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第一部分机床总体布局设计
一、机床总体尺寸参数的选定
根据设计要求并参考实际情况,初步选定机床主要参数如下:
工作台宽度×长度 400×1600 mm×mm
主轴锥孔 7∶24
工作台最大纵向行程 900 mm
工作台最大横向行程 375 mm
主轴箱最大垂直行程 400 mm
主轴转速级数 16级
主轴转速范围 50~2000r/min
X、Y轴步进电机 130BF001(反应式步进电动机)
Z轴步进电动机 130BF001(反应式步进电动机)
主电动机的功率 KW
主轴电动机转速 1440 r/min
机床外形尺寸(长×宽×高) 2450×1200×2300 mm×mm×mm
机床净重 500 Kg
二、机床主要部件及其运动方式的选定
1、主运动的实现
因所设计的机床要求能进行立式的铣和镗,垂直方向的行程比较大,因而采用工作台不动,而主轴箱各轴向摆放为立式的结构布局;为了使主轴箱在数控的计算机控制上齿轮的传动更准确、更平稳,工作更可靠,主轴箱主要采用离合器变换齿轮
的有级变速。
2、进给运动的实现
本次所设计的机床进给运动均由单片机进行数字控制,因此在X、Y、Z三个方向上,进给运动均采用滚珠丝杠螺母副,其动力由步进电机通过调隙齿轮传递。
3 、数字控制的实现
采用单片机控制,各个控制按扭均安装在控制台上,而控制台摆放在易操作的位置,这一点须根据实际情况而定。
4、机床其它零部件的选择
考虑到生产效率以及生产的经济性,机床附件如油管、行程开关等,以及标准件如滚珠丝杠、轴承等均选择外购形式。
三、机床总体布局的确定
根据以上参数及主要部件及其运动方式,则可拟定机床的总体布局图,详细图纸请参照1号A0图纸。
第二部分主传动的设计
一. 拟定转速图
㈠.确定结构式和结构网式:
,和公比的确定:
根据XK5040的使用说明书,初步确定本次设计的XTK7140数控立式铣镗床的主轴转速范围为40~1600r/min,则====。
由设计手册取标准值得:Ф=。
令,则
则取。
:
为了满足结构设计和操纵方便的要求,主轴转速为16级的变速系统,总共需要四个变速组。
3. 确定传动顺序方案:
按着传动顺序,各变速组排列方案只有一个:16=2×2×2×2
也不存在符不符合“前多后少、前疏后密”的原则,本次设计即采用此方案。
4. 确定扩大顺序方案:
传动顺序方案确定以后,还可列出若干不同扩大顺序方案。如无特殊要求,根据“前密后疏”的原则,应使扩大顺序和传动顺序一致,通常能得到最佳的结构式方案,故选用16=×××结构式方案。
检查最后扩大组的变速范围:
r=~10
故合符要求。
㈡. 拟定转速图:
根据已确定的结构式或结构网议定转速图时,应注意解决定比传动和分配传动比,合理确定传动轴的转速。
①定比传动
在变速传动系统中采用定比传动,主要考虑传动、结构和性能等方面的要求,以及满足不同用户的使用要求。在铣镗床的设计中,总降速比为u=50/1440=1/30=。若每一个变速组的最小降速比均取1/4。则三个变速组的总降速可达。故无需要增加降速传动,但为了使中间两个变速组做到降速缓慢,以利于减小变速箱的径向尺寸和有利于制动方便,在Ⅰ-Ⅱ轴间增加一对降速传动齿轮(),同时,也有利于设计变型机床,因为只要改变这对降速齿轮传动比,在其他三个变速组不变的情况下,就可以将主轴的16种转速同时提高或降低,以便满足不同用户的要求。
②分配降速比
前面已确定,16=2×2×2×2共需三个变速组,并在Ⅰ-Ⅱ轴间增加一对降速传动齿轮,要用到四个变速组,在主轴Ⅴ上标出16级转速:50~1600r/min,在第Ⅰ轴上用A点代表电动机转速,最低转速用E点标出,因此A,E两点相距约15格,即代表总降速传动比为。
③定出各变速组的最小传动比
根据降速前慢后快的原则,在Ⅳ-Ⅴ轴间变速组取,在Ⅲ-Ⅳ轴间变速组取,在Ⅱ-Ⅲ轴间变速组取,在I-Ⅱ轴间变速组取则:
根据结构式可知:Ⅱ~Ⅴ轴间变速组的级比指数分别为:2,4,8。传动副为:2,2,2。则画出上图的转速图。
㈢. 确定各齿轮的齿数:
在确定齿轮齿数时应注意:齿轮的齿数和不应过大,以免加大两轴之间的中心距,使机床的结构庞大,而且增大齿数和还会提高齿轮的线速度而增大噪声,所以在设计时要把齿数和控制在;为了控制每组啮合齿轮不产生根切现象,使最小齿数,因而齿轮的齿数和不应过小。
在Ⅳ-Ⅴ轴间:∵
又∵而最小齿轮的齿数是