ck6132数控车床总体及主轴部件设计.doc
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1、摘要 随着机械制造业的飞速发展,为进一步提高教学生产类中小型数控车床的性价比,提高主轴转速,增加机床刚性,对原有的数控车床作了一定的结构改进设计。本次课题我不但承担了CK6132数控车床机床本体设计、而且还承担了主轴部件等的设计。在设计中,CK6132车床不但可以选择步进电机,而且可以选择伺服电机。选择恰当的主轴支承方式以及轴承选用及润滑等也是相当的重要,同时,主轴组件的安装如何保证精度等,在本课题中有相应的叙述。本次完成了进给驱动的相关设计问题,能满足教学生产类中小型数控车床加工相关零件的要求,同时该机床也有较好的性价比,最终达到本次设计的综合训练的目的。关键词: 数控车床 主轴 床身575
2、7AbstractAlong with mechanical manufacturing industry develop fast. On one hand, to raise the ratio of performance and increase the rigidity of machine and price of the teaching kind of small-sized machine tool of numerical control. On the other hand, to raise the rotate speed of the spindles.This p
3、rogram has carried out the design of the lathe bed ball-bearing nut of numerical control of turning machine CK6132 . In the design, we can not only choose unit motor for the CK6132 lathe, but also can choose the servo motor for the CK6132 lathe. The feed and drive parts with appropriate option the b
4、all thread shaft are also considerable important. At the same time, how to guarantee precision by the installation of feed and drive parts which has corresponding statement in this program.This design has solved the related problem of feed and drive parts basically. It can reach the requirement of t
5、he teaching kind of small-sized machine tool of numerical control .It also gets certain economy and reaches the purpose of this design.Key words: turning machine Spindle lathe bed 目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 数控机床简介11.2 课题意义及本文主要工作11.2.1 选题意义11.2.2 本文主要工作及结构2第2章 数控车床简介32.1 数控车床的结构特点32.1.1 工艺范围与分类32.1.2
6、 数控车床的特点与发展32.1.3 数控车床的组成42.2 数控车床的总体布局42.2.1 数控机床总体布局的概念42.2.2 数控车床布局的结构特点及影响布局的因素62.3 CK6132数控车床的总体布局9第3章 主传动系统的设计103.1 主传动系统变速方式103.2 主运动功率的确定123.2.1 切削用量的选择123.2.2 车削时切削力的计算133.2.3 主传动中电机的功率和型号的确定143.3 皮带轮的设计计算15第4章 主轴部件设计184.1 主轴主要参数的计算184.1.1 车削时切削力的计算184.1.2 主轴内径184.1.3 主轴前端悬伸量a确定194.1.4 主轴跨距
7、的确定204.1.5 主轴的刚度计算254.2 主轴轴承的选择264.2.1 轴承的选型264.2.2 角接触球轴承274.3 轴承间隙调整和预紧284.4 主轴组件的润滑和密封294.4.1 主轴滚动轴承的润滑294.4.2 主轴组件的密封30第5章 进给驱动部件设计325.1 进给驱动部件传动功率的计算325.1.1 数控机床进给传动系统要求325.1.2 计算进给部件传动功率的相关公式及原理335.1.3 进给驱动部件的功率和扭矩的计算355.2 滚珠丝杠副的型号395.3 滚珠丝杠副轴承的选用40第6章 导轨、导轨架及床身的设计416.1 导轨的设计416.1.1 滑动导轨的类型416
8、.1.2 滑动导轨的间隙调整机构436.1.3 滑动导轨的润滑436.2 导轨架的设计436.2.1 导轨架结构的基本要求436.2.2 CK6132数控车床导轨架的结构446.3 床身的设计45结 论46致 谢47参考文献48CONTENTSAbstractIChapter 1 Introduction11.1 CNC machine tools Introduction11.2 Subject of the meaning and this paper11.2.1 The topics of significance11.2.2 In this paper, the work and st
9、ructure2Chapter 2 CNC lathe Introduction32.1 The structural characteristics of CNC lathes32.1.1 Process Scope and Classification32.1.2 CNC lathe features and development32.1.3 CNC lathes composition42.2 CNC lathe overall layout42.2.1 CNC machine tools the overall layout of the concept of42.2.2 CNC l
10、athes layout of the structural features62.3 CK6132 CNC lathe, the overall layout of9Chapter 3 The main transmission103.1 The main drive system of variable speed way103.2 The main sports power123.2.1 The choice of cutting parameters123.2.2 The main drive motor power and models133.2.3 The main drive m
11、otor power and models143.3 Pulley design calculations15Chapter 4 of the spindle assembly design184.1 Spindle main parameters of the calculation of184.1.1 Turning cutting force calculation184.1.2 Spindle inner diameter of184.1.3 The front spindle overhang a Make sure194.1.4 Spindle span to determine
12、the204.1.5 Spindle stiffness calculation254.2 Spindle bearing selection264.2.1 Bearing Selection264.2.2 The angular contact ball bearing274.3 Bearing clearance adjustment and preload284.4 Spindle components, lubrication and sealing294.4.1 Spindle lubrication of rolling bearings294.4.2 The sealing of
13、 the spindle components30Chapter 5 The feed drive unit design325.1 Feed the calculation of the transmission power of drive components325.1.1 The CNC machine tool feed drive system requirements325.1.2 The calculation of feed formulas and principles of the parts of the transmission power335.1.3 Into t
14、he calculation of power and torque of the drive components355.2 Ball screw models395.3 Ball screw bearings40Chapter 6 Rails, rail frame and bed of the design416.1 Guide the design416.1.1 Types of sliding rails416.1.2 The slide rails gap adjusting mechanism436.1.3 Sliding rail lubrication436.2 Rail f
15、rame design436.2.1 The basic requirements of rail structure436.2.2 CK6132 CNC lathe rail frame structure446.3 Body design45Summary46Thanks47References48 第1章 绪论1.1 数控机床简介随着科学技术的发展,机电产品日趋精密复杂。产品的精度要求越来越高、更新换代的周期也越来越短,从而促进了现代制造业的发展。尤其是宇航、军工、造船、汽车和模具加工等行业,用普通机床进行加工(精度低、效率低、劳动度大)已无法满足生产要求,从而一种新型的用数字程序控制的
16、机床应运而生。这种机床是一种综合运用了计算机技术、自动控制、精密测量和机械设计等新技术的机电一体化典型产品。数控机床是一种装有程序控制系统(数控系统)的自动化机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码,或其他符号编码指令(刀具移动轨迹信息)规定的程序。具体地讲,把数字化了的刀具移动轨迹的信息输入到数控装置,经过译码、运算,从而实现控制刀具与工件相对运动,加工出所需要的零件的机床,即为数控机床。1.2 课题意义及本文主要工作1.2.1 选题意义目前,世界各国对数控机床各种新技术的研究与发展进程,是与各国经济形势紧密相连的。机床工业与国家的经济相互促进和发展,进入21世纪知识机警时代,人们的知识所起的
17、作用更加突出,而机床工业作为机器制造业的基础,其重点地位与战略意义也更加明显。在世界范围内,对新工艺、新材料、新结构、新单元、新元件的研究开发工作正在大力开展,如对新的主轴结构、高速电主轴、高速直线电机等方面提出了更高的要求。对加工超硬、难切削材料及特殊复合材料及复杂零件、不规则曲面等也有了更多的需求。我国是世界上机床产量最多的国家,但数控机床的产品竞争力在国际市场中仍处于较低水平,即使在国内市场也面临着严峻的形势:一方面国内市场对各类机床产品特别是数控机床有大量的需求,而另一方面却有不少国产机床滞销积压,国外产品机床充斥市场,严重影响我国数控机床自主发展的势头。这种现象的出现,除了有经营上、
18、产品质量上和促销手段上的原因外,还有一个主要的原因就是我国生产的数控机床品种、性能和结构不够先进,新产品的开发周期长,不能即使针对用户的需求提供满意的产品。虽然高、尖、新的数控机床固然重要,但在此背后,假如教学类数控机床也用类似的机床似乎有些不合适,市场也需要中小型的数控机床来作为教学时使用。原有的教学类数控车床转速相对来说不高,在此基础上公司希望通过提高转速来扩大市场竞争力。1.2.2 本文主要工作及结构本次毕业设计主要设计数控车床机械本体部分,其中本课题主要完成机床本体的设计、主轴部件及主要零部件的设计。在此次设计中,第二章简单介绍了数控车床的结构特点及总体布局对机床的影响。第三章主要介绍
19、了主传动系统的计算,如主传动系统变速方式、主运动功率的确定、皮带轮的设计计算等。其中主要进行了主电机的选择。第四章是主轴部件设计。第五章是滚珠丝杠的选用及校核,主要叙述了滚珠丝杠的型号、滚珠丝杠螺母副的预紧方式,此后对所选的滚珠丝杠进行了校核。第六章介绍了导轨、导轨架及床身的设计。对导轨架的尺寸进行了估算。由于时间较短,本文主要讨论的是关于数控机床机械本体的设计。对于数控车床电气设备只是在设计过程中有初步的了解,本文没有深入讨论此方面的问题。第2章 数控车床简介2.1 数控车床的结构特点2.1.1 工艺范围与分类车床主要是用于车削加工,在车床上一般可以加工各种回转表面,如内外圆柱面、圆锥面、成
20、型回转表面及螺纹面等。在数控车床上还可以加工高精度的曲面与端面螺纹。用的刀具主要是车刀,各种孔加工用刀具(如钻头、绞刀、镗刀等)及螺纹刀具。车床主要用于加工各种轴类,套筒类和盘类零件上的回转表面。数控车床加工零件的尺寸精度可达IT5IT6,表面粗糙度可达1.6um以下。2.1.2 数控车床的特点与发展与传统车床相比,数控车床的结构有以下特点:1. 由于数控车床刀架的两个方向运动分别由两台伺服电动机驱动,所以它的传动链短。不必使用挂轮、光杠等传动部件,用伺服电动机直接与丝杠联接带动刀架运动。伺服电动机丝杠间也可以用同步皮带副或齿轮副联结。2. 多功能数控车床是采用直流或交流主轴控制单元来驱动主轴
21、,按控制指令作无级变速,主轴之间不必用多级齿轮副来进行变速。为扩大变速范围,现在一般还要通过一级齿轮副,以实现分段无级调速,即使这样,床头箱内的结构已比传统车床简单得多。数控车床的另一个结构特点是刚度大,这是为了与控制系统的高精度控制相匹配,以便适应高精度的加工。3. 数控车床的第三个结构特点是轻拖动。刀架移动一般采用滚珠丝杠副。滚珠丝杠副是数控车床的关键机械部件之一,滚珠丝杠两端安装的滚动轴承是专用铀承,它的压力角比常用的向心推力球轴承要大得多。这种专用轴承配对安装,是选配的,最好在轴承出厂时就是成对的。4. 为了拖动轻便,数控车床的润滑都比较充分,大部分采用油雾自动润滑。5. 由于数控机床
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