展趋势进行了探讨并对数控车床主轴箱传动系统进行了设计与计算。主轴箱有安装在精密轴承中的空心主轴和系列变速齿轮组成。数控车床主轴可以获得在调速范围内的任意速度，以满足加工切削要求。目前，数控车床的发展趋势是通过电气与机械装置进行无级变速。变频电机通过带传动和变速齿轮为主轴提供动力。通常变频电机调速范围，难以满足主轴变速要求串联变速齿轮则扩大了齿轮的变速范围。本设计将原来的带轮不卸荷结构变为了带轮卸荷结构，使输入轴在带处只受转矩，将轴上的径向力传动到车床机体上，改善了输入轴的受力情况，。关键词主轴箱，无级调速，传动系统，摘要Ⅰ英文摘要ⅡⅢ第章绪论数控车床主传动系统的要求数控车床主传动系统方式国内外数控车床主传动系统的发展设数控车床发展总趋势确中国数控车床发展的主要问题第二章变速主传动系统法案的制定主传动技术指标的制定动力参数的确定计的数主运动调速范围的确定主轴计算转速的确定变速主传动系统的设计确定传动方案转速图的拟定拟定传动变速系统图第三章传动系统零部件设计传动皮带的设计与选定带传动设计带结构的设计齿轮的设计与校核各传动轴传递动力计算齿轮副齿轮的设计与校核齿轮副齿轮的设计与校核齿轮副齿轮的设计与校核传动轴的设计与校核传动轴的设计与校核轴的设计与校核第四章主轴组件的设计与校核主轴的要求主轴轴承选择主轴的设计与校核第五章主轴驱动与控制主轴转速的自动变换齿轮有级变速变挡装置主轴旋转与轴向进给的同步控制主轴旋转与径向进给的同步控制第六章总结与展望参考文献致谢第章绪论第章绪论数控车床利用数字化的信息对车床运动及加工过程进行控制，是种可编程的通用加工设备，能自动完成内外圆柱面圆锥面圆弧面端面螺纹等工序的切削加工，所以特别适合加工形状复杂的轴类和盘套类零件。与通用机床和专用机床相比，数控车床具有加工灵活通用性强能适应产品的品种和规格频繁变化的特点，能够满足新产品的开发和多品种小批量生产自动化的要求，是种柔性的高性能的自动化车床，代表了现代控制技术的发展方向，是种典型的机电体化产品，因此被广泛应用于机械制造业。数控车床的主传动系统包括主轴电机传动系统与主轴组件，与普通机床相比，变速功能绝大部分由主轴电机的无级调速来承担，省去了繁杂的齿轮变速机构，结构简单，有些只有两极或三级齿轮变速机构系统用以扩大电机无级调速的范围数控车床主传动系统的要求数控机床作为高自动化的机电体化设备，其主传动系统的设计般应满足以下基本要求。使用性能要求高首先应满足机床的运动特性。如机床主轴有足够的转速范围和转速级数，不仅有低速大转矩功能而且还要有较高的转速。传动系统设计合理，操作方便灵活迅速安全可靠。传递动力要求主电动机和传动机构能提供和传递足够的功率和转速，具有较高的传递效率。工作性能要求主传动中所有零部件要有足够的刚度精度和抗振性热变形特性稳定，才能保证加工零件有较高的质量。电动机主轴及传动部件都是热源，低温升小变形是对主轴传动系统的重要指标主轴要较高的旋转精度与运动精度主轴轴颈尺寸轴承类型及装配方式，轴承预紧量大小主轴组件的质量分布是否均匀及主轴组件的阻尼对主轴组件的静刚度和抗振性都会产生影响主轴组件必须有足够的耐磨性，使之保持良好的精度轴承处还要有良好的润滑。此外，还要求主创动系统结构简单，便于调整与维修工艺性好，便于加工与装配防护性好使用寿命长。数控车床主传动系统的方式第章绪论机床主传动系统可分为分级变速传动和无级变速传动。分级变速传动是在定范围能均匀的离散地分布着有限级数的转速，主要用于普通机床。无级变速形式可以在定范围内连续改变转速，以便得到满足加工要求的最佳转速，能在运转中变速，便于自动变速。数控车床得主传动系统通常采用无级变速。与普通车床相比，数控车床的主传动采用交直主轴调速电动机，电动机调速范围大，并可无级调速，使主轴结构大为简化。为了适应不同的加工需求数控车床主传动系统有以下三种方式。电动机直接驱动主轴电动机与主轴通过联轴器直接连接，或采用内装式主轴电动机驱动。采用直接驱动可大大简化主轴箱结构，能有效地提高主轴刚度。这种传动的特点是主轴转速的变化输出转矩与主轴的特性完全致。但因主轴的功率和转矩特性直接决定主轴电机的性能，因而这种变速传动的应用受到定限制。采用定比传动主轴电动机经定比传动给主轴。定比传动可采用带传动或齿轮传动，这种传动方式在定程度上能满足主轴功率和转矩的要求，但其变速范围仍和电动机的调速范围相同。目前，交流直流主轴电动机的恒功率转速范围般只有，而恒转矩范围则达以上许多大中型机床的主轴要求有更宽的恒功率转速范围。很明显，这种情况下主轴电动机的功率特性和机床主轴的要求不匹配调速电动机的恒功率范围远小于主轴要求的恒功率变速范围。所以这种变速方式多用于小型或高速数控机床。采用分档变速方式采用这种变速方式主要是为了解决主轴电动机的功率特性和机床主轴功率特性不匹配。变速多采用齿轮副来实现，电动机的无级变速配合变速机构可确保主轴的功率转矩要求，满足各种切削运动的转矩输出，特别是保证低速时的转矩和扩大恒功率的调速范围。用两个电机分别驱动主轴上述两种方式的混合传动，高速时带轮直接驱动主轴，低速时另个电机通过齿轮减速后驱动主轴国内外数控车床主传动系统的发展数控车床发展总趋势近年来，随着数控加工技术的不断发展，数控车床的主传动系统也呈现出些新的发展趋势，如主轴转速的高速化功能结构的复合化柔性化。第章绪论高速主轴单元为了适应数控加工高速化的发展，目前越来越多的高速数控车床采用了电主轴。电主轴又称内置式电动机主轴单元，就是将高速的主轴电动机置于主轴内部，通过交流变频控制系统，使主轴获得所需的工作转速和转矩，实现电动机主轴的体化功能取消了皮带带轮和齿轮等环节，大大减少了主传动的转动惯量，提高了主轴动态响应速度和工作精度，彻底解决了主轴高速运转时皮带和带轮等传动的振动和噪声问题可精确实现主轴的定位和轴传动功能。采用电主轴结构可使主轴转速达到以上，它融合了尖端的高速精密轴承润滑技术冷却技术高速变频驱动技术，是技术含量很高的机电体化产品。功能复合化柔性化随着数控车床对加工对象的适应性的不断提高，数控车床特别适合主传动系统的设计发生了很大变化，并向着功能复合化和系统柔性化的方向发展。功能复合化的目的是进步提高机床的生产效率，使用于非加工辅助时间减至最少。通过功能的复合化，可以扩大车床的使用范围提高效率，实现机多用机多能，即台数控车床既可以实现车削功能，也可以实现铣削加工。宝鸡机床厂已经研制成功的数控车铣复合中心，该机床同时具有轴以及轴和轴。通过轴和轴，可以实现平面铣削和偏孔槽的加工。该机床还配置有强动力刀架和副主轴。副主轴采用内藏式电主轴结构，通过数控系统可直接实现主副主轴转速同步。该机床工件次装夹即可完成全部加工，极大地提高了效率。数控车床向柔性自动化系统发展的趋势是从点数控单机加工中心和数控复合加工机床线向面工段车间制造岛体分布式网络集成制造系统的方向发展，另方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。其重点是以提高系统的可靠性实用化为前提，以易于联网和集成为目标，注重加强单元技术的开拓和完善。单机向高精度高速度和高柔性方向发展。数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与及等联结，向信息集成方向发展。网络系统向开放集成和智能化方向发展由此可见，现代数控车床主传动系统设计不仅限于只满足原有的基本要求，还要综合考虑现代制造对机床的整体要求，如制造控制过程控制以及物料传送，以缩短产品的加工时间周转时间制造时间，以最大限度的提高生产率。中国数控机床现状及发展中的主要问题第章绪论中国发展数控车床存在的主要问题中国於年研制出第台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在年间为第阶段，从年至今为第二阶段。第阶段中对数控机床特点发展条件缺乏认识，在人员素质差基础薄弱配套件不过关的情况下，哄而上又哄而下，曾三起三落终因表现欠佳，无法用於生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日德美西班牙先后引进数控系统技术，从日美德意英法瑞士匈奥韩国台湾省共国地区引进数控机床先进技术和合作合资生产，解决了可靠性稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。在余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面培训批设计制造使用和维护的人才通过合作生产先进数控机床，使设计制造使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距通过利用国外先进元部件数控系统配套，开始能自行设计及制造高速高性能五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验消化掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件自动化刀具数控系统依靠国外技术支撑，不能发展，基本上处於从仿制走向自行开发阶段，与日本数控车床的水平差距很大。存在的主要问题包括缺乏象日本机电法机信法那样的指引严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人缺少深入系统的科研工作元部件和数控系统不配套企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。中国今后要加速发展数控机床产业，既要深入总结过往的经验教训，切实改善存在的问题，又要认真学习国外的先进经验，沿正确的道路前进。建议切实做好以下几点中国厂多人众，极需正确的方针政策对数控车床的发展进行有力的指引。应学习美德日经验，政府高度重视正确决策大力扶植。在方针政策上，应讲究科学精神经济实效，以切实提高生产率劳动生产率为原则。在方法上，深入用户，精通工艺，低中高档并举，学习日本，首先解决量大而广的中档数控机床，批量生产，占领市场，减少进口