中,目前多采用交流主轴电动机和直流主轴电动机无级调速系统。为扩大调速范围,适应低速大转矩的要求,也经常应用齿轮有级调速和电动机无级调速相结合的调速方式。

   数控机床主传动系统主要有四种配置方式,如图3-1所示。

⑴ 带有变速齿轮的主传动   大、中型数控机床采用这种变速方式。如图3-1(a)所示,通过少数几对齿轮降速,扩大输出转矩,一满足主轴低速时对输出转矩特性的要求。数控机床在交流或直流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速,使之成为分段无级变速。滑移齿轮的移位大都采用液压缸加拨叉,或者直接由液压缸带动齿轮来实现。

⑵ 通过带传动的主传动    如图3-1(b)所示,这种传动主要应用于转速较高、变速范围不大的机床。电动机本身的调速能够满足要求,不用齿轮变速,可以避免齿轮传动引起的振动与噪声。它适用于高速、低转矩特性要求的主轴。常用的是V带和同步齿形带。

⑶ 用两个电动机分别驱动主轴    如图3-1(c)所示,这是上述两种方式的混合传动,具有上述两种性能。高速时电动机通过带轮直接驱动主轴旋转;低速时,另一个电动机通过两级齿轮传动驱动主轴旋转,齿轮起到降速和扩大变速范围的作用,这样就使恒功率区增大,扩大了变速范围,克服了低速时转矩不够且电动机功率不能充分利用的缺陷。

⑷ 内装电动机主轴传动结构    如图3-1(d)所示,这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构,有效地提高了主轴部件的刚度,但主轴输出转矩小,电动机发热对主轴影响较大。

 

1.4 主传动系统结构设计

   机床主传动系统的结构设计,是将传动方案“结构化”,向生产 提供主传动部件装配图,零件工作图及零件明细表等。

   在机床初步设计中,考虑主轴变速箱机床上位置,其他部件的相互关系,只是概略给出形状与尺寸要求,最终还需要根据箱内各元件的实际结构与布置才确定具体方案,在可能的情况下,设计应尽量减小主轴变速箱的轴向和径向尺寸,以便节省材料,减轻质量,满足使用要求。设计中应注意对于不同情况要区别对待,如某些立式机床和摇臂钻床的主轴    箱;要求较小的轴向尺寸而对径向尺寸要求并不严格;但有的机床,如卧式铣镗床、龙门铣床的主轴箱要沿立柱或横梁导轨移动,为减少其颠覆力矩,要求缩小径向尺寸。

   机床主传动部件即主轴变速箱的结构设计主要内容包括:主轴组件设计,操纵机构设计,传动轴组件设计,其他机构(如开停、制动及换向机构等)设计,润滑与密封装置设计,箱体及其他零件设计等。

   主轴变速箱部件装配图包括展开图、横向剖视图、外观图及其他必要的局部视图等。给制展开图和横向剖视图时,要相互照应,交替进行,不应孤立割裂地设计,以免顾此失彼。给制出部件的主要结构装配草图之后,需要检查各元件是否相碰或干涉,再根据动力计算的结果修改结构,然后细化、完善装配草图,并按制图标准进行加深,最后进行尺寸、配合及零件标注等。

二、主运动的方案选择与主运动设计

1、机床的工艺特性

1.1 工艺范围

    精车、半精车外圆、车螺纹、车端面

1.2 刀具材料

    硬质合金、高速钢

1.3 加工工作材料

    钢、铸铁

1.4 尺寸范围

    0~500㎜

2、确定主轴转速

2.1 最高转速 nmax 

采用硬质合车刀半精车小直径钢材的外圆时,主轴转速最高。参考切削用量资料:

Vmax =150~200 m/s    K = 0.5    Rd =0.2~0.25

dmax =K·D =0.5×400 =200㎜

dmin =Rd ·dmax =0.2×200 =40㎜ 

nmax = = =1592.36

2.2最低转速:

   ①用高速钢车刀,粗车铸铁材料的端面时,参考切削用量资料:

Vmax =1520 m/s

nmin  = = =31.8

 ②用高速钢车刀,精车合金钢材料的丝杠时,参考资料:

直径500㎜普通车床加工丝杠的最大直径是50㎜,     

Vmin =1.5 米/分    

nmin = = =11.9转/分

因此:取最低转速nmin=11.9转/分

③转速范围

   Rn= ==133.8

  由于高速钢车刀少用低速,且为了避免结构过于复杂,因此取转速范围Rn=1592.36/31.8=50

④主运动结构图

CA6150车床主轴箱设计.doc
齿轮.dwg
传动结构图.dwg
箱体 一号图.dwg
主轴.dwg
主轴箱 零号图.dwg

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