立柜式四轴数控铣床培训装置主轴系统毕业设计.docx
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立柜式四轴数控铣床培训装置主轴系统毕业设计
立柜式四轴数控铣床培训装置主轴系统设计
摘要
数控技术和数控装备是制造工业现代化的基础,这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力,关系到国家的战略地位。
本文介绍了立式数控铣床的一些基本概况,简述了机床主传动系统方面的原理和类型,分析了各种传动方案的机理。
立式数控铣床主传动系统包括了主轴电动机、主轴传动系统和主轴组件三部分组成。
本文详细介绍了立式数控铣床主传动系统的设计过程,该立式数控铣床主轴变速箱是靠同步带进行传动的,同步带传动综合了带、链和齿轮传动的优点,带的工作面呈齿形,与带轮的齿槽作啮合运动,使主、从带轮间作无滑差的同步运动,其特点是传动比精确,对轴的作用力小,结构紧凑,耐油耐磨损,抗老化性能好,传动效率可达99.5%,传动功率从几百到数百千瓦,传动比可达10,线速度可达40m/s。
文中介绍了立式数控铣床主传动系统各种传动方案优缺点的比较、主传动方案的选择和确定、主传动变速系统的设计计算、主轴组件的设计、轴承的选用基润滑、关键零件的校核、以及主轴电动机的控制等设计过程。
关键词数控机床/立式数控铣床/主传动系统/主轴组件/轴承/主轴电机
CabinetTypeFourAxisNCMillingMachine
SpindleSystemDesignTrainingDevice
ABSTRACT
Numericalcontroltechnologyandequipmentmanufacturingindustryismodernfoundation,thisfoundationisdirectlyaffectstheeconomicdevelopmentofacountryandcomprehensivenationalpower,tothecountry'sstrategicposition.
ThispaperintroducesthebasicsituationofverticalCNCmillingmachine,themaintransmissionsystemofmachinetoolwithrespecttotheprincipleandtypes,analysismechanismofthetransmissionproject.NCverticalmillingmachinemaintransmissionsystemincludesaspindlemotor,spindledrivesystemandspindleassemblyiscomposedofthreeparts.ThispaperintroducestheCNCmillingmachinemaintransmissionsystemdesignprocess,theverticalCNCmillingmachinespindlegearboxbysynchronousbelttransmission,synchronousbelttransmissioncomprehensivebelt,chainandgeartransmissiontheadvantages,withtheworkingsurfaceoftoothshape,andthebeltpulleyslotforengagingmovement,makethemain,fromthebandwheelfornon-slipsynchronousmovement,whichischaracterizedbyaccuratetransmissionratio,theaxialforceissmall,compactstructure,oilresistanceandwearresistance,goodageingresistance,thetransmissionefficiencycanreach99.5%,thetransmissionpowerfromafewhundredtoseveralhundredkilowatt,transmissionratiocanreach10,linespeedcanreach40m/s.ThispaperintroducesverticalCNCmillingmachinemaintransmissionsystemtransmissionschemecomparingadvantagesanddisadvantages,maindrivesystem,theselectionanddeterminationofthemaintransmissionsystemdesignandcalculation,thedesignofspindlecomponents,bearinggrease,keypartsofthecheck,andspindlemotorcontrolofthedesignprocess.
KEYWORDSCNCmachine,CNCVerticalmillingmachine,Maindrivesystem,Spindlecomponent,bearing,Spindlemotor
中文摘要
英文摘要
1前言
制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱,其发展水平标志着该国或地区经济的实力,科技水平,生活水准和国防实力。
国际市场的竞争归根到底是各国制造生产能力及机械制造装备的竞争。
机床是制造业的主要生产设备,而数控机床是高精度、高效率的自动化生产设备。
目前,国内、外数控机床正朝着高性能、高精度、高效率、高柔性、高自动化和模块化方向迅速发展。
尽管我国数控机床的制造、设计、检测等技术得到了一定的发展,但与国外相比,差距还是很大,主要表现在:
可靠性差、应变能力差、产品开发周期长、设计手段落后等,这种差距尤其表现在高精度、高速度等尖端机床方面。
因此,我们必须紧跟国际机床技术发展的前沿,发展机床的设计、检测、制造等技术。
随着科学技术的发展,机械产品的结构越来越合理,其性能、精度和效率日趋提高,更新换代频繁,生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。
因此,对机械产品的加工相应地提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。
在机床行业,由于采用了数控技术,许多过去在普通机床上无法完成的工艺内容得以完成,大量普通机床为数控机床所代替,这就极大地促进了机床行业的技术进步和行业发展。
目前数控机床已经遍布军工、航空航天、汽车、造船、机车车辆、机床、建筑、通用机械、纺织、轻工、电子等几乎所有制造行业。
数控机床,顾名思义,是一类由数字程序实现控制的机床。
与人工操作的普通机床相比,它具有适应范围广、自动化程度高、柔性强、操作者劳动强度低、易于组成自动生产系统等优点。
数控机床也就是一种装了程序控制系统的机床,该系统能逻辑处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。
随着机械制造生产模式的演变,对机械制造装备提出了不同的要求.在50年代“刚性”生产模式下,通过提高效率,自动化程度,进行单一或少品种的大批量生产,以“规模经济”实现降低成本和提高质量的目的。
从90年代开始,为了对世界生产进行快速响应,逐步实现社会制造资源的快速集成,要求机械制造装备的柔性化程度更高,采用拟实制造和快速成形制造技术。
我国在数控机床高端产品的生产上取得了一定的突破。
目前我国已经可以供应网络化、集成化、柔性化的数控机床。
同时,我国也已进入世界高速数控机床生产国和高精度精密数控机床生产国的行列。
目前我国已经研制成功一批主轴转速在8000~10000转/分以上的数控机床。
数控技术是先进制造技术的核心,是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。
数控装备的整体水平标志着一个国家工业现代化水平和综合国力的强弱。
工业发达国家都非常注重机械制造业的发展,为了用先进技术和工艺装备制造业,机械制造装备工业得到先发展。
对比之下,我国目前机械制造业的装备水平还比较落后,表现在大部分工厂的机械制造装备基本上是通用机床加专用工艺装备,数控机床在机械制造装备中的比重还非常低,导致“刚性”强,更新产品速度慢,生产批量不宜太小,生产品种不宜过多;自动化程度基本上还是“一个工人,一把刀,一台机床”,导致劳动生产率低下,产品质量不稳定。
因此,要缩小我国同工业发达国家的差距,我们必须在机械制造装备方面大下功夫,其中最重要的一个方面就是增加数控机床在机械制造装备中的比重。
数控机床的发展在很大程度上取决于数控系统的性能和水平,而数控系统的发展及其技术基础离不开微电子技术和计算机技术。
随着计算机及其软硬件技术的飞速发展,数控系统的硬件平台趋于一致化,而控制系统软件的竞争日益加剧。
我国的数控系统经过“六五”期间的引进,“七五”期间的数控系统开发,“八五”期间的数控应用技术研究以及“九五”期间的主数控系统软件开发应用,已逐步形成了以航天数控、蓝天数控、华中数控和中华数控为主的数控系统产业。
数控系统由显示器、控制器伺服、伺服电机和各种开关、传感器构成。
目前世界最大的三家厂商是:
日本发那客、德国西门子、日本三菱;其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。
国内由华中数控、航天数控等。
国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。
高档次的系统全都是进口。
华中数控这几年发展迅速,软件水平相当不错,但差就差在电器硬件上,故障率比较高。
华中数控也有意向数控机床业进军,但机床的硬件方面不行,质量精度一般。
目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。
广州机床厂的简易数控系统也不错。
我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。
我国数控机床行业近年来大力推广应用CAD等信息技术,很多企业已开始和计划实施应用ERP、MRPⅡ和电子商务。
如,济南第二机床集团有限公司的CAD普及率达100%,是国家级“CAD示范企业”,企业的MRPⅡ系统应用也非常成功,现代化管理水平较高。
近年来,我国数控机床的产量持续增长,数控化率也显著提高。
另一方面我国数控产品的技术水平和质量也不断提高。
目前我国一部分普及型数控机床的生产已经形成一定规模,产品技术性能指标较为成熟,价格合理,在国际市场上具有一定的竞争力。
我国数控机床行业所掌握的五轴联动数控技术较成熟,并已有成熟商品走向市场。
但是和发达国家相比,我国数控机床行业在信息化技术应用上仍然存在很多不足。
一、信息化技术基础薄弱,对国外技术依存度高。
二、产品成熟度较低,可行性不高
三、创新能力低,市场竞争力不强。
数控设备目前朝着智能化、网络化、高速、高精度、符合、环保六个方向发展。
目前德国和瑞士的机床精度最高,综合起来,德国的水平最高,日本的产值最大。
美国的机床业一般。
中国大陆、韩国。
台湾属于同一水平。
但就门类、种类多少而言,我们应该能进世界前4名。
通过这次毕业设计,可以达到以下目的:
1.培养综合运用专业基础知识和专业技能来解决工程实际问题的能力;2.强化工程实践能力和意识,提高本人综合素质和创新能力;3.使本人受到从事本专业工程技术和科学研究工作的基本训练,提高工程绘图、计算、数据处理、外文资料文献阅读、使用计算机、使用文献资和手册、文字表达等各方面的能力;4.培养正确的设计思想和工程经济观点,理论联系实际的工作作风,严肃认真的科学态度以及积极向上的团队合作精神。
2主传动整体设计
主传动系统是用来实现机床主运动的传动系
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