数控机床传动系统设计介绍.docx

1.开发XXX型号数控车床的目的和理由

国内数控车床经过十几年的发展，已形成较为完整的系列产品，但用户要求越来越高，对价格性能比更为看重，尤其对某些小型零件的加工，其所需负荷较小，调速范围不宽，加工工序少，效率高，但目前国内数控车床功能多，价格高，造成很大浪费，而我厂现有的数控车床，虽然在这方面做得较好，其加工范围的覆盖面也较宽，但针对上述零件加工的机床还是空白，对用户无法做到“量体裁衣”。随着市场经济的发展和产品升级换代，上述零件加工越来越多，市场对其具有较高效率，价格较低的排刀式数控车床的要求量越来越大，综上所述，为适应市场要求，扩大我厂数控车床在国内机床市场上的占有量，特进行N?089型数控车床的开发。

机床概况、用途和使用范围

概述：

XXX型号是结合我厂数控机床和普通机床的生产经验，为满足高速、高效和高精度生产而设计成铸造底座、平床身、滚动导轨，可根据加工零件的要求自由排刀的全封闭式小规格数控车床。本机床采用SIEMENS802S系统，主电机为YD132S?2/4双速电机。主传动采用富士FRN5.5G9S?4型变频器进行变频调速，进给采用德国SIEMENS公司生产的110BYG?550A和110BYG?550B步进电机驱动的半闭环系统，两轴联动。

用途：

XXX型号型数控车床可以完成直线、圆锥、锥面、螺纹及其它各种回转体曲面的车削加工，适合小轴类、小盘类零件的单件和批量生产，特别适合于工序少，调速范围窄，生产节拍快的小轴类零件的批量生产。

使用范围：

本机床是一种小规格，排刀式数控车床，广泛用于汽车、摩托车、纺织、仪器、仪表、航空航天、油泵油嘴等各种机械行业。

XXX型号型数控车床的主要技术参数：

切削区域：

拖板上最大回转直径

最大切削长度

纵拖板的最大行程

75mm180mm250mm

横拖板的最大行程 300mm

3.2

主轴：

主轴头部

主轴前轴承内径

GB59001?86?A24

70mm

c. 主轴通孔直径

42mm

d. 最大通过棒料直径

25mm

3.3

主传动：

a. 主电机功率

4.5/5.5kw

b. 主轴转速

3200(4000)r/min

c. 主轴最大扭矩

32N?m

3.4

进给运动：

a. 快进速度：X向

3m/min

Z向

6m/min

b. 最小进给单位：X向

0.0025mm

Z向

0.005mm

c. 进给力（额定）：X轴

13000N

Z轴

10000N

3.5

排刀：

a. 根据特定零件安排相应刀具

b. 刀具安装尺寸：外圆刀具

16?16

内孔刀具

?16

3.6

机床重量：

约1800kg

3.7

机床外形尺寸（长×宽×高）：

1700?1140?1550(mm)

传动系统的确定和分析

主传动方案的拟定：

本机床采用YD型双速电机＋变频调速，为提高扭矩，降速比为1:1.2。

主轴最高和最低转速的确定：

该机床主要用于加工小轴类零件和有色金属件，这样就有较高的速度要求。根据市场调研和分析：

转速nmax=3300~3400r/minnmin=190r/min

主电机功率的确定

主电机主要满足负荷切削的要求，现假设如下切削条件：

试件：材料：45钢；热处理：正火；工件直径：?65mm切削速度：V=150m/min

切削用量：ap=1.5mm；f=0.3mm/n；P=200kg?f/mm

主切削力

Fz=P?f?ap=200?0.3?1.5=90kg?f=900N

切削扭矩

M切=Fz?R=

切削功率

M切=Fz?V=

=29.25N?m

=2.25kw

该主传动效率为?=0.8

则N主?N切= =2.8125kw

根据材料考虑本机床现有一定的转速要求，又有较高的扭矩要求，而该机床定位较低，故选用普通YDS132S?2/4双速电机额定输出功率4.5/5.5kw，额定转速1440/2900r/min采用1:1.2降速提高扭矩，并用交流变频器进行8~75HZ的低速档变频和8~66HZ的高速档变频，变速比为1:1.2时，主轴转速和输出扭矩：

低速档：

n额=

n低=

n高=

=1200r/min

=192r/min

=1800r/min

额定扭矩M=

=32.23N?m

高速档：

n额=n低=n高=

=241.6r/min

=386r/min

=3190r/min

额定扭矩M=

其主轴输出功率、扭矩见图1。

=19.56N?m

对于那些对主轴转速要求较高的用户，我们在设计中考虑采用调整其变速比的方法来满足，即将原降速比1:1.2改为1:1。实际调整就是将主传动中皮带轮的尺寸由?120mm调整为

?150mm，仍用交流变速器进行