淺析數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計
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1吓篙、序言
數(shù)控車床是高度自動化機床缓艳，數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的特點是：①機床有足夠高的轉(zhuǎn)速和大的功率殖属，以適應(yīng)高效率加工的需要头熏；②主軸轉(zhuǎn)速的變換迅速可靠玄括，一般能自動變速赵辕；③主軸應(yīng)有足夠高的剛度和回轉(zhuǎn)精度菲瓶；④主軸轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)很廣锥惋，如對鋁合金材料的高速切削跪腹，幾乎沒有上限的限制褂删，主軸最高轉(zhuǎn)速取決于主傳動系統(tǒng)中傳動元件的允許極限(如主軸軸承允許的極限轉(zhuǎn)速)，而最低轉(zhuǎn)速則根據(jù)加工不銹鋼等難加工材料的要求來確定〕迦祝現(xiàn)以我們廠自行設(shè)計生產(chǎn)的DS11型全功能數(shù)控車床為例笤妙，介紹主傳動系統(tǒng)的設(shè)計。
2噪裕、車床主傳動方式的選擇
主傳動采用分離傳動蹲盘。運動是從15kW的直流主電機經(jīng)三角皮帶傳至變速箱，通過齒輪變速使主軸獲得4級固定轉(zhuǎn)速膳音，再由主電機調(diào)速使主軸轉(zhuǎn)速達到26～2360r/min召衔，在4檔范圍內(nèi)均可進行恒速切削。主軸的4級機械變速是用油缸推動滑移齒輪來實現(xiàn)的祭陷。在變速時苍凛，主電機低速轉(zhuǎn)動。齒輪嚙合后壓上行程開關(guān)兵志。同時發(fā)令醇蝴，使電機停止搖擺，并啟動主軸運動萝轰。當改變主電機旋轉(zhuǎn)方向時推吼，可以得到相同的主軸正、反轉(zhuǎn)疹咕。螺紋切削是通過與主軸1∶1傳動的主軸脈沖發(fā)生器發(fā)出同步脈沖訊號來實現(xiàn)的贮殊。
變速箱固定在主軸箱上，靠法蘭盤定心铲恃。法蘭盤內(nèi)孔與主軸的中間軸承外圓相配夫咏，法蘭盤外圓與變速箱體孔相配，以保證主軸三個軸承孔同心四雏，并使齒輪正確嚙合勿见。這種分離傳動將變速箱直接把在主軸箱上，即變速齒輪直接傳動主軸百擒，省去皮帶傳動的中間環(huán)節(jié)资村，使結(jié)構(gòu)緊湊添镜。同時，主軸與變速齒輪分裝于兩箱唠鹅，以達到分離窿锉、減少主軸的熱變形、提高主軸的剛性和精度的目的膝舅。
3嗡载、功率扭矩特性
主電機的最高轉(zhuǎn)速為3500r/min，額定轉(zhuǎn)速為1160r/min仍稀，恒功率調(diào)速范圍為3洼滚，皮帶輪的傳動比為133∶236。
由功率特性曲線可見技潘，功率曲線重合遥巴，無缺口，即在計算轉(zhuǎn)速142r/min以上享幽，均可達到最大功率13kW(機械效率0.87)铲掐。但功率曲線重合部分太多，有些浪費值桩。
4摆霉、主軸組件的設(shè)計
主軸為三支承，前奔坟、中軸承在主軸箱內(nèi)携栋，是主要支承，后軸承在變速箱中偎旱，是輔助支承船庐。前軸承是NN3024SKM-SP及234424MA-SP，中間軸承為NN3022SKM-CP地捂。這種軸承配列具有很高的剛性羽捻，軸向力及徑向力分別由不同的軸承負擔，軸向熱膨脹可由圓柱滾子軸承吸收留嫩。后軸承是向心球軸承D220凰彼。由于三個軸承孔的同軸度很難保證，所以后軸承與箱體孔的配合較松絮檀，前、中軸承用長效潤滑脂潤滑蜈藏，并用主軸中間的兩個背帽調(diào)節(jié)卜陵。主軸前端的兩個半圓墊在裝配時配磨，用來調(diào)整前軸承的預(yù)負荷迂雪。主軸孔徑為70开贼。
5舰褪、溫升及熱變形情況
由于中間軸承位于變速箱與主軸箱之間，散熱條件較差疏橄，致使中間軸承的溫升高于前軸承占拍。變速箱的潤滑采用體外循環(huán)形式，且油量較大捎迫，可以把軸承處的部分熱量帶走晃酒，因此中間軸承的溫升并不太高。
下面是主軸溫升及熱變形情況：
主軸中速1180r/min窄绒，時間180min贝次，室溫25.5℃；
前軸承最高溫度32.0℃彰导，溫升7℃蛔翅；
中間軸承最高溫度32.4℃，溫升6.4℃位谋；
主軸中心線在主平面上的變形量為9.5μm山析；
主軸中心線在次平面上的變形量為8.5μm；
主軸軸向變形量為18.5μm掏父；
主軸高速2360r/min使谋，時間180min，室溫25℃坷磷；
前軸承最高溫度44.6℃度攘，溫升19.6℃；
后軸承最高溫度51.5℃竹坝，溫升26.5℃嘱杆。
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