数控卧式镗铣床主轴箱变速操纵机构设计㊣精品文档值得下载

数控卧式镗铣床主轴箱变速操纵机构设计

国工业生产创造了条件，在现代体化生产模式中运用了很多先进的设备。对于数控机床而言，主轴箱是其最为核心的组织结构，整个主轴箱影响着数控机床的变速情况。大部分制造企业在实行技术改造时把重点放在了主轴箱变速器上，这是调整机床运行速度的重点。在设计过程中必须要对主轴箱的每个部件加以控制，这样才能确保数控机床主轴变速性能的良好。本文对主轴箱变速操纵机构的工作原理进行结构设计和计算分析，利用两个液压油缸，经拨叉带动双联滑移齿轮移动到需要的多个位置。关键字数控机床主轴箱结构设计我国卧式镗铣床的发展我国卧式镗铣床的发展历史我国卧式镗铣床的发展趋势数控卧式镗铣床变速操纵机构设计.主轴箱变速操纵机构工作原理.主轴箱变速操纵机构中传动轴的安装.齿轮在轴上的布置和排列.相啮合齿轮的宽度主传动系统的设计计算.电动的选取选择电动机的类型转速及功率的确定联轴器的选择选定各齿轮齿数转速的计算各轴功率及转矩的计算.齿轮的设计确定齿轮齿数的原则和要求齿轮传动设计参数的选择齿轮的结构设计计算.轴的设计轴的结构设计轴上作用力的计算轴的结构设计键的选取轴的受力分析校核轴的强度校核键连接的强度校核轴承寿命箱体的设计传动系统的润滑总结参考文献致谢绪论在车床镗床铣床插拉床磨床数控加工中心齿轮加工中心切断机床特种加工机床组合机床柔性制造系统等众多机械加工设备中，镗铣床加工特点加工过程中工件不动，让刀具移动，并使刀具转动主运动，在实践中具有“万能机床”的称号,。镗铣床主要是刀具在工件上加工已有预制孔的机床。通常，刀具旋转为主运动，刀具或工件的移动为进给运动。它主要是用来加工高精度孔或次定位完成多个孔的精加工，此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工。.数控镗铣床的结构组成如图.所示，数控机床主要由机床本体自动换刀装置数控转台液压油箱数控电柜主轴驱动调速控制柜机床电气柜主轴箱润滑冷却用自动油温调节器和空气干燥器等组成。电动机换刀机械手数控柜刀库主轴箱操作面板电源柜工作台滑座床身图.数控机床示意图.机床本体。机床的本体是用来支撑机床的工作已达到加工生产目的。主要由床身和立柱组成。.主轴结构。主轴部件既要满足精加工精度较高的要求，又要满足粗加工时高效切削的能力。因此在旋转精度刚度抗振性和热变形等方面，都有很高的要求。在布局结构方面，对于具有自动换刀功能的数控镗铣床，其主轴部件除主轴主轴轴承和传动件等般组成部分外，还有道具自动加紧主轴自动准停和主轴装刀口吹净等装置。.数控转台。数控转台可以进行任意角度定位，它的功能有两个是使工作台进行圆周进给运动，二是使工作台进行分度运动。.换刀装置。数控镗铣床为了能在工件次装夹中完成多种甚至所有加工工序，以缩减辅助时间和减少多次安装工件所引起的误差，必须具有自动换刀装置。其主要有刀库横梁升降机构滑座伸缩机构手架回转机构装刀手和卸刀手组成。.机床导轨。导轨主要用来支撑和引导运动部件沿定的轨道运动。在导轨副中，运动的方叫运动导轨，不运动的方叫支撑导轨。运动导轨相对于支撑导轨的运动，通常是直线运动或回转运动。.我国卧式镗铣床的发展我国卧式镗铣床的发展历史我国卧式镗床生产是在年由仿制开始的。目前已有个省个自治区三个直辖市的二十六个厂，卧式镗床的年产量到年，已经超过千台。卧式镗床的品种，第个五年计划期间，只能生产主轴直径毫米的卧式镗床，现在已经能生产主轴直径等毫米的卧式镗床及主轴直径的加大主轴直径和移动式镗床。从只能根据国外图纸生产单产品，发展到自行设计试制并采用定先进技术的多种产品。在无产阶级大革命中，就有个厂先后设计试制了三十种卧式镗床。其中直径的有五种直径的有种无伸缩主轴简易卧式镗床有两种直径落地镗床有两种，直径的有种，直径的有种。我国卧式镗铣床的发展趋势图.卧式数控镗铣床实物图当代卧式镗铣床与落地式镗铣床技术发展非常快，如图.所示，主要体现在设计理念的更新和机床运行速度及制造工艺水平有很大的提高，另方面是机床结构变化大，新技术的应用层出不穷,。卧式镗铣床的结构向高速电主轴方向发展，落地式镗铣床向滑枕式无镗轴结构方向发展，功能附件呈高速多轴联动结构型式多样化的发展态势，这将是今后个时期技术发展的新趋势。数控卧式镗铣床变速操纵机构设计.主轴箱变速操纵机构工作原理主轴箱中有主轴变速机构，操纵系统和润滑系统等。如果主轴箱与变速机构分离，则除主轴箱外还有变速箱。主轴箱除应保证运动参数外，还应具有较高的传动效率，传动件具有足够的强度或刚度，噪声要低，振动要小，操纵方便，具有良好的工艺性，便于检修，成本低，防尘，防漏，外型美观等。如图.和图.所示,主轴箱中采用两个液压缸，经拨叉带动两个双联滑移齿轮移动而实现主轴变速。上油缸使拨叉拨动轴右边双联滑移齿轮变速油缸和组成的差动油缸，可以使轴左边的双联滑移齿轮获得二个位置。即当油缸进压力油油缸回压力油时，活塞杆被推向右边，活塞杆用拨叉拨动轴上的双联滑移齿轮到左边位置当油缸进压力油油缸回压力油时，拨叉拨动双联滑移齿轮移动到左边位置。图.和图.,两个图合起来反映了变速操纵机构中几个液压缸的位置及其双联滑移齿轮变速的关系。图.主轴箱变速操纵机构活塞杆油缸行程开关油缸管接头图.主轴箱变速操纵机构.主轴箱变速操纵机构中传动轴的安装传动轴的轴承以深沟球轴承为主，也可用圆锥滚子轴承。前者噪声小发热小，应用较多，后者装配方便承载能力较大，还可以承受轴向载荷，因而也有采用的，载荷较大的地方还可以采用圆柱滚子轴承,。.齿轮在轴上的布置和排列在变速传动组内应尽量使较小的齿轮成为滑移齿轮，使滑移省力。滑移齿轮必须使原出于啮合状态的齿轮完全脱开后，另个齿轮才开始啮合。因此，双联滑移齿轮传动组占用的轴向长度为,如图.所示图.双联滑移齿轮轴向长度.相啮合齿轮的宽度在般情况下，对相啮合的齿轮，宽度应该是相同的，但是，考虑到操纵机构的定位不可能很精准，拨叉也存在着误差和磨损，使用时往往会发生错位。这时只有部分齿宽参与工作，会使齿轮局部磨损，降低寿命。如果轴向尺寸并不要求很紧凑，可以使小齿轮比相啮合的大齿轮宽.带来的缺点是轴向尺寸将有所增加。主传动系统的设计计算.电动的选取选择电动机的类型根据用途选用系列般用途的全封闭自冷式三相异步电动机，三相异步电动机的结构简单价格低廉维护方便，可直接接于三相交流电网中，在工业上用途最为广泛，具有效率高性能好噪声低振动小等优点，适用于不易燃不易爆无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上，如金属切屑机床。转速及功率的确定初步选定电动机功率为.。般市场上最常用供应最多的是同步转速为和的电动机，无特殊需求不选用和的电动机，因此选择同步转速为的电动机，其满载转速为,且型号为。联轴器的选择联轴器的选择应由工作要求决定。由于输入轴与电动机轴直接相连，并且转速高，转矩小，所以选用弹性套柱销联轴器。其型号为选定各齿轮齿数表.所示为确定的各齿轮的齿数表.各齿轮选定的齿数编号齿轮齿轮齿轮齿轮齿轮齿轮齿轮齿轮齿轮齿轮齿数转速的计算在初步确定齿轮的齿数的情况下，计算主轴的转速。齿轮和齿轮为两个双连齿轮并安装在同根轴上，齿轮安装在另根轴上，齿轮和齿轮安装在主轴上。从电动机输出，经过齿轮传动到主轴有种转速，分别为。轴的转速是由电动直接输出的，所以转速为,轴和轴的转速是由齿轮传递的，所以轴的转速为，轴的转速有两种分别为.和.。各轴功率及转矩的计算.功率的计算轴功率为.轴功率为轴功率为主轴功率为。.转矩的计算轴的转矩为轴的转矩为轴有转矩有两种，分别为.和.主轴有四种转矩，分别为。.齿轮的设计确定齿轮齿数的原则和要求齿轮齿数确定的原则是使齿轮结构紧凑，主轴转速误差小。具体要求如下.齿轮的齿数不应过大.最小齿轮的齿数要求尽可能小，对于圆柱齿轮最小齿数.受结构限制的最小齿轮的各齿轮尤其是最小齿轮，应可靠的装到轴上或进行套装，齿轮的齿槽到孔壁或键槽的壁厚大于等于，以保证有足够的强度，避免出现变形断裂。齿轮传动设计参数的选择.压力角的选择我国对般用途的齿轮传动规定的标准压力角为，本次设计中，对啮合直齿圆柱齿轮的压力角均取。.齿数的选择保持中心距不变的情况下，增加齿数，除能增加重合度，改善传动平稳外，还可以减小模数，降低齿高，因而减少金属切削量，节省制造费用。闭式齿轮传动般转速较高，为了提高传动的平稳性，较少冲击振动，以齿数多些为好，小齿轮的齿数可以是，小齿轮确定后，按齿数比,确定大齿轮的齿数。为了使各个相啮合的齿轮相对磨损均匀，传动平稳，和般互为质数。齿轮的结构设计计算由于此次设计中涉及的齿轮过多，因此这里对齿轮做详细设计分析。.选定齿轮类型精度等级选用直齿圆柱齿轮传动。由于是金属切屑机床，转速较高，故选用级精度。.选择材料由表查得选择小齿轮材料为调质处理，硬度为，大齿轮材料为钢调质处理，硬度为，二者材料硬度差为。.按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即.确定公式内的各计算数值试选载荷系数.计算小齿轮传递的转矩选取齿宽系数.由表查得材料的弹性影响系数按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳极限,大齿轮的接触疲劳极限为。计算应力循环次数假定该机床可使用年，每年按天计算，则应力循环次数为取接触疲劳寿命系数.，.。计算接触疲劳许用应力取失效概率为，安全系数。由下式得试算小齿轮分度圆直径计算圆周速度计算齿宽计算齿宽与齿高比模数齿高则齿宽与齿高比为计算载荷系数根据.，级精度，查得动载系数.直齿轮，查得使用系数.,用插值法查得级精度小齿轮相对支撑非对称布置时.。由.，.查得.。故载荷系数。按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径。计算模数。.按齿根弯曲疲劳强度设计。弯曲强度的设计公式.确定公式内的各计算数值查得小齿轮的弯曲疲劳极限，大齿轮的弯曲疲劳极限。取弯曲疲劳寿命系数.，.。计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数.，则。计算载荷系数。。查取齿形系数。.，.。查取应力校正系数。.，.。计算大小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大。设计计算对比计算结果，有齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的的模数。由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关。所以取模数为。因为所取的齿数为所以分度圆直径为，。这样设计出的齿轮传动既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度。.几何尺寸计算计算中心距计算齿轮宽度取，。.轴的设计轴的设计是根据轴上零件的安装定位以及主轴的制造工艺等方面的要求，合理的确定轴的结构和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响机床的工作能力和轴上零件工作的