数控主传动系统毕业设计说明书.doc

第1章 绪论 1.1 本课题研究的目的和意义 数控技术就是以数字量编程实现机械或其它设备自动工作的技术[1]。它首先在机床行业生产并得到广泛应用。自1954 年第一台数控铣床问世，40 年数控系统一共经历了5次更新换代。数控技术的出现及发展，对传统的机械制造业产生了巨大的冲击，其高速度、高精度、高效率的特点，打破了传统的机械设计理念，使机械制造业发生了巨大的变化。它的出现也对机械工程各学科产生了深远的影响。随着机床数控技术的发展，考虑到它的控制方式和使用特点，对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更多的要求。因此，传统机床的一些弱点（例如结构刚性不足、抗振性差、滑动面的摩擦阻力较大及传动元件中的间隙等）就越来越明显地暴露出来，它的某些基本结构限制着数控机床性能的发挥[3]。数控系统不但要求对刀具的位置或补偿等功能，而且要求机床的结构必须有很高的可靠性。因此在数控机床中采用了大量的专用装置和特殊结构，如调速电机等来保证数控设备的高精度。主传动系统作为数控机床的重要组成部分，对其研究的紧迫性就更为重要[9]。 通过对本课题的全面研究、所给参数的计算选择、主轴箱的整体结构分析和设计，在综合运用所学理论，解决实际问题.2本课题在国内外的研究状况及发展趋势 数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，２０世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是制造业发展的最重大的技术进步。自从１９５２年美国第１台数控铣床问世至今已经历了５０个年头。数控设备包括：车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机，形成庞大的数控制造设备家族，每年全世界的产量有１０～２０万台，产值上百亿美元。９０年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从９０年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。随科技、特别是微电子、计算机技术的进步而不断发展。美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进日本FANUC公司，针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统，在技术上领先，在产量上居世界第一该公司现有职 工3,674人，科研人员超过600人，月产能力7,000套，销售额在世界市场上占50%，在国内约占70%，对加速日本和世界数控机床的发展起了重大促进作用。 我国数控机床制造业在８０年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在９０年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到５０％，库存超过４个月。从１９９５年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在１９９９年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣[12]。 数控主传动系统作为数控机床的主要组成部分，与普通机床的主传动系统相比转速高、功率大、调速范围宽，目前数控机床在主传动系统的配制上，多采用直交流电动机无极调速系统，为了在变速范围内，满足一定的恒功率和恒转矩的要求，或进一步扩大变速范围，大中型数控机床采用齿轮有级调速和直交流电动机无级调速相结合的调速方式。80年代以来，电控技术的发展，交流变频无级调速主轴电机使数控机床主传动实现无级调速，解决了直流电机长期运转产生整流火花和电刷磨损的难题。曾为主要动力源的直流调速电机，在多数数控机床主旋转运动中逐渐由交流调速电机取代，尤其是交流无级调速和齿轮有级调速以其结构和性能的优越性在现代数控机床中应用越来越广泛。 1.3 本文的研究内容 机床主传动系统设计的任务是按照已给出的运动参数、动力参数和传动方案等设计主传动系统。 其主要设计内容为； 1 根据机床主传动所需的功率转矩特性和调速电机的功率转矩特性，分析了无级调速系统的设计方法，制定了三种传动方案，进行了三种传动方案的传动系统图、转速图设计。 2 选择其中1套方案进行主轴箱内传动元件的参数选择计算，完成主轴的受力分析，轴承的选择等。 3完成分级变速箱的总体结构设计，机床主轴结构设计等。 第2章 主传动系统的设计 2.1 数控主传动系统特点 普通机床一般采用机械有级变速传动，而数控机床需要自动换刀，自动变速；且在切削不同直径的阶梯轴，端面等时需随切削直径的变化而自动变速，以维持切削速度基本恒定。这些自动变速又是无级变速，以利于在一定的调速范围内选择到理想的切削速度，这样既有利于提高加工精度，又有利于提高切削效率。无级调速有机械、液压和电器等多种形式，数控机床一般都采用由直流或交流调速电动机作为驱动源的电器无级调速。由于