數(shù)控銑床的總體設(shè)計(jì)研究與分析

黃秋實(shí)+王丹

摘 要：數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)是通過(guò)主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在主傳動(dòng)系統(tǒng)中對(duì)齒輪的選取，各級(jí)轉(zhuǎn)速的確定，最后傳動(dòng)系統(tǒng)圖，通過(guò)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)確定之后，再根據(jù)這個(gè)選取相應(yīng)的零件，再將數(shù)控銑床的整體結(jié)構(gòu)繪制出來(lái)，將里邊每個(gè)零件拆分之后，再對(duì)數(shù)控銑床的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在將整個(gè)系統(tǒng)連接起來(lái)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)，設(shè)備試運(yùn)行，最后達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：主傳動(dòng)系統(tǒng)；主要零件；總體結(jié)構(gòu)

1 主傳動(dòng)系統(tǒng)

在對(duì)數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，首先要確定幾個(gè)參數(shù)，通過(guò)這幾個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行總體的設(shè)計(jì)，確定數(shù)控銑床的生產(chǎn)能力需要大批大量的，設(shè)計(jì)的公比Ф=1.25。

傳動(dòng)方案的選擇，對(duì)數(shù)控銑床的傳動(dòng)方案通過(guò)以下幾個(gè)方向進(jìn)行選擇：

（1）保持前密后疏的原則，就是在整個(gè)傳動(dòng)副分配上，要將第一傳動(dòng)組的轉(zhuǎn)動(dòng)副最多，后邊的依次遞減，最后一個(gè)為1個(gè)傳動(dòng)副。

（2）第二個(gè)原則為由大到小，將整體轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)范圍做遞減順序，范圍保持由大到小的傳動(dòng)范圍。

（3）在傳動(dòng)系統(tǒng)中避免被動(dòng)齒輪的直徑太大，如果兩個(gè)齒輪的是降速的關(guān)系，保證傳動(dòng)的傳動(dòng)比≥1/4，如果是升速傳動(dòng)，盡量保證兩個(gè)齒輪之間的最大傳動(dòng)比imax=2，要是斜齒輪為2.5。

通過(guò)上述的數(shù)據(jù)，最終確定數(shù)控銑床的轉(zhuǎn)速為12級(jí)，而主傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖1。

在對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后要對(duì)齒輪進(jìn)行校驗(yàn)，一個(gè)是對(duì)齒輪本身是否能承受傳動(dòng)扭矩，另一個(gè)需要對(duì)齒輪是否能在機(jī)構(gòu)中碰齒進(jìn)行校驗(yàn)，保證各軸上齒輪副之間不能有碰撞現(xiàn)象，如果設(shè)計(jì)上有碰撞現(xiàn)象，可以將齒輪設(shè)計(jì)成三聯(lián)滑移齒輪，如圖2。

2 主要零件

在確定數(shù)控銑床的轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)之后，要對(duì)數(shù)控銑床相應(yīng)的主要零件進(jìn)行選擇，首先是對(duì)主軸及主軸上零件的選擇，選取主軸的材料為45#鋼，要保證主軸在數(shù)控銑床上的精度和使用壽命，對(duì)主軸進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，對(duì)主軸也需要進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)公式如下：

主軸上的軸承選取圓柱滾子軸承，這種軸承可以承受徑向的載荷，保證主軸齒輪傳遞時(shí)候?qū)S承產(chǎn)生的負(fù)載荷，保證了主軸的選擇和齒輪之間的傳遞，主軸組件的密封采用迷宮式密封方法。

數(shù)控銑床操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在數(shù)控銑床上要對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)變速進(jìn)行操縱，以便在數(shù)控銑床外進(jìn)行調(diào)速，利用撥叉實(shí)現(xiàn)調(diào)速，通過(guò)撥叉調(diào)整三聯(lián)滑移齒輪實(shí)現(xiàn)數(shù)控銑床的變速。

3 總體結(jié)構(gòu)

數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)中必須要包含數(shù)控裝置，數(shù)控裝置的功能是接收控制指令，將指令進(jìn)行識(shí)別譯碼，輸送到計(jì)算機(jī)處理，通過(guò)信號(hào)控制伺服系統(tǒng)，最后對(duì)數(shù)控銑床進(jìn)行控制。

進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在數(shù)控銑床進(jìn)行銑削加工時(shí)候，要保證銑床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，進(jìn)給量要精度高，只有保證它的精度，才能保證銑削后表面的粗糙度，進(jìn)給系統(tǒng)選取步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力裝置，傳動(dòng)元件選取滾珠絲杠進(jìn)行傳遞。

數(shù)控銑床的控制系統(tǒng)是由單片機(jī)為核心，在它的基礎(chǔ)上進(jìn)行完善，把儲(chǔ)存能力進(jìn)行擴(kuò)大，通過(guò)程序儲(chǔ)存器和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器，完成指令的儲(chǔ)存和譯碼后數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，再通過(guò)I/O接口，完成對(duì)數(shù)控銑床整體的監(jiān)控。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于一些工作量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制圖數(shù)量少的機(jī)床設(shè)計(jì)，是不能突出設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，只有通過(guò)對(duì)這種大型數(shù)控設(shè)備的設(shè)計(jì)才能體現(xiàn)出機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)問(wèn)題，通過(guò)對(duì)設(shè)備的查找資料、調(diào)研市場(chǎng)上對(duì)設(shè)備的要求，在通過(guò)設(shè)計(jì)研討會(huì)對(duì)方案進(jìn)行分析，論證方案，最后通過(guò)整體設(shè)計(jì)，將數(shù)控設(shè)備設(shè)計(jì)成形，是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思想的洗禮和升華。

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