數控立式車床關鍵零件輕量化設計研究

王祎凱

（天津昱輝科技有限公司，天津 300000）

一、主驅動系統的變化

主驅動器是用于執行機床主要運動的驅動器。它具有恒定速度和可變速度范圍。主傳動單元驅動車床軸以提供主切削力并完成加工操作。它可以處理不同材料，不同尺寸和不同要求的工件，并且可以輕松實現移動起停，換擋，倒檔和制動。

（一）主驅動系統的設計要求

除了滿足通用機床的主驅動要求外，還必須滿足以下要求。

（1）有足夠的動力和扭矩。

（2）傳輸精度足夠。

（3）強大的動態響應，快速穩定的變速。

（4）溫升低，熱變形小。

（二）主驅動系統的修改設計

原始的主驅動系統通過4 軸齒輪傳動實現16 速變速。由于傳動齒輪的數量大，齒輪箱的體積大，換檔既費時又麻煩，生產效率低，加工零件的精度不高。因此，有必要重新配置主傳輸系統。

修改了主驅動系統，以縮短改造周期，降低改造成本并實現無級調速。該電動機仍使用原始主軸交流電動機，并且與相應的變頻器配合使用以實現速度控制。一對錐齒輪用于改變方向，一對斜圓柱齒輪用于減小機構。為了實現公轉同步進給切削，將編碼器安裝在軸上，形成半閉環感應結構。通過改造，大大簡化了軸箱的結構，縮短了傳動鏈，調速更加方便。

（三）驅動控制和驅動電機設計改革

在車床加工過程中，根據工件的材料和尺寸，刀具的切削性能以及加工質量要求，設計機床時方便地調整主軸轉速。機床。機床主軸驅動控制系統。在進行驅動電機轉換設計和主軸驅動控制時，應在充分考慮使用要求的前提下，將變頻器和多圈電位計組合在一起進行速度調節。

（四）主傳動斜齒輪設計

根據技術解決方案的要求：主軸最高轉速：160 r/min，最低轉速2 r/min，總切削力為39200N，工作臺的最大扭矩為31360N？m，相應主軸驅動電機的功率N=37kw。

在原始車床主驅動系統中維護大型主驅動圓柱蝸輪蝸桿。原始主驅動齒輪的齒數為Z1=17，Z2=153，mn=5 毫米。檢查蝸輪的強度，以確保其滿足您的工作要求。

1）根據電動機IV 的功率計算主驅動蝸輪的功率N0。

2）主變速器蝸輪扭矩計算

二、水平軸（X 軸）機械結構變形設計

最初的立式車床使用齒輪箱驅動T 型螺栓以實現X 軸進給運動，變形后使用蝸輪驅動絲杠。這種設計方法減小了傳輸距離，大大提高了效率，并使改進的傳輸機構簡單實用。

X 軸絲杠的選擇是根據加工零件的特性和精度要求，更換磨損的絲杠，并使用相同規格的新絲杠。

修改后的蝸輪機構必須完成X 軸的移動。傳動裝置必須克服縱向切割力并完成切割操作。有必要檢查蝸輪的設計并檢查螺釘的強度。確定制度變革的結果。

三、縱軸（Z 軸）機械結構的修改設計

Z 軸的結構基本上與X 軸相似，本文使用同軸減速器轉換Z 軸的機械結構，同軸減速器的傳動軸和傳動軸排列在同軸線上。其優點是執行各種安裝方法并使設備結構更緊湊。可以使用同軸減速器拆下原始機床的電源箱和滑動箱，并且可以在原始螺釘位置安裝相同規格的新螺釘。傳動系統使用交流伺服電機通過同軸減速器與絲杠連接，從而節省了空間。

四、橫梁提升機的改造設計

普通立式車床橫梁的工作狀態：用梯形螺紋螺釘拉動橫梁，將起重箱放在柱上，并通過交流電動機的轉矩將功率傳遞給螺釘。蠕蟲。確定橫梁的位置后，將其分別固定在正面和背面，左側和右側，左側和右側，然后先將其左右固定，然后再從正面和后面固定。框架的夾緊力由框架兩端的液壓缸產生。夾緊裝置類似于齒條齒輪機構。齒條和小齒輪的運動說明了梁的垂直運動。移動到所需位置時，請使用壓板擰緊。液壓驅動具有許多優點，但是長期使用液壓機構無法防止機油泄漏。因此，大多數中國的立式車床機械提升裝置都是從原始機床上機械拆除的，并用滾珠代替。對于螺絲，我用步進電機替換了原來機器上的舊電機，然后替換了相應的螺母滑塊和軸承。在這種結構設計中，必須增加自動鎖定裝置，并且使用滾珠絲杠的成本相對較高。裝修的總費用增加了。

從實際的工作需要出發，通過實際的導航，可以直接采用蝸輪傳動機構，這樣的設計不僅可以滿足所有運動，而且可以簡化設備控制。它基于梁本身的重量和相關零件重量的計算。蝸輪的自鎖功能可以滿足強度要求，設計結構簡單，成本低。

在設計和驗證橫梁的傳遞機構的過程中，必須充分考慮橫梁的力，例如橫梁本身的重量，滑動座的重量，刀架的重量以及移動摩擦力。蝸輪的功率情況很復雜，需要充分考慮以合理地計算蝸輪的功率并設計合適的蝸輪。

五、結論

本文對C5126 的主驅動系統和進給驅動系統進行了轉換和計算。去除了原始主變速箱系統的多級減速機構，并將其轉換為一對錐齒輪以實現切換，并且使用了由一對齒輪執行的兩級減速機構螺旋圓柱消除了原來的傳動機構和表殼打滑。在系統中，Z 軸采用同軸減速器，并與軸相連的伺服電機驅動方式，X 軸采用斜齒輪減速機構，梁升降裝置采用斜齒輪機構來實現自鎖。改造后的主傳動系統和動力系統符合設計要求，具有結構簡單，成本低廉，維護方便的優點。