ck0632数控车床主轴箱部件设计(附件)
摘 要 本文介绍了数控车床的一些基本情况，比较了几种车床布局的不同，并确定其中的一种布局方案。阐述了数控车床主轴传动的原理，分析了各种传动方案的不同。CK0632主轴箱传动系统里面有电机，主轴传动，和主轴组件三个部分。本文详细介绍了CK0632主轴箱结构的设计过程，该车床主轴箱选用合理的电机带动，采用三角带与主轴相联接，本文还介绍了各种传动方案优缺点的比较，电机的选型，主轴支撑轴承的选用，确定主传动方案的选择，以及轴承支撑方式。对编码器的作用进行说明，简单的说明了编码器的选择类型和型号。并对主轴部件的一些参数进行说明和确定。通过对主轴箱整体设计，以及主轴的设计，以及其他主要部件的设计，从而使主轴箱的布局设计更加合理。
目 录
第一章 数控车床简介 1
1.1 数控车床的结构与应用 1
1.1.1数控车床的特点 1
1.1.2 数控车床的布局 1
1.2 数控车床的用途 2
第二章 总体方案设计 3
2.1机床布局方案的选择 3
2.2 数控车床主传动系统的特点.................................................................3
2.3选择电机 3
第三章 主轴箱结构设计 5
3.1 主传动系统的设计要求 5
3.2主传动驱动系统方案的确定 5
3.3 轴承的分类与特点 6
3.3.1滚动轴承的结构 6
3.3.2 轴承的分类 6
3.4 轴承配置方式 7
3.5 编码器分类与选择 7
3.5.1编码器的作用 7
3.5.2编码器的演变过程及选用 7
3.6主轴结构设计 8
3.6.1对主轴组件的性能要求 ......................................... 8
第四章 计算校核 10
4.1 主轴轴颈的确定 10
4.2 主轴跨距的计算 10
4.3 皮带轮的设计计算 11
4.
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4 主轴受力分析 12
4.5 主轴的强度校核 15
4.6 主轴的刚度校核 16
结束语 18
致谢 19
参考文献 20
第一章 数控车床简介
1.1 数控车床的结构与应用
1.1.1数控车床的特点
数控车床又叫CNC车床，数控车床和普通车床时相比都有刀架，主轴箱、冷却系统、床身、液压系统等部分，我们这里要说说数控车床和普通车床在进给进给传动系统上的差异。普通车床是是怎样传递运动的呢,它是要经过挂轮架、进给箱、溜板箱、刀架才能完成整个纵向和横向的进给运动。但是数控车床不同，数控车床电机转动之后，然后带动滚珠丝杠转动，再将运动传传送到滑板和刀架，完成Z向和X向的进给运动。从这里就可以看出来相比于普通车床数控车床进给传动系统的结构大为简化，这也是数控车床优于普通车床的一个具体体现[]。数控车床的另一个优点是它可以加工各种类型的螺纹，让伺服电机驱动主轴旋转，通过装在主轴箱里的编码器，利用同步齿形带1：1地传到编码器。当主轴旋转开始工作时，脉冲编码器便开始同步发出脉冲信号到数控系统，使主轴电动机的旋转很和刀架的切削进给同步，就是加工螺纹时，主轴转一圈，刀架Z向移动一个导程的运动关系。
1.1.2 数控车床的布局
数控车床的布局形式与普通车床相比很多部分都是一样的，但是也有不同的地方那就是是刀架和导轨，我们知道不同的布局方式，那机床的使用性能也是不一样的，布局其实是很重要的，不仅会影响外观，更会影响性能。介绍几种布局方式，数控机床水平车身的工艺性较好，而且还有利于加工导轨面，所以水平车身配上水平放置的刀架的话是可以提高刀架的运动精度的，这种布局方式一般在大型或者小型精密机床中会用到。但是这种布局也有不足的地方，就是水平放置的话，床身下部空间比较小，排屑比较困难，同时水平放置也会加宽横向滑板。
水平车身配上倾斜放置的滑板，这就要用到倾斜式的导轨防护罩，这样布局的好处是滑块的宽度比水平放置的要小，而且排屑的问题也就得到解决了，同时也没有影响到车身的工艺性，所以这种布局更加合理[]。同时还有一个很重要的问题也就解决了，那就是热铁屑不会堆积在导轨上，这样也方便安装自动排屑装置，因为这样放置有足够的空间了，一般这种布局应用在中小型数控车床上，小型机床占地面积小，所以也可以实现密封式防护。但是倾斜的角度是多大呢，这里也是有说明的。一般角度分为30度，45度，60度和90度，选择倾斜角也很重要，如果倾斜角选小了的话那么排屑一样有问题。但是如果角度选大了，那么导轨的导向性必然也会受影响，同时车身长宽比也会受到影响。所以综上所述，一般选择60度比较适中。
谈到布局，那么刀架的布局是一定要提的，刀架也是机床的非常重要的部分，现在数控机床采用的很多是12工位的回转刀架，当然也有其他数量的回转刀架。回转刀架在机床上的布局有两种，一种是回转轴垂直于主轴的回转刀架，这种布局的刀架是用来加工盘类形状的零件的，另一种是回转轴平行主轴的，这类布局的刀架是用来加工轴类的，当然也可以加工盘类[]。还有四坐标的数控车床，它的刀架有两个，并且是独立的，所以这类机床的刀架的工作效率高。
1.2 数控车床的用途
大家都知道数控车床一般加工的零件要不就是轴类，要不就是盘类零件，但是数控车床比普通车床加工零件类型的范围要广。虽然都可以加工盘类零件，但是数控车床加工的零件可以是内外圆柱面，圆锥面，端面，圆弧面零件等等，而这其中很多是普通车床完成不了的。所以如果加工的零件相对复杂的话还是要选择数控车床，数控车床的应用范围也更为广。并且它比较灵活，可以定制做零件，如果是小批量生产的话它也可以实现，就因为有这么多的优点，所以现在跟多企业和单位都选用数控车床。
第二章 总体方案设计
2.1机床布局方案的选择
我们大家平时看到的较多的可能是卧式车床，但是其实立式机床也很多。下面简单介绍下两种机床的区别，立式机床有单柱式和双柱式，单柱式一般都是小型机床，双柱式一般都是大型车床。立式车床的主要最显著的特点是立式车床主轴是垂直的，但是立式车床还有其他的特点，立式车床上的工作台是水平放置的，这样要是想放置工件的话比较方便，如果工件有需要调整也比较简单。同时立式车床的水平的工作台有导轨支撑着，所以切削平稳。也可以快速换刀，而且加工精度可以达到IT9IT8，粗糙度能达3.21.6um[]。这样的加工精度是很高的了，这就是为什么要求平稳加工的原因。那么卧式车床的特点有哪些呢，在本次设计中选用的就是卧式车床。卧式车床上面我们也说了应用的范围很广，原因在于它不仅操作简单，而且主轴可以采用手动控制，设计比较人性化，同时外形看着也比较美观。而最主要的是卧式机床可以加工像锥面，球面，螺纹，等等复杂的工序，这是非常重要的特点。对于卧式车床的导轨刚度和耐磨性上要求比较高，所以一般车身导轨都要使用超音频淬火，以此来提高导轨的刚度和耐磨度。卧式车床的转速比较稳定，所以本次所采用的方案就是卧式，因为考虑到操作性，以及今后加工的主要类型基本上为轴类零件，并且设计的主轴轴径只有80mm，不是用来加工特别大的工件，因此也不需要特别高的刚度，因此选用的是卧式数控车床。
目 录
第一章 数控车床简介 1
1.1 数控车床的结构与应用 1
1.1.1数控车床的特点 1
1.1.2 数控车床的布局 1
1.2 数控车床的用途 2
第二章 总体方案设计 3
2.1机床布局方案的选择 3
2.2 数控车床主传动系统的特点.................................................................3
2.3选择电机 3
第三章 主轴箱结构设计 5
3.1 主传动系统的设计要求 5
3.2主传动驱动系统方案的确定 5
3.3 轴承的分类与特点 6
3.3.1滚动轴承的结构 6
3.3.2 轴承的分类 6
3.4 轴承配置方式 7
3.5 编码器分类与选择 7
3.5.1编码器的作用 7
3.5.2编码器的演变过程及选用 7
3.6主轴结构设计 8
3.6.1对主轴组件的性能要求 ......................................... 8
第四章 计算校核 10
4.1 主轴轴颈的确定 10
4.2 主轴跨距的计算 10
4.3 皮带轮的设计计算 11
4.
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
4 主轴受力分析 12
4.5 主轴的强度校核 15
4.6 主轴的刚度校核 16
结束语 18
致谢 19
参考文献 20
第一章 数控车床简介
1.1 数控车床的结构与应用
1.1.1数控车床的特点
数控车床又叫CNC车床，数控车床和普通车床时相比都有刀架，主轴箱、冷却系统、床身、液压系统等部分，我们这里要说说数控车床和普通车床在进给进给传动系统上的差异。普通车床是是怎样传递运动的呢,它是要经过挂轮架、进给箱、溜板箱、刀架才能完成整个纵向和横向的进给运动。但是数控车床不同，数控车床电机转动之后，然后带动滚珠丝杠转动，再将运动传传送到滑板和刀架，完成Z向和X向的进给运动。从这里就可以看出来相比于普通车床数控车床进给传动系统的结构大为简化，这也是数控车床优于普通车床的一个具体体现[]。数控车床的另一个优点是它可以加工各种类型的螺纹，让伺服电机驱动主轴旋转，通过装在主轴箱里的编码器，利用同步齿形带1：1地传到编码器。当主轴旋转开始工作时，脉冲编码器便开始同步发出脉冲信号到数控系统，使主轴电动机的旋转很和刀架的切削进给同步，就是加工螺纹时，主轴转一圈，刀架Z向移动一个导程的运动关系。
1.1.2 数控车床的布局
数控车床的布局形式与普通车床相比很多部分都是一样的，但是也有不同的地方那就是是刀架和导轨，我们知道不同的布局方式，那机床的使用性能也是不一样的，布局其实是很重要的，不仅会影响外观，更会影响性能。介绍几种布局方式，数控机床水平车身的工艺性较好，而且还有利于加工导轨面，所以水平车身配上水平放置的刀架的话是可以提高刀架的运动精度的，这种布局方式一般在大型或者小型精密机床中会用到。但是这种布局也有不足的地方，就是水平放置的话，床身下部空间比较小，排屑比较困难，同时水平放置也会加宽横向滑板。
水平车身配上倾斜放置的滑板，这就要用到倾斜式的导轨防护罩，这样布局的好处是滑块的宽度比水平放置的要小，而且排屑的问题也就得到解决了，同时也没有影响到车身的工艺性，所以这种布局更加合理[]。同时还有一个很重要的问题也就解决了，那就是热铁屑不会堆积在导轨上，这样也方便安装自动排屑装置，因为这样放置有足够的空间了，一般这种布局应用在中小型数控车床上，小型机床占地面积小，所以也可以实现密封式防护。但是倾斜的角度是多大呢，这里也是有说明的。一般角度分为30度，45度，60度和90度，选择倾斜角也很重要，如果倾斜角选小了的话那么排屑一样有问题。但是如果角度选大了，那么导轨的导向性必然也会受影响，同时车身长宽比也会受到影响。所以综上所述，一般选择60度比较适中。
谈到布局，那么刀架的布局是一定要提的，刀架也是机床的非常重要的部分，现在数控机床采用的很多是12工位的回转刀架，当然也有其他数量的回转刀架。回转刀架在机床上的布局有两种，一种是回转轴垂直于主轴的回转刀架，这种布局的刀架是用来加工盘类形状的零件的，另一种是回转轴平行主轴的，这类布局的刀架是用来加工轴类的，当然也可以加工盘类[]。还有四坐标的数控车床，它的刀架有两个，并且是独立的，所以这类机床的刀架的工作效率高。
1.2 数控车床的用途
大家都知道数控车床一般加工的零件要不就是轴类，要不就是盘类零件，但是数控车床比普通车床加工零件类型的范围要广。虽然都可以加工盘类零件，但是数控车床加工的零件可以是内外圆柱面，圆锥面，端面，圆弧面零件等等，而这其中很多是普通车床完成不了的。所以如果加工的零件相对复杂的话还是要选择数控车床，数控车床的应用范围也更为广。并且它比较灵活，可以定制做零件，如果是小批量生产的话它也可以实现，就因为有这么多的优点，所以现在跟多企业和单位都选用数控车床。
第二章 总体方案设计
2.1机床布局方案的选择
我们大家平时看到的较多的可能是卧式车床，但是其实立式机床也很多。下面简单介绍下两种机床的区别，立式机床有单柱式和双柱式，单柱式一般都是小型机床，双柱式一般都是大型车床。立式车床的主要最显著的特点是立式车床主轴是垂直的，但是立式车床还有其他的特点，立式车床上的工作台是水平放置的，这样要是想放置工件的话比较方便，如果工件有需要调整也比较简单。同时立式车床的水平的工作台有导轨支撑着，所以切削平稳。也可以快速换刀，而且加工精度可以达到IT9IT8，粗糙度能达3.21.6um[]。这样的加工精度是很高的了，这就是为什么要求平稳加工的原因。那么卧式车床的特点有哪些呢，在本次设计中选用的就是卧式车床。卧式车床上面我们也说了应用的范围很广，原因在于它不仅操作简单，而且主轴可以采用手动控制，设计比较人性化，同时外形看着也比较美观。而最主要的是卧式机床可以加工像锥面，球面，螺纹，等等复杂的工序，这是非常重要的特点。对于卧式车床的导轨刚度和耐磨性上要求比较高，所以一般车身导轨都要使用超音频淬火，以此来提高导轨的刚度和耐磨度。卧式车床的转速比较稳定，所以本次所采用的方案就是卧式，因为考虑到操作性，以及今后加工的主要类型基本上为轴类零件，并且设计的主轴轴径只有80mm，不是用来加工特别大的工件，因此也不需要特别高的刚度，因此选用的是卧式数控车床。
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