ck6132數(shù)控車床總體及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+cad圖紙全套】

1、<p>　　CK6132數(shù)控車床總體及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要 隨著機(jī)械制造業(yè)的飛速發(fā)展，為進(jìn)一步提高教學(xué)生產(chǎn)類中小型數(shù)控車床的性價(jià)比，提高主軸轉(zhuǎn)速，增加機(jī)床剛性，對(duì)原有的數(shù)控車床作了一定的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，使之不僅能滿足教學(xué)用途外還能用于生產(chǎn)實(shí)際上半精、精加工。</p><p>　　設(shè)計(jì)的內(nèi)容為主要介紹了數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，數(shù)控機(jī)床的概述和分類等，主要設(shè)計(jì)為

2、CK6132車床總體及驅(qū)動(dòng)部件設(shè)計(jì)，首先是主要?jiǎng)恿?shù)的確定，主運(yùn)動(dòng)功率確定和切削量的選擇，切削功率的選擇等，進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)，滾珠絲杠的選用，之后對(duì)其進(jìn)行校核，介紹了導(dǎo)軌、導(dǎo)軌架及床身的設(shè)計(jì)。對(duì)導(dǎo)軌架的尺寸進(jìn)行了估算。</p><p>　　完成了進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的相關(guān)設(shè)計(jì)問題，能滿足教學(xué)生產(chǎn)類中小型數(shù)控車床加工相關(guān)零件的要求，同時(shí)該機(jī)床也有較好的性價(jià)比，有一定的應(yīng)用價(jià)值</p><p>　　關(guān)

3、鍵詞 數(shù)控車床 床身 滾珠絲杠</p><p>　　Ck6132 lathe to drive and the overall design of component</p><p>　　Abstract Along with mechanical manufacturing industry develop fast. On one hand, to raise the ratio

4、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. It has made certain impr

5、ovement for the original machine tool of numerical control which make it not only satisfy teaching outside can be still used to produce is half , finish machining. </p><p>　　The design for the content of CNC

6、 introduces the present situation and development trend of selection and the significance of nc machine tools, summarizes and classification, the main design for CK6132 lathe overall and driving parts design, first is th

7、e main force of parameters, and the power of the cutting, etc, cutting power to drive into the design of components, ball screw, after the test, to guide rails, and introduced the design and lathe bed. To guide frame siz

8、e is estimated</p><p>　　This design has solved the related problem of feed and drive parts basically. It can reach the requirement of the teaching kind of small-sized machine tool of numerical control .It al

9、so gets certain economy and reaches the purpose of this design. </p><p>　　Keywords turning machine lathe bed ball-bearing </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　題目…………………………

10、………………………………………………………………………………..i</p><p>　　摘要及關(guān)鍵詞………………………………………………………………………………………….I</p><p><b>　　1前 言.…1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.1.1 數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介1&l

11、t;/p><p>　　1.1.2 課題選材2</p><p>　　1.1.3 主要工作及結(jié)構(gòu)2</p><p>　　1.2 數(shù)控機(jī)床概述4</p><p>　　1.2.1 數(shù)控機(jī)床的定義3</p><p>　　1.2.2 數(shù)控機(jī)床的組成及特點(diǎn)3</p><p>　　1.2.3 數(shù)控機(jī)床的主

12、要技術(shù)參數(shù)4</p><p>　　1.3 數(shù)控機(jī)床的分類4</p><p>　　1.3.1 按機(jī)械運(yùn)動(dòng)軌跡分類4</p><p>　　1.3.2 按伺服系統(tǒng)的類型分類6</p><p>　　1.3.3 按聯(lián)動(dòng)軸數(shù)分類8</p><p>　　1.4 數(shù)控未來發(fā)展的趨勢(shì)9</p><p&g

13、t;　　1.4.1 繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展9</p><p>　　1.4.2向高速化、高精度化和智能化方向發(fā)展9</p><p>　　2 數(shù)控車床簡(jiǎn)介9</p><p>　　2.1 數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)9</p><p>　　2.1.1 工藝范圍與分類9</p><p>　　2.1.2 數(shù)控車床

14、的特點(diǎn)與發(fā)展9</p><p>　　2.1.3 數(shù)控車床的組成10</p><p>　　2.2 數(shù)控車床的總體布局10</p><p>　　2.2.1 數(shù)控機(jī)床總體布局的概念10</p><p>　　2.2.2 數(shù)控車床布局的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及影響布局的因素11</p><p>　　2.2.3 CK6132數(shù)控車床的

15、總體布局結(jié)構(gòu)方案的確定.....................12</p><p>　　3 CK6132動(dòng)力參數(shù)的確定13</p><p>　　3.1 主運(yùn)動(dòng)功率的確定13</p><p>　　3.1.1 切削用量的選擇13</p><p>　　3.1.2 車削時(shí)切削力的計(jì)算14</p><p>　　3.1.

16、3 主傳動(dòng)中電機(jī)的功率和型號(hào)的確定14</p><p>　　3.2 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件傳動(dòng)功率的計(jì)算15</p><p>　　3.2.1 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)要求15</p><p>　　3.2.2 計(jì)算進(jìn)給部件傳動(dòng)功率的相關(guān)公式及原理16</p><p>　　3.2.3 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件的功率和扭矩的計(jì)算17</p><

17、p>　　4 滾珠絲杠的選用及校核21</p><p>　　4.1 滾珠絲杠副傳動(dòng)的概述21</p><p>　　4.2 滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)形式、型號(hào)及支承形式的選用23</p><p>　　4.2.1 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)形式23</p><p>　　4.2.2 滾珠絲杠副的型號(hào)25</p><p>　　4.3

18、 滾珠絲杠副軸承的選用27</p><p>　　4.4 滾珠絲杠的計(jì)算和校核27</p><p>　　4.4.1 靜載強(qiáng)度的計(jì)算27</p><p>　　4.4.2 疲勞強(qiáng)度的計(jì)算28</p><p>　　5 導(dǎo)軌、導(dǎo)軌架及床身的設(shè)計(jì)29</p><p>　　5.1 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)29</p>&

19、lt;p>　　5.1.1 滑動(dòng)導(dǎo)軌的類型30</p><p>　　5.1.2 滑動(dòng)導(dǎo)軌的間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)30</p><p>　　5.1.3 滑動(dòng)導(dǎo)軌的潤(rùn)滑31</p><p>　　5.2 導(dǎo)軌架的設(shè)計(jì)31</p><p>　　5.2.1 導(dǎo)軌架結(jié)構(gòu)的基本要求31</p><p>　　5.2.2 CK613

20、2數(shù)控車床導(dǎo)軌架的結(jié)構(gòu)32</p><p>　　5.3 床身的設(shè)計(jì)32</p><p><b>　　6 結(jié) 論33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p>　　致謝...............................................

21、....................35</p><p>　　附錄...................................................................36</p><p><b>　　1 前 言</b></p><p>　　設(shè)計(jì)的選題為CK6132數(shù)控車床的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的內(nèi)容為CK6132數(shù)控

22、車床總體布局方案的設(shè)計(jì)，其主要?jiǎng)恿?shù)的設(shè)計(jì)，工作臺(tái)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)，主要進(jìn)給驅(qū)動(dòng)零部件的計(jì)算和校核，相關(guān)零部件型號(hào)的選用。本次設(shè)計(jì)題目是經(jīng)過仔細(xì)、認(rèn)真的調(diào)研而確立為設(shè)計(jì)的選題的。這個(gè)選題貼近生活實(shí)際，產(chǎn)品能夠在基本滿足客戶要求的前提下，同時(shí)保證了較好的經(jīng)濟(jì)性。此選題具有較好的實(shí)用性，產(chǎn)品主要用于教學(xué)，并不完全用于工廠、企業(yè)生產(chǎn)加工零件。所以，進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在保證數(shù)控機(jī)床應(yīng)有精度的同時(shí)，還要兼顧其經(jīng)濟(jì)性。</p><

23、p>　　設(shè)計(jì)是教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分，是大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，是培養(yǎng)我們學(xué)生綜合運(yùn)用大學(xué)階段所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，分析解決實(shí)際問題能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。而且與其它的教學(xué)環(huán)節(jié)相配合，在某種程度上是課堂上所學(xué)知識(shí)地延續(xù)和升華，是其它教學(xué)環(huán)節(jié)所不能取代的。</p><p>　　通過設(shè)計(jì)能使我們受到一個(gè)工程技術(shù)人員所必需的綜合訓(xùn)練，在不同程度上提高了自身的各種能力，諸如調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)、收集材料、繪圖、技術(shù)

24、分析、團(tuán)結(jié)合作和總結(jié)撰寫論文和設(shè)計(jì)說明書的能力等。同時(shí)也是我們走上工作崗位之前的一種有效的“實(shí)踐”。設(shè)計(jì)的工作方向是面對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、面向生產(chǎn)實(shí)際、堅(jiān)持教學(xué)要求、努力實(shí)現(xiàn)教學(xué)、科研、生產(chǎn)三方面結(jié)合，進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)理論和技能的培養(yǎng)。在設(shè)計(jì)期間我們要以腳踏實(shí)地的、勇于克服一切困難的頑強(qiáng)精神攀向科學(xué)的高峰。設(shè)計(jì)的目的也是它的重要之處在于鍛煉我們的設(shè)計(jì)思維，開拓我們的知識(shí)視野，力求以最佳的思維方式去分析解決實(shí)際設(shè)計(jì)中的問題，以加強(qiáng)我們處理實(shí)際問題的

25、能力，可以說設(shè)計(jì)是我們走上工作崗位前的一次練兵。在世界范圍內(nèi)，對(duì)新工藝、新材料、新結(jié)構(gòu)、新單元、新元件的研究開發(fā)工作正在大力開展，如對(duì)新的主軸結(jié)構(gòu)、高速電主軸、高速直線電機(jī)等方面提出了更高的要求。對(duì)加工超硬、難切削材料及特殊復(fù)合材料及復(fù)雜零件、不規(guī)則曲面等也有了更多的需求。</p><p>　　我國(guó)是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國(guó)家，但數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力在國(guó)際市場(chǎng)中仍處于較低水平，即使在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì)：一方

26、面國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)各類機(jī)床產(chǎn)品特別是數(shù)控機(jī)床有大量的需求，而另一方面卻有不少國(guó)產(chǎn)機(jī)床滯銷積壓，國(guó)外產(chǎn)品機(jī)床充斥市場(chǎng)，嚴(yán)重影響我國(guó)數(shù)控機(jī)床自主發(fā)展的勢(shì)頭。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，除了有經(jīng)營(yíng)上、產(chǎn)品質(zhì)量上和促銷手段上的原因外，還有一個(gè)主要的原因就是我國(guó)生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床品種、性能和結(jié)構(gòu)不夠先進(jìn)，新產(chǎn)品的開發(fā)周期長(zhǎng)，不能即使針對(duì)用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)背景 </p><p>

27、　　1.1.1數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜。產(chǎn)品的精度要求越來越高、更新?lián)Q代的周期也越來越短，從而促進(jìn)了現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展。尤其是宇航、軍工、造船、汽車和模具加工等行業(yè)，用普通機(jī)床進(jìn)行加工（精度低、效率低、勞動(dòng)度大）已無法滿足生產(chǎn)要求，從而一種新型的用數(shù)字程序控制的機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。這種機(jī)床是一種綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制、精密測(cè)量和機(jī)械設(shè)計(jì)等新技術(shù)的機(jī)電一體化典型產(chǎn)品

28、。數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的自動(dòng)化機(jī)床。該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號(hào)碼，或其他符號(hào)編碼指令（刀具移動(dòng)軌跡信息）規(guī)定的程序。具體地講，把數(shù)字化了的刀具移動(dòng)軌跡的信息輸入到數(shù)控裝置，經(jīng)過譯碼、運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)控制刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加工出所需要的零件的機(jī)床，即為數(shù)控機(jī)床[1]。</p><p>　　1.1.2 設(shè)計(jì)選材</p><p>　　隨著工業(yè)生產(chǎn)社會(huì)化、專業(yè)化、集中化、

29、高度機(jī)械化乃至自動(dòng)化的步伐的加快，機(jī)械制造業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床的要求也越來越向高精度、高穩(wěn)定性、高生產(chǎn)率、高適應(yīng)性方向發(fā)展。為進(jìn)一步提高我國(guó)數(shù)控機(jī)床技術(shù)，對(duì)于教學(xué)類數(shù)控機(jī)床在保持原有的小型化基礎(chǔ)上，提高轉(zhuǎn)速也顯得越來越重要了。</p><p>　　設(shè)計(jì)課題——CK6132數(shù)控車床來源于南京邁順數(shù)控新技術(shù)有限公司即原來的江蘇東方數(shù)控有限公司的。原東方公司主要從事于教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)和教學(xué)用小型數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能單一不利

30、于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。公司為了擴(kuò)大產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力除整合保留原有的教學(xué)用相關(guān)設(shè)備，同時(shí)面向生產(chǎn)型的企業(yè)這塊市場(chǎng)需要，新公司現(xiàn)在又開發(fā)了新的產(chǎn)品系列，生產(chǎn)中小型數(shù)控機(jī)床（主要是車、銑及加工中心）。此次我們主要從事小型中高速數(shù)控車床的設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.1.3主要工作及結(jié)構(gòu)</p><p>　　設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)數(shù)控車床機(jī)械本體部分，其中主要完成機(jī)床本體的設(shè)計(jì)、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件及主要零部件的

31、設(shè)計(jì)。</p><p>　　在此次設(shè)計(jì)中，主要講述了數(shù)控機(jī)床概述，從數(shù)控機(jī)床的分類與發(fā)展方面以及其在先進(jìn)制造業(yè)中的作用進(jìn)行了細(xì)致的介紹。簡(jiǎn)單介紹了數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及總體布局對(duì)機(jī)床的影響。主要介紹了機(jī)床主參數(shù)的計(jì)算，如切削用量的選擇、切削力的計(jì)算、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件的計(jì)算等。其中主要進(jìn)行了主電機(jī)的選擇。是滾珠絲杠的選用及校核，主要敘述了滾珠絲杠的型號(hào)、滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊方式以及滾珠絲杠的安裝方法，此后對(duì)所選的滾珠絲杠

32、進(jìn)行了校核。介紹了導(dǎo)軌、導(dǎo)軌架及床身的設(shè)計(jì)。對(duì)導(dǎo)軌架的尺寸進(jìn)行了估算。</p><p>　　由于時(shí)間較短，本文主要討論的是關(guān)于數(shù)控機(jī)床機(jī)械本體的設(shè)計(jì)。對(duì)于數(shù)控車床電氣設(shè)備只是在設(shè)計(jì)過程中有初步的了解，本文沒有深入討論此方面的問題。</p><p>　　1.2 數(shù)控機(jī)床概述</p><p>　　1.2.1 數(shù)控機(jī)床的定義</p><p>　　數(shù)

33、控即數(shù)字控制(Numerical Control，NC)。數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字信號(hào)形成的控制程序?qū)σ慌_(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行控制的一門技術(shù)。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床，簡(jiǎn)單的說，就是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床。即將機(jī)床的各種動(dòng)作、工件的形狀、尺寸以及機(jī)床的其他功能用一些數(shù)字代碼表示，把這些數(shù)字代碼通過信息載體輸入給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過譯碼、運(yùn)算以及處理，發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作指令，自動(dòng)地控制機(jī)床的刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而加工

34、出所需要的工件[1]。</p><p>　　實(shí)際上，數(shù)控機(jī)床就是一種具有數(shù)控系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。所以說數(shù)控機(jī)床是最典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。</p><p>　　1.2.2數(shù)控機(jī)床的組成及特點(diǎn)</p><p>　　1.2.2.1 數(shù)控機(jī)床的組成</p><p>　　數(shù)控機(jī)床主要由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測(cè)量反饋裝置和機(jī)床本體組成。<

35、/p><p>　　其中，程序介質(zhì)用于記載機(jī)床加工零件的全部信息。如零件加工的工藝過程、工藝參數(shù)、位移數(shù)據(jù)、切削速度等。常用的程序介質(zhì)有磁帶、磁盤等。也有一些數(shù)控機(jī)床采用操作面板上的按鈕和鍵盤將加工程序直接輸入或通過串行接口將計(jì)算機(jī)上編寫的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造(CAD/CAM)集成系統(tǒng)中，加工程序可不需要任何載體而直接輸入到數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　　數(shù)控

36、裝置是控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)的中樞系統(tǒng)，它的基本任務(wù)是接收程序介質(zhì)帶來的信息，按照規(guī)定的控制算法進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，把它們轉(zhuǎn)換為伺服系統(tǒng)能夠接收的指令信號(hào)，然后將結(jié)果由輸出裝置送到各坐標(biāo)控制的伺服系統(tǒng)[2]。</p><p>　　伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)裝置組成，是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部件。它的基本作用是接收數(shù)控裝置發(fā)來的指令脈沖信號(hào)，控制機(jī)床執(zhí)行部件的進(jìn)給速度、方向和位移量，以完成零件的自動(dòng)加工。</p>&

37、lt;p>　　通常數(shù)控系統(tǒng)由數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)兩部分組成，各公司的數(shù)控產(chǎn)品也是將兩者作為一體的。</p><p>　　機(jī)床主體也稱主機(jī)，包括機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件、執(zhí)行部件和基礎(chǔ)部件，如底座、立柱、滑鞍、工作臺(tái)(刀架)、導(dǎo)軌等。數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床不同，它的主運(yùn)動(dòng)和各個(gè)坐標(biāo)軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都是由單獨(dú)的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以它的傳動(dòng)鏈短、結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。為了保證數(shù)控機(jī)床的快速響應(yīng)特性，在數(shù)控機(jī)床上還普遍采用精密

38、滾珠絲杠副和直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副。在加工中心上還配備有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置。同時(shí)還有一些良好的配套設(shè)施，如冷卻、自動(dòng)排屑、自動(dòng)潤(rùn)滑、防護(hù)和對(duì)刀儀等，以利于充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能。此外為了保證數(shù)控機(jī)床的高精度、高效率和高自動(dòng)化加工，數(shù)控機(jī)床的其他機(jī)械結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生了很大的變化。本次設(shè)計(jì)即主要完成機(jī)床主體部分的設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.2.2.2數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)</p><p>　　數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床

39、加工零件的區(qū)別，在于數(shù)控機(jī)床是按照程序自動(dòng)加工零件，而普通機(jī)床由工人手工操作來加工零件。在數(shù)控機(jī)床上只要改變控制機(jī)床動(dòng)作的程序，就可以達(dá)到加工不同零件的目的。由于是一種程序控制過程，數(shù)控機(jī)床相應(yīng)形成了以下幾個(gè)特點(diǎn)。</p><p>　?。?） 采用數(shù)控機(jī)床可以提高零件的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床按照預(yù)定的加工程序進(jìn)行加工，加工過程中消除了操作者人為的操作誤差，所以零件加工的一致性好，而且加工精度還可以

40、利用軟件來進(jìn)行校正補(bǔ)償，因此可以獲得比機(jī)床本身所能達(dá)到的精度還要高的加工精度及重復(fù)定位精度。</p><p>　?。?） 數(shù)控機(jī)床可以完成普通機(jī)床難以完成或根本不能加工的具有復(fù)雜曲面的零件的加工。因此它在航空航天、造船、模具等加工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　（3） 采用數(shù)控機(jī)床比普通機(jī)床可以提高生產(chǎn)效率2～3 倍，尤其是對(duì)某些復(fù)雜零件的加工，生產(chǎn)效率可以提高十幾倍甚至幾十倍。&

41、lt;/p><p>　?。?）可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。一些數(shù)控機(jī)床將幾種普通機(jī)床功能合一，加上刀庫(kù)與自動(dòng)換刀裝置構(gòu)成加工中心，如果能配置數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)或分度轉(zhuǎn)臺(tái)，則可以實(shí)現(xiàn)一次安裝、多面加工。</p><p>　?。?） 采用數(shù)控機(jī)床有利于向計(jì)算機(jī)控制與管理生產(chǎn)方面發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化創(chuàng)造了條件。</p><p>　　1.2.3數(shù)控機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)</p>&

42、lt;p>　　1．2.3.1 主要規(guī)格尺寸</p><p>　　最大加工直徑320mm、拖板上最大加工直徑160mm、最大加工長(zhǎng)度為500mm，綜合硬質(zhì)合金及高速鋼車刀粗車外圓和端面時(shí)的進(jìn)給量選取車刀刀桿尺寸BH為1625、工件直徑為40mm、ap=2mm時(shí)進(jìn)給量f=0.5mm/r。</p><p>　　1.2.3.2 主軸系統(tǒng)</p><p>　　數(shù)控機(jī)床主

43、軸采用直流或交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有較寬的調(diào)速范圍和較高的回轉(zhuǎn)精度，主軸本身的剛度與抗振性比較好?，F(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速普遍能達(dá)到 5000r/min～10000r/min 甚至更高。</p><p>　　1.3 數(shù)控機(jī)床的分類</p><p>　　數(shù)控機(jī)床種類很多，規(guī)格不一，人們從不同的角度對(duì)其進(jìn)行了分類。</p><p>　　1.3.1 按機(jī)械運(yùn)動(dòng)軌跡分類</

44、p><p>　　數(shù)控機(jī)床按其刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式，可以分為點(diǎn)位控制、直線控制和輪廓控制。</p><p>　　1.3.1.1點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床</p><p>　　如圖1-2所示，點(diǎn)位控制是指數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具或工作臺(tái)從一點(diǎn)移至另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，然后進(jìn)行定點(diǎn)加工，而點(diǎn)與點(diǎn)之間的路徑不需控制。采用這類控制的有數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床和數(shù)控坐標(biāo)鏜床等</p>&l

45、t;p>　　圖1-2 點(diǎn)位控制鉆孔加工示意圖</p><p>　　Figure 1-2 drilling position control diagram</p><p>　　1.3.1.2直線控制數(shù)控機(jī)床</p><p>　　如圖1-3[3]所示，點(diǎn)位直線控制是指數(shù)控系統(tǒng)除控制直線軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)的準(zhǔn)確定位外，還要控制在這兩點(diǎn)之間以指定的進(jìn)給速度進(jìn)行直線切

46、削。采用這類控制的有數(shù)控銑床、數(shù)控車床和數(shù)控磨床等。 </p><p>　　現(xiàn)代組合機(jī)床采用數(shù)控技術(shù)，驅(qū)動(dòng)各種動(dòng)力頭、多軸箱軸向進(jìn)給鉆、鏜、銑等加工，也算是一種直線控制數(shù)控機(jī)床。直線控制也稱為單軸數(shù)控。</p><p>　　1.3.1.3 輪廓控制數(shù)控機(jī)床</p><p>　　亦稱連續(xù)軌跡控制，如圖1-4[3]所示，能夠連續(xù)控制兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)方向的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)。為了

47、使刀具按規(guī)定的軌跡加工工件的曲線輪廓，數(shù)控裝置具有插補(bǔ)運(yùn)算的功能，使刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡以最小的誤差逼近規(guī)定的輪廓曲線，并協(xié)調(diào)各坐標(biāo)方向的運(yùn)動(dòng)速度，以便在切削過程中始終保持規(guī)定的進(jìn)給速度。采用這類控制的有數(shù)控銑床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床和加工中心等。</p><p>　　現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床絕大部分都具有兩坐標(biāo)或兩坐標(biāo)以上聯(lián)動(dòng)的功能，除此之外還具有刀具半徑補(bǔ)償、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、機(jī)床軸向運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償、絲杠螺距誤差補(bǔ)償、齒側(cè)間隙誤差補(bǔ)償

48、等一系列功能。</p><p>　　圖1-3 直線控制切削加工示意圖 圖1-4 輪廓控制銑削加工示意圖</p><p>　　Figure 1-3 linear control machining schematic diagram 1-4 profile control milling schemes</p><p>　　1.3.2 按伺服系統(tǒng)的類型分類&

49、lt;/p><p>　　1.3.2.1 開環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床</p><p>　　開環(huán)控制系統(tǒng)是指不帶反饋裝置的控制系統(tǒng)，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)線路和步進(jìn)電機(jī)組成。數(shù)控裝置經(jīng)過控制運(yùn)算發(fā)出脈沖信號(hào)，每一脈沖信號(hào)使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，通過滾珠絲杠推動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)一定的距離[4]。如圖1-5 所示。</p><p>　　這種伺服機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，容易掌握使用，但精度和速度的

50、提高。</p><p>　　圖1-5 開環(huán)伺服系統(tǒng)</p><p>　　Figure 1-5 open ringed servo system</p><p>　　1.3.2.2 閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床</p><p>　　閉環(huán)控制系統(tǒng)是在機(jī)床移動(dòng)部件位置上直接裝有直線位置檢測(cè)裝置，將檢測(cè)到的實(shí)際位移反饋到數(shù)控裝置的比較器中，與輸入的原指令位移

51、值進(jìn)行比較，用比較后的差值控制移動(dòng)部件作補(bǔ)充位移，直到差值消除時(shí)才停止移動(dòng)，達(dá)到精確定位的控制系統(tǒng)。 </p><p>　　圖1-6所示為閉環(huán)伺服系統(tǒng)</p><p>　　Figure 1-6 for closed servo system</p><p>　　這類數(shù)控機(jī)床可以消除由于傳動(dòng)部件制造中存在的精度誤差給工件加工帶來的影響，從而得到很高的精度。但是由

52、于很多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)包括在閉環(huán)控制的環(huán)路內(nèi)，各部件的摩擦特性、剛性以及間隙等都是非線性量，直接影響到伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)。因此，閉環(huán)伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)整都非常困難。</p><p>　　閉環(huán)伺服系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是精度高。但其系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)整困難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，主要用于一些精度要求很高的鏜銑床、超精密車床、超精密銑床、加工中心等。</p><p>　　1.3.2.3 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床</

53、p><p>　　這類數(shù)控機(jī)床采用安裝在進(jìn)給絲杠或電動(dòng)機(jī)端頭上的轉(zhuǎn)角測(cè)量元件測(cè)量絲杠旋轉(zhuǎn)角度，來間接獲得位置反饋信息。圖2-7所示為半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。</p><p>　　圖1-7 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)</p><p>　　Figure 1-7 half closed servo system</p><p>　　這種系統(tǒng)的閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括絲杠、螺母副及工

54、作臺(tái)，因此可以獲得穩(wěn)定的控制特性。而且由于采用了高分辨率的測(cè)量元件，可以獲得比較滿意的精度及速度。大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等。</p><p>　　1.3.2.4 混合控制數(shù)控機(jī)床 </p><p>　　將以上三類數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)結(jié)合起來，就形成了混合控制數(shù)控機(jī)床。混合控制數(shù)控機(jī)床特別適用于大型或重型數(shù)控機(jī)床，因?yàn)榇笮突蛑匦蛿?shù)控機(jī)床需要較高的進(jìn)給速度與

55、相當(dāng)高的精度，其傳動(dòng)鏈慣量與力矩大，如果只采用全閉環(huán)控制，機(jī)床傳動(dòng)鏈和工作臺(tái)全部置于控制閉環(huán)中，閉環(huán)調(diào)試比較復(fù)雜。混合控制系統(tǒng)又分為兩種形式： </p><p>　　(1)開環(huán)補(bǔ)償型。它的基本控制選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)，另外附加一個(gè)校正電路。用裝在工作臺(tái)的直線位移測(cè)量元件的反饋信號(hào)校正機(jī)械系統(tǒng)的誤差，如圖2-8所示。 </p><p>　　（2）半閉環(huán)補(bǔ)償型。它是用半閉環(huán)控制方式取得

56、高精度控制，再用裝在工作臺(tái)上的直線位移測(cè)量元件實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)修正，以獲得高速度與高精度的統(tǒng)一。如圖1-9所示，其中A是速度測(cè)量元件（如測(cè)速發(fā)電機(jī)），B是角度測(cè)量元件，C是直線位移測(cè)量元件。</p><p>　　圖1-8開環(huán)補(bǔ)償型控制方式</p><p>　　Figure 1-8 open-loop control mode compensating</p><p>　　

57、圖1-9半閉環(huán)補(bǔ)償型控制方式</p><p>　　Figure1-9 half closed loop control mode compensating</p><p>　　1.3.3 按聯(lián)動(dòng)軸數(shù)分類</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)控制幾個(gè)坐標(biāo)軸按需要的函數(shù)關(guān)系同時(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，稱為坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，按照聯(lián)動(dòng)軸數(shù)可以分為：</p><p>　　1.3.

58、3.1兩軸聯(lián)動(dòng) </p><p>　　數(shù)控機(jī)床能同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，適于數(shù)控車床加工旋轉(zhuǎn)曲面或數(shù)控銑床銑削平面輪廓。 </p><p>　?。?） 兩軸半聯(lián)動(dòng) </p><p>　　在兩軸的基礎(chǔ)上增加了Z軸的移動(dòng)，當(dāng)機(jī)床坐標(biāo)系的X、Y軸固定時(shí)，Z軸可以作周期性進(jìn)給。兩軸半聯(lián)動(dòng)加工可以實(shí)現(xiàn)分層加工。 </p><p><b>　　

59、（2） 三軸聯(lián)動(dòng) </b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床能同時(shí)控制三個(gè)坐標(biāo)軸的聯(lián)動(dòng)，用于一般曲面的加工，一般的型腔模具均可以用三軸加工完成。 </p><p><b>　　（3）多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng) </b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床能同時(shí)控制四個(gè)以上坐標(biāo)軸的聯(lián)動(dòng)。多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高、程序編制復(fù)雜，適于加工形狀復(fù)雜的零件

60、，如葉輪葉片類零件。 </p><p>　　通常三軸機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)二軸、二軸半、三軸加工；五軸機(jī)床也可以只用到三軸聯(lián)動(dòng)加工，而其他兩軸不聯(lián)動(dòng)。</p><p>　　1.4 數(shù)控未來發(fā)展的趨勢(shì) </p><p>　　1.4.1 繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展 </p><p>　　基于PC所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等

61、特點(diǎn)，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會(huì)走上這條道路。至少采用PC機(jī)作為它的前端機(jī)，來處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。PC機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍[5]。 </p><p>　　1.4.2向高速化、高精度化和智能化方向發(fā)展 </p><p>　　隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將

62、不斷提高。 </p><p>　　（1）應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù) </p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)能檢測(cè)過程中一些重要信息，并自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。 </p><p>　?。?）引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工 </p><p>　　將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn)，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐，建立具有人工智能

63、的專家系統(tǒng)。 </p><p>　　（3） 引入故障診斷專家系統(tǒng) </p><p>　?。?） 智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置 </p><p>　　可以通過自動(dòng)識(shí)別負(fù)載，而自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行。</p><p><b>　　2 數(shù)控車床簡(jiǎn)介</b></p><p>　　2.1 數(shù)控車床

64、的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>　　2.1.1 工藝范圍與分類</p><p>　　車床主要是用于車削加工，在車床上一般可以加工各種回轉(zhuǎn)表面，如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成型回轉(zhuǎn)表面及螺紋面等。在數(shù)控車床上還可以加工高精度的曲面與端面螺紋。用的刀具主要是車刀，各種孔加工用刀具(如鉆頭、絞刀、鏜刀等)及螺紋刀具。車床主要用于加工各種軸類，套筒類和盤類零件上的回轉(zhuǎn)表面。數(shù)控車床加工零件的尺寸精度可達(dá)IT

65、5~IT6，表面粗糙度可達(dá)1.6um以下[6]。</p><p>　　2.1.2 數(shù)控車床的特點(diǎn)與發(fā)展</p><p>　　與傳統(tǒng)車床相比，數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：</p><p>　　(1) 由于數(shù)控車床刀架的兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)分別由兩臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以它的傳動(dòng)鏈短。不必使用掛輪、光杠等傳動(dòng)部件，用伺服電動(dòng)機(jī)直接與絲杠聯(lián)接帶動(dòng)刀架運(yùn)動(dòng)。伺服電動(dòng)機(jī)絲杠間也可以用同步

66、皮帶副或齒輪副聯(lián)結(jié)。</p><p>　　(2) 多功能數(shù)控車床是采用直流或交流主軸控制單元來驅(qū)動(dòng)主軸，按控制指令作無級(jí)變速，主軸之間不必用多級(jí)齒輪副來進(jìn)行變速。為擴(kuò)大變速范圍，現(xiàn)在一般還要通過一級(jí)齒輪副，以實(shí)現(xiàn)分段無級(jí)調(diào)速，即使這樣，床頭箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)已比傳統(tǒng)車床簡(jiǎn)單得多。數(shù)控車床的另一個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是剛度大，這是為了與控制系統(tǒng)的高精度控制相匹配，以便適應(yīng)高精度的加工。</p><p>　　(3

67、) 數(shù)控車床的第三個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是輕拖動(dòng)。刀架移動(dòng)一般采用滾珠絲杠副。滾珠絲杠副是數(shù)控車床的關(guān)鍵機(jī)械部件之一，滾珠絲杠兩端安裝的滾動(dòng)軸承是專用鈾承，它的壓力角比常用的向心推力球軸承要大得多。這種專用軸承配對(duì)安裝，是選配的，最好在軸承出廠時(shí)就是成對(duì)的。</p><p>　　(4) 為了拖動(dòng)輕便，數(shù)控車床的潤(rùn)滑都比較充分，大部分采用油霧自動(dòng)潤(rùn)滑。</p><p>　　(5) 由于數(shù)控機(jī)床的價(jià)格較高

68、、控制系統(tǒng)的壽命較長(zhǎng)，所以數(shù)控車床的滑動(dòng)導(dǎo)軌也要求耐磨性好。數(shù)控車床一般采用鑲鋼導(dǎo)軌，這樣機(jī)床精度保持的時(shí)間就比較長(zhǎng)，其使用壽命也可延長(zhǎng)許多。</p><p>　　(6) 數(shù)控車床還具有加工冷卻充分、防護(hù)較嚴(yán)密等特點(diǎn)，自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一般都處于全封閉或半封閉狀態(tài)。</p><p>　　(7) 數(shù)控車床一般還配有自動(dòng)排屑裝置。</p><p>　　現(xiàn)在，數(shù)控車床技術(shù)還在不斷

69、向前發(fā)展著，數(shù)控車床發(fā)展趨勢(shì)如下：隨著控制系統(tǒng)，機(jī)床結(jié)構(gòu)和刀具材料的技術(shù)發(fā)展，數(shù)控車床將向高速化發(fā)展，進(jìn)一步提高主軸轉(zhuǎn)速，刀架快速移動(dòng)以及轉(zhuǎn)位換刀速度；工藝和工序?qū)⒏訌?fù)合化和集中化；數(shù)控車床將向多主軸，多刀架加工方向發(fā)展；為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的無人全自動(dòng)操作，數(shù)控車床將向全自動(dòng)化方向發(fā)展；機(jī)床的加工精度將向更高方向發(fā)展。同時(shí)，數(shù)控車床也會(huì)向簡(jiǎn)易型發(fā)展。 </p><p>　　2.1.3 數(shù)控車床的組成</p>

70、;<p>　　數(shù)控車床一般由程序編制及程序載體、輸入裝置、數(shù)控裝置（CNC）、伺服驅(qū)動(dòng)及位置檢測(cè)裝置、輔助控制裝置、車床本體等幾部分組成。</p><p>　　2.2 數(shù)控車床的總體布局</p><p>　　2.2.1 數(shù)控機(jī)床總體布局的概念</p><p>　　數(shù)控機(jī)床是一種全自動(dòng)化的機(jī)床，但是像裝卸工件和刀具（加工中心可以自動(dòng)裝卸刀具）、清理刀屑、

71、觀察加工情況和調(diào)整等輔助工作，還得由操作者來完成，因此在考慮數(shù)控機(jī)床總體布局時(shí)，不僅要遵循機(jī)床布局的一般原則，還要考慮在使用方面的特定要求：</p><p>　　(1) 數(shù)控機(jī)床的布局首先要滿足用戶提出來的要求，如機(jī)床的加工范圍，工作精度，生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性等等。</p><p>　　(2) 確保在加工過程中工件和刀具之間的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在經(jīng)濟(jì)、合理的條件下，盡量采用較短的傳動(dòng)鏈，簡(jiǎn)化

72、機(jī)構(gòu)，提高傳動(dòng)精度和傳動(dòng)效率。</p><p>　　(3) 確保數(shù)控機(jī)床具有大的切削率，高的靜、動(dòng)態(tài)剛度和良好的抗振性能</p><p>　　(4) 確保數(shù)控機(jī)床具有較高的幾何精度、傳動(dòng)精度、定位精度和熱穩(wěn)定性</p><p>　　(5) 便于同時(shí)操作和觀察，數(shù)控機(jī)床的操作按鈕開關(guān)都放在數(shù)控裝置上，對(duì)于小型數(shù)控機(jī)床，將數(shù)控裝置放在機(jī)床的近旁，操作者一邊在數(shù)控裝置上進(jìn)

73、行操作，一邊觀察機(jī)床的工作情況，還是比較方便的。但是，對(duì)于尺寸較大的機(jī)床，這樣的布局方案，因工作區(qū)與數(shù)控裝置之間距離較遠(yuǎn)，使操作者的操作與觀察會(huì)有顧此失彼的問題，因此，要設(shè)置吊掛按鈕站，可由操作者移至需要和方便的位置，對(duì)機(jī)床進(jìn)行操作和觀察。對(duì)于重型數(shù)控機(jī)床這一點(diǎn)尤為重要，在重型數(shù)控機(jī)床上，總是設(shè)在接近工作區(qū)域并可以隨工作區(qū)變動(dòng)而移動(dòng)的操作臺(tái)或數(shù)控裝置放在操作臺(tái)上，以便同時(shí)操作和觀察。</p><p>　　(6)

74、刀具、工件裝卸、夾緊方便，除了自動(dòng)換刀的加工中心機(jī)床以外，數(shù)控機(jī)床的刀具和工件的裝卸和夾緊松開，都是由操作者來完成的，要求易于接近裝卸區(qū)域，而且安裝裝夾機(jī)構(gòu)要省力簡(jiǎn)便。</p><p>　　(7) 數(shù)控機(jī)床的效率高、切屑多，所以機(jī)床結(jié)構(gòu)的布局要便于排屑和冷卻。</p><p>　　(8) 體積小，重量輕，節(jié)省原材料，成本要低，縮小機(jī)床的占地面積，外形要美觀。</p><

75、p>　　這次設(shè)計(jì)的CK6132數(shù)控車床，采用普通車床最常用的臥式布局形式。</p><p>　　2.2.2 數(shù)控車床布局的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及影響布局的因素</p><p>　　2.2.2.1數(shù)控車床布局的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>　　數(shù)控車床的床身結(jié)構(gòu)和導(dǎo)軌有很多種形式，主要有水平床身、傾斜床身以及水平床身斜滑板等。一般中小型數(shù)控車床多采用傾斜床身或水平床身斜滑板結(jié)構(gòu)

76、。因?yàn)檫@種布局結(jié)構(gòu)具有機(jī)床外形美觀，占地面積小，易于排屑和冷卻液的排流，便于操作者操作與觀察，易于安裝上下料機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化等特點(diǎn)。傾斜床身還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可采用封閉截面整體結(jié)構(gòu)，以提高床身的剛度。床身導(dǎo)軌傾斜角度多為45°、60°和70°，但傾斜角度太大會(huì)影響導(dǎo)軌的導(dǎo)向性及受力情況。水平床身加工工藝性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的運(yùn)動(dòng)精度，但這種結(jié)構(gòu)床身下部空間小，排屑困難。</p>

77、<p>　　床身導(dǎo)軌常采用寬支撐V－平形導(dǎo)軌，絲杠位于兩導(dǎo)軌之間。</p><p>　　數(shù)控車床多采用自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架來夾持各種不同用途的刀具，受空間大小的限制，刀架的工位數(shù)量不可能太多，一般都采用6、8、10或12。</p><p>　　數(shù)控車削中心是在數(shù)控車床的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的，一般具有C軸控制，在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，實(shí)現(xiàn)C軸Z軸插補(bǔ)或C軸X軸插補(bǔ)。它的回轉(zhuǎn)刀架還可以安置動(dòng)力

78、刀具，使工件在一次裝夾下，除完成一般車削外，還可在工件軸向或徑向等部位進(jìn)行鉆銑等加工。</p><p>　　2.2.2.2影響數(shù)控車床布局的因素</p><p>　　（1）工件的形狀、尺寸和質(zhì)量</p><p>　　隨著工件尺寸、形狀和質(zhì)量的變換，數(shù)控車床的布局可有臥式車床、落地車床、單立柱立式車床、雙立柱立式車床和龍門移動(dòng)式立式車床的變化。</p>

79、<p>　　當(dāng)工件的直徑1250mm時(shí)，可用普通臥式車床加工；當(dāng)工件直徑mm時(shí)，采用單立柱立式車床加工；當(dāng)工件直徑為2500～8000mm時(shí)，采用雙立柱立式車床加工。</p><p>　　根據(jù)以上要求以及任務(wù)書中給定的數(shù)據(jù)（最大加工直徑320mm、拖板上最大加工直徑160mm、最大加工長(zhǎng)度為500mm），綜合考慮，本次設(shè)計(jì)的CK6132數(shù)控車床采用臥式普通車床的形式。</p><p&

80、gt;　?。?） 車床的生產(chǎn)率要求</p><p>　　隨著生產(chǎn)率要求的不同，數(shù)控車床的布局可以產(chǎn)生單主軸單刀架、單主軸雙刀架、雙主軸雙刀架等不同的結(jié)構(gòu)變化。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的CK6132數(shù)控車床是小型的數(shù)控車床，它的生產(chǎn)率不是很高，因此，這次的數(shù)控車床采用單主軸單刀架的形式。</p><p><b>　　（3） 機(jī)床精度</b>

81、</p><p>　　隨著機(jī)床精度的不同，數(shù)控車床的布局要考慮到切削力、切削熱、和切削振動(dòng)的影響。要是這些因素對(duì)精度影響最小，機(jī)床的布局就要考慮都各部件的剛度、抗振性和在受熱時(shí)使得熱變形的影響在不敏感的方向。由此可看出，在臥式數(shù)控車床的布局中，刀架和導(dǎo)軌的布局已成為重要的影響因素。</p><p>　　刀架和導(dǎo)軌的位置較大的影響了機(jī)床和刀具的調(diào)整、工件的裝卸、機(jī)床操作的方便性以及機(jī)床的加工

82、精度。</p><p>　　數(shù)控車床的床身和導(dǎo)軌的布局主要有水平床身、傾斜床身、水平床身斜滑板、立式床身等，如圖3-1所示。其中平床身的加工工藝性好，部件精度容易保證。另外，平床身機(jī)床工件重量產(chǎn)生的變形方向向下，它與刀具運(yùn)動(dòng)方向垂直，對(duì)加工精度的影響較小。雖然操作、防護(hù)性能稍差，但其敞開面寬，起吊容易，裝卸比較方便。在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)客戶要求，CK6132采用平床身－平滑板式。</p><p&

83、gt;　　2.2.3 CK6132數(shù)控車床的總體布局結(jié)構(gòu)方案的確定</p><p>　　這次設(shè)計(jì)的CK6132數(shù)控車床是在做了周密和必要的調(diào)查研究后和滿足用戶提出的要求的前提下，查閱了大量的設(shè)計(jì)手冊(cè)、相關(guān)的書籍和參考了同類型數(shù)控車床的設(shè)計(jì)實(shí)例而設(shè)計(jì)的。</p><p>　　根據(jù)上面提到的數(shù)控機(jī)床的布局原則和影響布局的因素，則CK6132數(shù)控車床采用臥式車床的布局形式。床身的左端是主軸箱，V

84、帶傳動(dòng)。主軸是由變頻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。機(jī)床可以無級(jí)調(diào)速和恒線速度切削。主軸前端采用莫氏3號(hào)錐度。主軸支撐軸承為角接觸球軸承以保證主軸的剛度和精度。主軸面對(duì)操作者，便于裝卸工件。數(shù)控車床的Z軸和X軸都是采用電機(jī)和滾珠絲杠直接連接的形式。脈沖編碼器與主軸相聯(lián)。</p><p>　　3 CK6132動(dòng)力參數(shù)的確定</p><p>　　機(jī)床各傳動(dòng)部件的參數(shù)都是根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)（軸或絲杠的直徑、帶的類型）來設(shè)

85、計(jì)計(jì)算的。如果動(dòng)力參數(shù)定的過大，將會(huì)使設(shè)計(jì)出來的機(jī)床過于的笨重，浪費(fèi)了材料和電力；如果動(dòng)力參數(shù)又定的太小，又會(huì)影響到機(jī)床本身的性能。確定動(dòng)力參數(shù)的方法是要通過調(diào)查研究和科學(xué)的實(shí)驗(yàn)及計(jì)算來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)的CK6132數(shù)控車床中，主要涉及到主軸電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)過程中Z軸和X軸方向電機(jī)的額定扭矩的計(jì)算，并按照計(jì)算結(jié)果來選擇合適的電機(jī)。還有對(duì)所選擇的滾珠絲杠進(jìn)行強(qiáng)度的校核等的設(shè)計(jì)。<

86、;/p><p>　　3.1 主運(yùn)動(dòng)功率的確定</p><p>　　在確定主運(yùn)動(dòng)功率之前，首先要選擇一個(gè)具有代表性的典型的工況。這個(gè)典型工況所選用的切削用量不是車床所能達(dá)到的切削用量的極限值。而是要選用在實(shí)際的切削過程中最常用到的，最能代表車床切削性能的切削用量。所選定的這個(gè)切削用量雖然不是極限值，但是也是在加工過程中最常用的切削用量中的較大的數(shù)值。</p><p>　

87、　3.1.1 切削用量的選擇</p><p>　　根據(jù)加工工藝的要求合理的選擇切削用量，是確定機(jī)床參數(shù)的基本依據(jù)。切削用量包括三要素為切削速度vc、進(jìn)給量f、背吃刀量ap.。因此在選擇切削用量的時(shí)候，應(yīng)該要考慮到以下幾個(gè)方面的關(guān)系：</p><p>　?。?） 切削加工生產(chǎn)率 在切削加工中，材料的切除率與切削用量三要素vc、f、ap均保持線性關(guān)系，其中任一參數(shù)增大，都可使生產(chǎn)率提高。但由

88、于刀具壽命的制約，當(dāng)任一參數(shù)增大時(shí)，其它兩參數(shù)必須減小。因此，在指定切削用量時(shí)，使三要素獲得最佳組合，此時(shí)的高生產(chǎn)率才是合理的。</p><p>　?。?） 刀具壽命 切削用量三要素對(duì)刀具壽命影響的大小，按順序?yàn)関c、f、ap。因此，從保證合理的刀具壽命出發(fā)，在確定切削用量時(shí)，應(yīng)先采用盡可能大的背吃刀量；然后再選用大的進(jìn)給量；最后按照確定的刀具壽命公式求出切削速度。對(duì)于專用機(jī)床來說，為了保證刀具的使用壽命，切削

89、用量不宜過大。</p><p>　　（3） 加工表面粗糙度 對(duì)于粗加工，在切削力和刀片大小允許時(shí)，首先應(yīng)進(jìn)卡能的加大ap，相應(yīng)的降低f、vc，使粗糙的毛坯表面在一次吃刀中切除。在機(jī)床、工件、刀具和刀具夾持剛度等允許時(shí)，粗加工也可以盡可能提高f，并適當(dāng)降低vc；對(duì)于精加工，增大進(jìn)給量將增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工時(shí)抑制生產(chǎn)率提高的主要因素。</p><p>　　在多刀切削或使用組

90、合刀具切削時(shí)，應(yīng)按各把刀具允許的切削用量中最低的參數(shù)，作為調(diào)整機(jī)床的參數(shù)。對(duì)自動(dòng)化加工，各工位加工工序的切削用量，要按生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行平衡。</p><p>　　在車床上粗加工零件時(shí)，切削力和切削用量都比較的大，所以選擇粗車直徑為40mm,材料為45鋼的棒料的外圓面為典型的工況。假設(shè)棒料經(jīng)過調(diào)制處理，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)便覽》表8-7優(yōu)質(zhì)碳素鋼可知45鋼的硬度為217～255HB。根據(jù)《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》P734表

91、10-1硬質(zhì)合金車刀縱車削外圓的切削速度v可選取刀具材料為YT15。根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》P507表2.4-3硬質(zhì)合金及高速鋼車刀粗車外圓和端面時(shí)的進(jìn)給量選取車刀刀桿尺寸BH為1625、工件直徑為40mm、ap=2mm時(shí)進(jìn)給量f=0.5mm/r</p><p>　　根據(jù)《金屬機(jī)械加工人員手冊(cè)》[9]P1056表14-1切削速度計(jì)算公式中結(jié)構(gòu)碳鋼在出粗加工時(shí)，切削深度為2mm時(shí)的切削速度</p>&

92、lt;p><b>　?。ü?）</b></p><p><b>　　式中： —系數(shù) </b></p><p>　　t—車刀的耐用度（據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》[11]507頁表2.4-3）</p><p>　　3.1.2 車削時(shí)切削力的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)《金屬機(jī)械加工人員手冊(cè)》[9

93、]1058頁表14-2切削力的計(jì)算</p><p><b>　?。ü?）</b></p><p><b>　?。ü?）</b></p><p><b>　?。ü?）</b></p><p><b>　　式中： —系數(shù)</b></p>

94、<p>　　3.1.3 主傳動(dòng)中電機(jī)的功率和型號(hào)的確定</p><p>　　查閱《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可以知道主電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算公式，即： （公式5）</p><p>　　式中： ――主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率，單位為kW;</p><p>　　――切削功率，單位為kW；</p>&l

95、t;p>　　――主傳動(dòng)鏈的總效率，一般在通用機(jī)床上可?。?.70～0.85。當(dāng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)速較低時(shí)取大值。</p><p>　　切削功率的確定應(yīng)該在加工工藝的基礎(chǔ)上來進(jìn)行分析。通用機(jī)床應(yīng)該選擇對(duì)切削功率有決定性影響的若干加工情況；專用機(jī)床應(yīng)該要按典型工件的加工情況來考慮，然后根據(jù)選用的切削用量來計(jì)算切削功率。本次設(shè)計(jì)的CK6132數(shù)控車床是通用型的小型數(shù)控車床，所以它的切削功率有決定性的影響著若干的加工情況

96、。</p><p>　　查閱《機(jī)械制造技術(shù)》公式（2－11）可得切削功率的計(jì)算公式：</p><p><b>　　（公式6）</b></p><p>　　所以機(jī)床的切削功率為：</p><p><b>　?。ü?）</b></p><p>　　由于本次設(shè)計(jì)的CK6132數(shù)控

97、車床中主電機(jī)與主軸之間的連接是通過V帶傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，通過查閱《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1.1-10可以查得V帶的傳動(dòng)效率，因此主運(yùn)動(dòng)電機(jī)的功率為：</p><p><b>　?。ü?）</b></p><p>　　按照上面計(jì)算的結(jié)果，可以確定選擇額定功率為4kW的三相變頻電動(dòng)機(jī)是完全能夠滿足本次設(shè)計(jì)的CK6132數(shù)控車床的正常運(yùn)行的。查閱網(wǎng)上資料，選用上海森力瑪YPNC

98、系列主軸變頻專用電機(jī)YPNC-33.3-4-B。</p><p>　　3.2 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件傳動(dòng)功率的計(jì)算</p><p>　　進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是伺服進(jìn)給系統(tǒng)的主要組成部分，主要由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、執(zhí)行件組成，它是實(shí)現(xiàn)成形加工運(yùn)動(dòng)所需的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)字控制的直接對(duì)象，被加工工件的最終位置精度和輪廓精度都與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性

99、有關(guān)。</p><p>　　3.2.1 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)要求</p><p>　　為了確保數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置時(shí)，應(yīng)注意以下要求。</p><p>　?。?） 提高傳動(dòng)精度和剛度。數(shù)控機(jī)床本身的精度，尤其是進(jìn)給傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)精度和定位精度對(duì)零件的加工精度起著關(guān)鍵性的作用，是數(shù)控機(jī)床的特征指標(biāo)。為此，首先要保證各個(gè)傳動(dòng)件的

100、加工精度，尤其是提高滾珠絲杠螺母副(直線進(jìn)給系統(tǒng))、蝸桿副(圓周進(jìn)給系統(tǒng))的傳動(dòng)精度。另外，在進(jìn)給傳動(dòng)鏈中加入減速齒輪以減小脈沖當(dāng)量(即伺服系統(tǒng)接收一個(gè)指令脈沖驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)的距離)，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度分析，也可以提高傳動(dòng)精度；通過預(yù)緊傳動(dòng)滾珠絲杠，消除齒輪、蝸輪等傳動(dòng)件的間隙等辦法，來提高傳動(dòng)精度和剛度。</p><p>　　（2）減少各運(yùn)動(dòng)零件的慣量。傳動(dòng)件的慣量對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)和制動(dòng)特性都有影響，尤其是高

101、速運(yùn)轉(zhuǎn)的零件，其慣量的影響更大。在滿足傳動(dòng)強(qiáng)度和剛度的前提下，盡可能減小執(zhí)行部件的質(zhì)量，減小旋轉(zhuǎn)零件的直徑和質(zhì)量，以減少運(yùn)動(dòng)部件的慣量。</p><p>　?。?） 減少運(yùn)動(dòng)件的摩擦阻力。機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的摩擦阻力，主要來自絲杠螺母副和導(dǎo)軌。在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中，為了減小摩擦阻力，消除低速進(jìn)給爬行現(xiàn)象，提高整個(gè)伺服進(jìn)給系統(tǒng)穩(wěn)定性，廣泛采用滾珠絲杠和滾動(dòng)導(dǎo)軌以及塑料導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌等。</p><

102、p>　?。?）響應(yīng)速度快。所謂快速響應(yīng)特性是指進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)輸入指令信號(hào)的響應(yīng)速度及瞬態(tài)過程結(jié)束的迅速程度?？焖夙憫?yīng)是伺服進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。工件加工過程中，工作臺(tái)應(yīng)能在規(guī)定的速度范圍內(nèi)靈敏而精確地跟蹤指令，在運(yùn)行時(shí)不出現(xiàn)丟步和多步現(xiàn)象。進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)速度的大小不僅影響到機(jī)床的加工效率，而且影響加工精度。設(shè)計(jì)中應(yīng)使機(jī)床工作臺(tái)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度、間隙、摩擦以及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量盡可能達(dá)到最佳值，以提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)的快速響

103、應(yīng)性。</p><p>　?。?） 較強(qiáng)的過載能力。由于電動(dòng)機(jī)頻繁換向，且加減速度很快，電動(dòng)機(jī)可能在過載條件下工作，這就要求電動(dòng)機(jī)有較強(qiáng)的過載能力，一般要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載4～6 倍而不損壞。</p><p>　?。?） 穩(wěn)定性好，壽命長(zhǎng)。穩(wěn)定性是伺服進(jìn)給系統(tǒng)能夠正常工作的最基本條件，特別是在低速進(jìn)給情況下不產(chǎn)生爬行，并能適應(yīng)外加負(fù)載的變化而不發(fā)生共振。穩(wěn)定性與系統(tǒng)的慣性、剛度、阻尼及增益等

104、都有關(guān)系，適當(dāng)選擇的各項(xiàng)參數(shù)，并能達(dá)到最佳的工作性能，是伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。所謂伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的壽命，主要指其保持?jǐn)?shù)控機(jī)床傳動(dòng)精度和定位精度的時(shí)間長(zhǎng)短，即各傳動(dòng)部件保持其原來制造精度的能力。為此，應(yīng)合理選擇各傳動(dòng)部件的材料、熱處理方法及加工工藝，并采用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑方式和防護(hù)措施，以延長(zhǎng)其壽命。</p><p>　?。?）使用維護(hù)方便。數(shù)控機(jī)床屬于高精度自動(dòng)控制機(jī)床，主要用于單件、中小批量、高精度及復(fù)雜的生產(chǎn)加

105、工，機(jī)床的開機(jī)率相應(yīng)就高，因而進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)便于維護(hù)和保養(yǎng)，最大限度地減少維修工作量，以提高機(jī)床的利用率。</p><p>　　3.2.2 計(jì)算進(jìn)給部件傳動(dòng)功率的相關(guān)公式及原理</p><p>　　在進(jìn)給傳動(dòng)和主傳動(dòng)共用一個(gè)電機(jī)的通用機(jī)床上，如普通車床和鉆床，由于進(jìn)給傳動(dòng)所消耗的功率與主運(yùn)動(dòng)相比是很小的，因此在一般情況下是可以忽略進(jìn)給所需要的功率的。在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與空行程傳動(dòng)共用一個(gè)

106、電機(jī)的機(jī)床上，如升降臺(tái)銑床，也不必單獨(dú)考慮進(jìn)給所需要的功率，因?yàn)槭股蹬_(tái)快速移動(dòng)所需要的空行程傳動(dòng)功率比進(jìn)給傳動(dòng)帶來的功率要大的多。</p><p>　　對(duì)于進(jìn)給方向的傳動(dòng)采用單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)床，都需要確定進(jìn)給傳動(dòng)所需要的傳動(dòng)功率，因此在本次設(shè)計(jì)的CK6132數(shù)控車床中在進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的Z軸和X軸方向是通過采用兩個(gè)單獨(dú)的電機(jī)來驅(qū)動(dòng)的，所以對(duì)于這次設(shè)計(jì)的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)是需要進(jìn)行傳動(dòng)功率的計(jì)算的。</p>&

107、lt;p>　　通過《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》[10]第P497頁的內(nèi)容可以知道，進(jìn)給方向的傳動(dòng)功率是由進(jìn)給牽引力、進(jìn)給速度和機(jī)械效率來決定，則三者之間的關(guān)系為：</p><p><b>　?。?公式9）</b></p><p>　　進(jìn)給牽引力是與導(dǎo)軌有關(guān)系的，對(duì)于導(dǎo)軌的選擇在這里不進(jìn)行詳細(xì)的敘述，這方面的內(nèi)容會(huì)在后面進(jìn)行詳細(xì)的講解，因此這里只使用現(xiàn)成的結(jié)果。</

108、p><p>　　CK6132數(shù)控車床采用滑動(dòng)導(dǎo)軌，橫向?qū)к壊捎镁匦稳切螌?dǎo)軌，徑向?qū)к夁x用燕尾槽形。</p><p>　　通過《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三部 部件、機(jī)構(gòu)及總體設(shè)計(jì) 表6.2-34水平導(dǎo)軌的反力和牽引力計(jì)算可知：</p><p>　　矩形三角形導(dǎo)軌牽引力的計(jì)算公式為：</p><p><b>　?。ü?0）</b>

109、</p><p>　　燕尾形導(dǎo)軌牽引力的計(jì)算公式為：</p><p><b>　?。ü?1）</b></p><p>　　式中： G―移動(dòng)部件的重力，單位為N;</p><p><b>　　―當(dāng)量摩擦系數(shù)；</b></p><p>　　―考慮傾覆力矩影響系數(shù)；</p

110、><p>　　、、―切削分力,單位為N，其中為沿進(jìn)給方向的分力；</p><p>　　在正常潤(rùn)滑的情況下，k和f’可取如下的數(shù)值：</p><p><b>　　矩形三角形：</b></p><p>　　k=1.1~1.15 ; f’=0.15~0.18 ;</p><p><b