1、I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
2、 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 身全套图纸，加 153893706IIAbstractAlong with mechanical manufacturing industry develop fast. On one hand, to raise the ratio of performance and increase the rigidity
3、 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 program has carried out the design of the lathe bed ball-bearing nut of numerical control of turning machine CK6132 . In the design, we can n
4、ot 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 ball thread shaft are also considerable important. At the same time, how to guarantee precision by the installation of feed and drive parts w
5、hich 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 the teaching kind of small-sized machine tool of numerical control .It also gets certain economy and reaches the purpose of this design.Key w
6、ords: turning machine Spindle lathe bed III目录摘要 IAbstract.II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 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
7、 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
8、径 184.1.3 主轴前端悬伸量 a 确定 19IV4.1.4 主轴跨距的确定 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
9、.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 .416.1.2 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
10、设 计 45结 论 .46致 谢 .47参考文献 .48VCONTENTSAbstract .IChapter 1 Introduction 11.1 CNC machine tools Introduction .11.2 Subject of the meaning and this paper .11.2.1 The topics of significance 11.2.2 In this paper, the work and structure2Chapter 2 CNC lathe Introduction .32.1 The structural characteristics
11、 of CNC lathes32.1.1 Process Scope and Classification.32.1.2 CNC lathe features and development.32.1.3 CNC lathes composition 42.2 CNC lathe overall layout .42.2.1 CNC machine tools the overall layout of the concept of42.2.2 CNC lathes layout of the structural features62.3 CK6132 CNC lathe, the over
12、all layout of .9Chapter 3 The main transmission .103.1 The main drive system of variable speed way.103.2 The main sports power .123.2.1 The choice of cutting parameters123.2.2 The main drive motor power and models 133.2.3 The main drive motor power and models 143.3 Pulley design calculations15Chapte
13、r 4 of the spindle assembly design184.1 Spindle main parameters of the calculation of.184.1.1 Turning cutting force calculation184.1.2 Spindle inner diameter of .184.1.3 The front spindle overhang a Make sure194.1.4 Spindle span to determine the204.1.5 Spindle stiffness calculation.254.2 Spindle bea
14、ring selection .26VI4.2.1 Bearing Selection .264.2.2 The angular contact ball bearing274.3 Bearing clearance adjustment and preload 284.4 Spindle components, lubrication and sealing 294.4.1 Spindle lubrication of rolling bearings 294.4.2 The sealing of the spindle components30Chapter 5 The feed driv
15、e unit design325.1 Feed the calculation of the transmission power of drive components.325.1.1 The CNC machine tool feed drive system requirements.325.1.2 The calculation of feed formulas and principles of the parts of the transmission power335.1.3 Into the calculation of power and torque of the driv
16、e components 355.2 Ball screw models.395.3 Ball screw bearings.40Chapter 6 Rails, rail frame and bed of the design .416.1 Guide the design 416.1.1 Types of sliding rails416.1.2 The slide rails gap adjusting mechanism.436.1.3 Sliding rail lubrication .436.2 Rail frame design 436.2.1 The basic require
17、ments of rail structure436.2.2 CK6132 CNC lathe rail frame structure 446.3 Body design45Summary.46Thanks.47References.481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
18、 ， 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 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
19、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
20、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 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
21、削 材 料 及 特 殊 复 合 材 料 及 复2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
22、数 控 机 床 自主 发 展 的 势 头 。 这 种 现 象 的 出 现 ， 除 了 有 经 营 上 、 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
23、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
24、对机 床 的 影 响 。 第 三 章 主 要 介 绍 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
25、 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 。3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 型 回
26、 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
27、 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 ， 按 控制 指 令 作 无 级 变 速 ， 主 轴 之 间 不 必 用 多
28、 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4副 。 滚 珠 丝 杠 副 是 数
29、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 的 价 格 较 高 、 控 制 系 统 的 寿 命 较 长 ， 所 以 数 控 车 床 的滑 动 导 轨 也 要
30、求 耐 磨 性 好 。 数 控 车 床 一 般 采 用 镶 钢 导 轨 ， 这 样 机 床 精 度 保持 的 时 间 就 比 较 长 ， 其 使 用 寿 命 也 可 延 长 许 多 。6. 数 控 车 床 还 具 有 加 工 冷 却 充 分 、 防 护 较 严 密 等 特 点 ， 自 动 运 转 时 一般 都 处 于 全 封 闭 或 半 封 闭 状 态 。7. 数 控 车 床 一 般 还 配 有 自 动 排 屑 装 置 。现 在 ， 数 控 车 床 技 术 还 在 不 断 向 前 发 展 着 ， 数 控 车 床 发 展 趋 势 如 下 ：随 着 控 制 系 统 ， 机 床 结 构 和 刀 具
31、材 料 的 技 术 发 展 ， 数 控 车 床 将 向 高 速 化 发展 ， 进 一 步 提 高 主 轴 转 速 ， 刀 架 快 速 移 动 以 及 转 位 换 刀 速 度 ； 工 艺 和 工 序将 更 加 复 合 化 和 集 中 化 ； 数 控 车 床 将 向 多 主 轴 ， 多 刀 架 加 工 方 向 发 展 ； 为实 现 长 时 间 的 无 人 全 自 动 操 作 ， 数 控 车 床 将 向 全 自 动 化 方 向 发 展 ； 机 床 的加 工 精 度 将 向 更 高 方 向 发 展 。 同 时 ， 数 控 车 床 也 会 向 简 易 型 发 展 。2.1.3 数 控 车 床 的 组 成
32、数 控 车 床 一 般 由 程 序 编 制 及 程 序 载 体 、 输 入 装 置 、 数 控 装 置 （ CNC） 、伺 服 驱 动 及 位 置 检 测 装 置 、 辅 助 控 制 装 置 、 车 床 本 体 等 几 部 分 组 成 。2.2 数 控 车 床 的 总 体 布 局2.2.1 数 控 机 床 总 体 布 局 的 概 念数 控 机 床 是 一 种 全 自 动 化 的 机 床 ， 但 是 像 装 卸 工 件 和 刀 具 （ 加 工 中 心可 以 自 动 装 卸 刀 具 ） 、 清 理 刀 屑 、 观 察 加 工 情 况 和 调 整 等 辅 助 工 作 ， 还 得5由 操 作 者 来
33、完 成 ， 因 此 在 考 虑 数 控 机 床 总 体 布 局 时 ， 不 仅 要 遵 循 机 床 布 局的 一 般 原 则 ， 还 要 考 虑 在 使 用 方 面 的 特 定 要 求 ：1. 数 控 机 床 的 布 局 首 先 要 满 足 用 户 提 出 来 的 要 求 ， 如 机 床 的 加 工 范 围 ，工 作 精 度 ， 生 产 效 率 和 经 济 性 等 等 。2. 确 保 在 加 工 过 程 中 工 件 和 刀 具 之 间 的 相 对 位 置 和 相 对 运 动 。 在 经 济 、合 理 的 条 件 下 ， 尽 量 采 用 较 短 的 传 动 链 ， 简 化 机 构 ， 提 高 传
34、 动 精 度 和 传 动效 率 。3. 确 保 数 控 机 床 具 有 大 的 切 削 率 ， 高 的 静 、 动 态 刚 度 和 良 好 的 抗 振 性能4. 确 保 数 控 机 床 具 有 较 高 的 几 何 精 度 、 传 动 精 度 、 定 位 精 度 和 热 稳 定性5. 便 于 同 时 操 作 和 观 察 ， 数 控 机 床 的 操 作 按 钮 开 关 都 放 在 数 控 装 置 上 ，对 于 小 型 数 控 机 床 ， 将 数 控 装 置 放 在 机 床 的 近 旁 ， 操 作 者 一 边 在 数 控 装 置上 进 行 操 作 ， 一 边 观 察 机 床 的 工 作 情 况 ，
35、还 是 比 较 方 便 的 。 但 是 ， 对 于 尺寸 较 大 的 机 床 ， 这 样 的 布 局 方 案 ， 因 工 作 区 与 数 控 装 置 之 间 距 离 较 远 ， 使操 作 者 的 操 作 与 观 察 会 有 顾 此 失 彼 的 问 题 ， 因 此 ， 要 设 置 吊 挂 按 钮 站 ， 可由 操 作 者 移 至 需 要 和 方 便 的 位 置 ， 对 机 床 进 行 操 作 和 观 察 。 对 于 重 型 数 控机 床 这 一 点 尤 为 重 要 ， 在 重 型 数 控 机 床 上 ， 总 是 设 在 接 近 工 作 区 域 并 可 以随 工 作 区 变 动 而 移 动 的 操
36、 作 台 或 数 控 装 置 放 在 操 作 台 上 ， 以 便 同 时 操 作 和观 察 。6. 刀 具 、 工 件 装 卸 、 夹 紧 方 便 ， 除 了 自 动 换 刀 的 加 工 中 心 机 床 以 外 ，数 控 机 床 的 刀 具 和 工 件 的 装 卸 和 夹 紧 松 开 ， 都 是 由 操 作 者 来 完 成 的 ， 要 求易 于 接 近 装 卸 区 域 ， 而 且 安 装 装 夹 机 构 要 省 力 简 便 。7. 数 控 机 床 的 效 率 高 、 切 屑 多 ， 所 以 机 床 结 构 的 布 局 要 便 于 排 屑 和 冷却 。8. 体 积 小 ， 重 量 轻 ， 节 省
37、 原 材 料 ， 成 本 要 低 ， 缩 小 机 床 的 占 地 面 积 ，外 形 要 美 观 。这 次 设 计 的 CK6132 数 控 车 床 ， 采 用 普 通 车 床 最 常 用 的 卧 式 布 局 形 式 。62.2.2 数 控 车 床 布 局 的 结 构 特 点 及 影 响 布 局 的 因 素1 数 控 车 床 布 局 的 结 构 特 点数 控 车 床 的 床 身 结 构 和 导 轨 有 很 多 种 形 式 ， 主 要 有 水 平 床 身 、 倾 斜 床身 以 及 水 平 床 身 斜 滑 板 等 。 一 般 中 小 型 数 控 车 床 多 采 用 倾 斜 床 身 或 水 平 床身
38、斜 滑 板 结 构 。 因 为 这 种 布 局 结 构 具 有 机 床 外 形 美 观 ， 占 地 面 积 小 ， 易 于排 屑 和 冷 却 液 的 排 流 ， 便 于 操 作 者 操 作 与 观 察 ， 易 于 安 装 上 下 料 机 械 手 ，实 现 全 面 自 动 化 等 特 点 。 倾 斜 床 身 还 有 一 个 优 点 是 可 采 用 封 闭 截 面 整 体 结构 ， 以 提 高 床 身 的 刚 度 。 床 身 导 轨 倾 斜 角 度 多 为 45、 60和 70， 但倾 斜 角 度 太 大 会 影 响 导 轨 的 导 向 性 及 受 力 情 况 。 水 平 床 身 加 工 工 艺
39、性 好 ，其 刀 架 水 平 放 置 ， 有 利 于 提 高 刀 架 的 运 动 精 度 ， 但 这 种 结 构 床 身 下 部 空 间小 ， 排 屑 困 难 。床 身 导 轨 常 采 用 宽 支 撑 V 平 形 导 轨 ， 丝 杠 位 于 两 导 轨 之 间 。数 控 车 床 多 采 用 自 动 回 转 刀 架 来 夹 持 各 种 不 同 用 途 的 刀 具 ， 受 空 间 大小 的 限 制 ， 刀 架 的 工 位 数 量 不 可 能 太 多 ， 一 般 都 采 用 6、 8、 10 或 12。数 控 车 削 中 心 是 在 数 控 车 床 的 基 础 之 上 发 展 起 来 的 ， 一 般
40、 具 有 C 轴控 制 ， 在 数 控 系 统 的 控 制 下 ， 实 现 C 轴 Z 轴 插 补 或 C 轴 X 轴 插 补 。 它 的回 转 刀 架 还 可 以 安 置 动 力 刀 具 ， 使 工 件 在 一 次 装 夹 下 ， 除 完 成 一 般 车 削 外 ，还 可 在 工 件 轴 向 或 径 向 等 部 位 进 行 钻 铣 等 加 工 。2 影 响 数 控 车 床 布 局 的 因 素(1) 工 件 的 形 状 、 尺 寸 和 质 量随 着 工 件 尺 寸 、 形 状 和 质 量 的 变 换 ， 数 控 车 床 的 布 局 可 有 卧 式 车 床 、落 地 车 床 、 单 立 柱 立
41、式 车 床 、 双 立 柱 立 式 车 床 和 龙 门 移 动 式 立 式 车 床 的 变化 。当 工 件 的 直 径 小 于 1250mm 时 ， 可 用 普 通 卧 式 车 床 加 工 ； 当 工 件 直 径小 于 mm 时 ， 采 用 单 立 柱 立 式 车 床 加 工 ； 当 工 件 直 径 为202500 8000mm 时 ， 采 用 双 立 柱 立 式 车 床 加 工 。根 据 以 上 要 求 以 及 任 务 书 中 给 定 的 数 据 （ 最 大 加 工 直 径 320mm、 拖板 上 最 大 加 工 直 径 160mm、 最 大 加 工 长 度 为 500mm） ， 综 合 考
42、 虑 ， 本 次设 计 的 CK6132 数 控 车 床 采 用 卧 式 普 通 车 床 的 形 式 。7(2) 车 床 的 生 产 率 要 求随 着 生 产 率 要 求 的 不 同 ， 数 控 车 床 的 布 局 可 以 产 生 单 主 轴 单 刀 架 、 单主 轴 双 刀 架 、 双 主 轴 双 刀 架 等 不 同 的 结 构 变 化 。本 次 设 计 的 CK6132 数 控 车 床 是 小 型 的 数 控 车 床 ， 它 的 生 产 率 不 是 很高 ， 因 此 ， 这 次 的 数 控 车 床 采 用 单 主 轴 单 刀 架 的 形 式 。(3) 机 床 精 度随 着 机 床 精 度
43、的 不 同 ， 数 控 车 床 的 布 局 要 考 虑 到 切 削 力 、 切 削 热 、 和切 削 振 动 的 影 响 。 要 是 这 些 因 素 对 精 度 影 响 最 小 ， 机 床 的 布 局 就 要 考 虑 都各 部 件 的 刚 度 、 抗 振 性 和 在 受 热 时 使 得 热 变 形 的 影 响 在 不 敏 感 的 方 向 。 由此 可 看 出 ， 在 卧 式 数 控 车 床 的 布 局 中 ， 刀 架 和 导 轨 的 布 局 已 成 为 重 要 的 影响 因 素 。刀 架 和 导 轨 的 位 置 较 大 的 影 响 了 机 床 和 刀 具 的 调 整 、 工 件 的 装 卸 、
44、 机床 操 作 的 方 便 性 以 及 机 床 的 加 工 精 度 。a)后斜床身-斜滑板 b)直立床身-直立滑板8c)平床身-平滑板 d)前斜床身-平滑板 e)平床身-斜滑板图 2-1 床身布局数 控 车 床 的 床 身 和 导 轨 的 布 局 主 要 有 水 平 床 身 、 倾 斜 床 身 、 水 平 床 身斜 滑 板 、 立 式 床 身 等 ， 如 图 2-1 所 示 。 其 中 平 床 身 的 加 工 工 艺 性 好 ， 部 件9精 度 容 易 保 证 。 另 外 ， 平 床 身 机 床 工 件 重 量 产 生 的 变 形 方 向 向 下 ， 它 与 刀具 运 动 方 向 垂 直 ，
45、对 加 工 精 度 的 影 响 较 小 。 虽 然 操 作 、 防 护 性 能 稍 差 ， 但其 敞 开 面 宽 ， 起 吊 容 易 ， 装 卸 比 较 方 便 。 在 本 次 设 计 中 ， 根 据 客 户 要 求 ，CK6132 采 用 平 床 身 平 滑 板 式 。2.3 CK6132 数 控 车 床 的 总 体 布 局这 次 设 计 的 CK6132 数 控 车 床 是 在 做 了 周 密 和 必 要 的 调 查 研 究 后 和 满足 用 户 提 出 的 要 求 的 前 提 下 ， 查 阅 了 大 量 的 设 计 手 册 、 相 关 的 书 籍 和 参 考了 同 类 型 数 控 车 床
46、 的 设 计 实 例 而 设 计 的 。 根 据 上 面 提 到 的 数 控 机 床 的 布 局原 则 和 影 响 布 局 的 因 素 ， 则 CK6132 数 控 车 床 采 用 卧 式 车 床 的 布 局 形 式 。床 身 的 左 端 是 主 轴 箱 ， V 带 传 动 。 主 轴 是 由 变 频 电 动 机 驱 动 。 机 床 可 以 无级 调 速 和 恒 线 速 度 切 削 。 主 轴 前 端 采 用 莫 氏 3 号 锥 度 。 主 轴 支 撑 轴 承 为角 接 触 球 轴 承 以 保 证 主 轴 的 刚 度 和 精 度 。 主 轴 面 对 操 作 者 ， 便 于 装 卸 工 件 。数
47、 控 车 床 的 Z 轴 和 X 轴 都 是 采 用 电 机 和 滚 珠 丝 杠 直 接 连 接 的 形 式 。 脉 冲编 码 器 与 主 轴 相 联 。10第 3 章 主传动系统的设计3.1 主传动系统变速方式为 了 适 应 不 同 的 加 工 要 求 ， 数 控 机 床 主 传 动 主 要 有 以 下 几 种 配 置 方 式 ：1.带 有 变 速 齿 轮 的 主 传 动 。 这 种 方 式 在 大 、 中 型 数 控 机 床 采 用 较 多 。通 过 少 数 几 对 齿 轮 降 速 ， 扩 大 了 输 出 扭 矩 ， 以 满 足 主 轴 的 输 出 扭 矩 特 性 的要 求 ， 一 部 分
48、 小 型 数 控 机 床 也 采 用 此 种 传 动 方 式 。 以 获 得 强 有 力 的 切 削 时所 需 要 扭 矩 。 数 控 机 床 使 用 可 调 无 级 变 速 交 流 、 直 流 电 动 机 。 所 以 经 齿 轮变 速 后 ， 实 现 8 段 无 级 变 速 ， 调 速 范 围 增 加 。 其 优 点 是 可 满 足 各 种 切 削 运动 输 出 转 矩 ， 具 有 大 范 围 调 速 能 力 。 但 是 由 于 结 构 复 杂 ， 需 要 增 加 润 滑及 温 度 控 制 装 置 。 成 本 较 高 ， 此 外 ， 制 造 和 维 修 也 比 较 困 难 。 如 图 3-1
49、（ a）2.一 级 带 传 动 变 速 方 式 。 这 种 传 动 方 式 主 要 应 用 在 中 小 型 数 控 机 床 上 。采 用 V 型 带 或 同 步 带 传 动 ， 可 以 避 免 齿 轮 传 动 时 可 引 起 的 振 动 与 噪 声 ， 适用 于 低 扭 矩 特 性 要 求 的 主 轴 。 这 种 方 式 结 构 简 单 ， 安 装 方 便 ， 调 试 容 易 ，被 广 泛 用 于 许 多 数 控 机 床 传 动 中 。 如 图 3-1（ b）3.调 速 电 机 直 接 驱 动 方 式 ， 这 种 主 轴 传 动 方 式 大 大 简 化 了 主 轴 箱 体 与主 轴 的 结 构 ， 有 效 地 提 高 主 轴 部 件 的 刚 度 ， 由 于 结 构 紧 凑 ， 占 用 空 间 少 ，加 工 中 心 的 可 加 工 空 间 相 对 变 大 。 但 是 主 轴 转 速 的 变 化 及 扭 矩 的 输 出 和 电动 机 输 出 特 性 完 全 一 致 ， 电 动 机 的 发 热 对 主 轴 的 精 度 影 响 大 ， 最 好 装 有 冷却 装 置 ， 否 则 使 用 还 是 受 到 约 束 。 如 图 3-1（ c）综 上 所 述 ， 进 行
