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第1章机床总体布局设计
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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 400×1600mm
主轴锥孔 7∶24
工作台最大纵向行程 300mm
工作台最大横向行程 375mm
主轴箱最大垂直行程 400mm
主轴转速级数 12级
主轴转速范围 30~1500r/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
主轴电动机转速 1440r/min
机床外形尺寸(长×宽×高) 150×1200×2300mm
机床净重 500Kg
机床主要部件及其运动方式的选定
主运动的实现
因所设计的机床要求能进行立式的钻和铣,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,主轴箱主要采用液压系统控制滑移齿轮和离合器变换齿轮
的有级变速。
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。
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。
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。
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A1图纸。
第2章主传动的设计
议定转速图
确定结构式和结构网式:
,和公比Ф的确定:
根据ZJK-7532的使用说明书,初步定主轴转速范围为95~1600r/min,
则Ф==== ………………………………()
由设计手册取标准值得:Ф=。
令,则……………()
则取。
:
大多数机床广泛应用滑移齿轮的变速方式,为了满足结构设计和操纵方便的要求,通常采用双联或三联滑移齿轮,因此主轴转速为12级的变速系统,总共需要三个变速组。
:
按着传动顺序,各变速组排列方案有:
12=3×2×2
12=2×3×2
12=2×2×3
从电机到主轴,一般为降速传动。接近电机处的零件,转速较高,从而转矩较小,尺寸也就较小。如使传动副较多的传动组放在接近电机处,则可使小尺寸的零件多些,而大尺寸的零件可以少些,这样就节省省材料,经济上就占优势,且这也符合“前多后少”的原则。从这个角度考虑,以取18=3×3×2的方案为好,本次设计即采用此方案。
:
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12=××结构式方案。
检查最后扩大组的变速范围:
r=~10
故合符要求。
:
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。在钻铣床的设计中,总降速比为u=125/1440=。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12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,12=3×2×2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12级转速:125~1600r/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11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,则:
根据结构式可知:Ⅱ~Ⅴ轴间变速组的级比指数分别为:1,3,6。传动副为