毕业设计（论文）-ck6130b数控机床主轴的身体部位和传动部件设计.doc

青岛理工大学琴岛学院毕业论文（设计）摘 要随着高信息科技快速的革新和迅猛的发展，使其达到精确机械的加工需求。对机械加工所需要的质量、产品的操作性能、生产效率以及成本提出了越来越严格的要求，使其生产的数控机床也需要不断地更新换代来满足更高的需求。这个话题我需要做出相应的ck6130b数控机床主轴的身体部位和传动部件设计。在设计中我应该按照查询的设计参数，对相应数据进行更加合理的处理。对于数控机床主要的传动体系进行改良和分析，使正确的掌握主要传动系统的主轴部分特点。针对数控机床的进给系统中的驱动支撑、滚珠丝杠的预紧及轴承的选取进行合理准确的设计。课题对进给传动和主传动系统设计的相关问题。使数控机床更高的经济效益，提高生产效率，降低生产成本。完善数控机床对机械加工制作的合理要求，达到对数控机床的设计目的。关键词: 数控车床; 主轴; 经济成本、效益Abstract With the Technical In Formation fast innovation and Fast growth, the demand in designed for achieve the precision processing machinery .Put forward higher require on the mechanical product performance quality efficiency and cost of production, the numerical control machine tool needs to constantly date to meet the higher demand.The topic for my bodies needs to make a corresponding ck6130b CNC motor cutting spindles and the design to mission parts. In the design of you should be in accordance with the the design of parameters the query processing, more rational for the corresponding data. On the design and analysis of main drive system of CNC machine tools, to master the characteristics of spindle drive system. On The Feed drive system numerical control machine tool on the ball screw support, pretension bearing selection of reasonable design and accurate.The design for the relevant problems of feed drive main driving system. To make Numerical control machine tool even more economic benefits, To raise the productiveness to manufacture, decrease the spend of something. Improved reasonable requirements CNC machine tool processing production, achieve on goal for the appearance to cnc mcahnie cutting.Key words: Turning CNC Machining ; main Spindle ;Economic effect II目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 数控机床简介11.2 课题意义及本文主要工作12 数控车床简介32.1 数控车床的结构特点32.2 数控车床的总体布局32.3 CK6130B数控车床的总体布局73 主传动系统的设计83.1 主传动系统变速方式83.2 主运动功率的确定103.3 皮带轮的设计计算134 主轴部件设计154.1 主轴主要参数的计算154.2 主轴轴承的选择224.3 轴承间隙调整和预紧245 进给驱动部件设计255.1 进给驱动部件传动功率的计算255.2 滚珠丝杠副的型号315.3 滚珠丝杠副轴承的选用326 导轨、导轨架以及床身总体设计336.1 导轨的设计336.2 导轨架的设计356.3 床身的设计37结 论38致 谢39参考文献401 绪论1.1 数控机床简介随着科学技术的发展，越来越多的，提出了很高的要求，需要对产品的加工质量和生产效率。现代数控机床是利用数控技术，准确地无误的按照先前编制的编程数字代码程序，经计算机算出加工出所需要地程序。自动化全面的加工工艺进程完善是完成以上述需求的举措之一。数控技术系统的全面自动化和半自动化能够提高生产效率、提高生产产品的精度、缩短加工所需要的时间，从而减少了材料的成本，也在复杂的环境下减少了劳动者的体力操作强度。因此，先进的数字程序控制数控机床从此诞生。计算机控制的机床在制造材料件时，考虑对形状比较复杂的曲面的产品进行了有目的计算编程。并且能够更加精确的满足产品质量所需要的精度。对一些中小型的加工零件可以更快的进行分析，更有效的减少加工所需要的时间，从而减少生产周期。有利于的加快零件的换代速度。数控机床的应用于军械制造、汽车模具加工、航空航天领域、农机械和重型机械制造以及计算机等工业生产中。目前，数控应用技术已快速的全面的普及和推广。数控机床在机械加工应用到自动综合计算机操作系统得到了迅速发展。相信我国有能力制造出更加先进和精准的数控机床设备，从而为工业生产的快速发展打下坚实的基础。1.2 课题意义及本文主要工作1.2.1选题意义目前，中国在数控系统的领域应经达到了中等发达的程度。其中已经开发研制多轴联动数控机床和总线式高精度数控产品设备。我国数控产品设备正在向着重型机床、超高精度机床、激光特种性能加工的工艺大型机床和先进科技的高性能机床方向发展。先进的数控部分技术已达到世界先进水平。先进的程度化机床向着告诉化方向发展，可以发挥精度高刀具性使用，不仅仅一定程度上升高加工出产的效能、下降了材料的成本，而且可以提高零件精度和质地。中国数控机床的产量位居于世界各国的前列,但是其中机床产品竞争力在世界各国中仍然处于比较低的程度水平。在国内市场中也存在着很大的外来竞争压力，外国先进的数控机床也占据一定的市场，而且还具有一定的优势。在实际中高速、尖锐、先进的数控机床相当重要，但在此发展的背后，在现今数控机床教学中也用相类似的普通机床似乎有些落后和滞留，自由的市场中也大量的需要中小型数控机床加工作为教学时使用和改进。1.2.2数控机床的发展趋势目前，数控技术及装备发展面临着以下几个方面：1高速度、高的生产效率、高的加工精度和高的可靠性发展方向；2复合加工机床促进新一代高效机床的形成； 3模块化、智能化、柔性化、集成化和开放性；4出现新一代数控加工工艺与装备；5机床的发展适应敏捷制造技术和网络信息化分布的系统；6向大型和微型化两极发展和虚拟数控机床技术；7加工工艺适应性强的数字化精准机床不断的被设计制造出，其中高智能、高效率和高集成微型数控机床开始涌入机床市场；8向着数字化、信息化、高能化、超高的制造性，能够加工各种复杂的曲面和弯曲度较大的方向发展；2 数控车床简介2.1 数控车床的结构特点2.1.1工艺适合范围数控车床是一种具有高精度、高效率、主轴高速度、和强的适应性的自动化程度较高的数控机床。也是使用的占有比较大的一种数控车床。它主要用于精度要求高、表面粗糙度低、分型面比较复杂的轴类、圆盘类等复杂零件的机械加工，并且能够利用计算机系统对程序准确的编程，能够自动控制圆柱面、锥面、高弧度弧面和螺杆纹的切削加工，也能进行孔类零件的加工。所以，工艺范围和普通机床比是先进而高效的数控机床，并应用于工业制造十分的广泛。2.1.2数控车床的组成数控车床在由计算机编程控制系统的数字部分，主轴传动部分，传动部分，进给伺服驱动和限制的检测设备，该设备的辅助控制部分，床体和其他部分。数控车床是利用了高科技的信息化系统来逐步完善其中的加工环节，把每一部分都利用计算机精准的计算出要编程的数据，并进行合理的加工设计。研究的CK6130B数控机床就是一种普通的数控车床，利用研究它来进一步的进行更好的研究设计，来加强数控机床加工的适应能力。2.2 数控车床的总体布局2.2.1数控机床总体布局的概念数控机床具有全自动化或半自动化的先进机床.利用计算机编程软件编写信息程序来驱动执行系统部件按照所规定的路线和移动距离方向进行加工零件轮廓。除此之外，还要考虑到使用方面所需的特定要求：1. 数控机床的布局首先要满足用户所提出来的需求，例如机床的加工范围，工作精度，生产效率和经济性等等。2. 保证位置的相对准确以及在整个加工中的有相对运动工件的精准范围。在此前提下，尽量的降低材料的使用成本，从而达到需求的经济效益。3. 为了保证数控机床的几何结构的热稳定性，数据处理时间和定位精度高的传输。4. 要求于工人同时操作和记录观察数据，操作的数控机床按钮开关大部分都放置在数控装置的易操作处，其中大部分的小型机床，也把数控按钮放在机床的按板上,师傅操作时一边在数控装置上，同时记录数据和观察其工作情况，方便又有人性化。5. 用于加工的刀具、机械工件的装卸、夹紧便利要求，其中数控自动换刀的加工机床设备以外，数控机床的切削刀具和配料的装卸和松开夹紧等操作，都要求操作者手动来完成加工需求，必然要易便接近装卸的操作区域，也为了安装工件时更加的省力简便。6. 数控机床的生产效率很高、产生的切屑多，所以设计时机床结构分布局应便于快速的冷却和排除产生的铁屑。7. 节约原材料的使用，降低其成本需求，重量和体积一般较小，适当的减小使用空间，适合人体操作习惯等方面。此次计划的ck6130b数控机床，选用了其一般机床中最常见的卧式结构的设计形式来进行革新升级。2.2.2数控车床布局的结构特点及影响布局的因素1数控车床布局的结构特点数字化机床计划的床身布局和进给轨导部件拥有好几种首要的方式，其中重要的如水平床身策划、歪斜床身的计划和水平床身布局的斜滑板等形式。中小型数控车床承担大部分的倾斜床或机床斜滑块结构水平。其中的有一定角斜度床身具备最大的长处是可以使用全闭式斜面的整个构造，来为了增强床身应所具备的足够刚性度。机床的身的导轨歪斜角度一般为70、45和60，可是导轨存在的斜角过大可能会不利于到导轨导向性以及受力不合理存在的情况。其中水平床身的加工性比斜床身又有优势，刀架纺织水平位置有利用提高导轨的运动精度，结构设计床身空间有限不利于排屑和安装比价不便。这种布局设计具有外型合理，占有空间不大，便于冷却废液的排出和排出产生的铁屑，有利于工作人员的观察记录与操作，易于安装设备和下料，自动化程度高等优点。2影响数控车床布局的因素(1) 工件的形状、尺寸和质量由于工件的形状的不同，其中包括尺寸的大小、要求精度的高低以及加工时间的合理性、效率的生产加工，都对机床床身的设计提出了较高的设计要求。只有不断地改进和合理的设计才能使机床更加的有使用价值和生产能力。当工件的半径小于625mm时，可用普通卧式车床加工；当半径小于1000毫米，单柱立式车床；当工件半径为12504000mm时，采用双立柱立式车床加工。按照以上技术要求和任务书中所给定的参考数据（最大的加工工件的半径165mm、最大托板加工半径90mm、其中最大加工长度为470mm），基于以上考虑，以合理的ck6130b数控机床卧式设计车床的参考研究设计。(2) 车床的生产率要求由于生产效率的要求，可以生产车床型单轴刀具的设计布局，双主轴炮塔，炮塔和单轴的结构设计。对ck6130b中小数控车床数控机床的改造，它要求生产效率低。因此，对单轴转台型数控车床的设计。(3) 机床精度其中有些外界的因素对机床加工影响是很小的，机床总的布局必须要考虑到每一个安装部件的强度要求、刚度要求、抗震性能、和在加工产生大量热量使其床身产生微小的变形影响加工的精度。有设计目的避免一些问题，让其设计在不敏感的走向处。由以上可以得到，在布局设计为卧式车床，导轨和刀架的分布已成为一个重要的参考指标。 后斜床身斜滑板A） B）垂直床垂直板 C）平板式 D）前斜板 e)平床身-斜滑板图2-1 床身布局如图2-1所示，有水平床身和水平床身斜滑板、倾斜床身。数控立式车床床身导轨和床的布局设计。平床形式类型的床身处理技术好，易于保证零件的精度。除此之外，数控平床床身的总质量的形变趋势往下，它与其刀架的方向垂直移动，对机械制造的精度影响不大。虽然操作，保护性能略差，但其敞开，升降自如，操作更方便。在本次设计中，根据客户要求，CK6130B采用平床身平滑板式。2.3 CK6130B数控车床的总体布局这次设计的CK6130B数控机床是在做了严谨和所需的考查参考后和适合操作人提出的需求的前提下查询了许多的数控设计手册、有关的书本和借鉴了同类型号数控机床的计划实训而策划的。主轴的滚动角的接触球轴承的钢度和满足轴承的精度保证。运营商面临的主轴，工件装卸方便。数控车床X、Z轴采用机电和滚动连接螺丝直接。一个连接到主轴脉冲编码器。主轴与编码器脉冲连接。根据所需要的要求和原则,应该合理的设计CK6130B为卧式型车床设计类型。3 主传动系统的设计3.1 主传动系统变速方式为了适合于各种类型的加工需求，数控机床主传动系统设计有以下几类的配置形式。1. 部分是主传动齿轮。这样的选择，在大型数控车床。其中少数的齿轮通过降低速度，增大扭力矩的输出，以达到满足轴的扭力矩的要求，有些小中型机床也采用了这种传动形式。为了获得一个强大的切削扭矩时。数控机车床的使用可调无级变速交流，直流式电机。因此，齿轮传动，实现无级变速范围8，增加。它的优势为了满足大部分的切削加工力矩的输出具有很大范围调节速度的功能。然而因为有布局复杂，需求增添光滑以及温度限制设备。本钱比较高，另外，加工和修理也比较复杂。如图3-1（a）2. 设计选择了等级为一级的带传动变速形式。这类传动形式大部分用于在小、中型数控车床变速形式上。传动带传动形式，大大的两齿轮的振动和噪声减少所引起的传输，应用扭矩低，主轴的性能要求。该方法具有安装方便，调整方便，结构简单等优点，广泛应用于大多数的数控机床传动系统。如图3-1（b）3.利用性能比较适合的无极调速伺变速，让它主轴的传动系统布局规划了轴安装箱体的体积。这样提高了主轴的刚度和强度。为此也节省了空间，使加工的空间范围有效的得到提升。但是由于主轴的无级变速的调节使其产生了大量的热量难以快速的散去，对主轴部件的精度影响比较大，必须加入冷却装置，否则还是存在弊端。如图3-1（c）结合以上分析，不同的传动方式存在的优缺点进行了比较和分析选择来设计将采取的主轴传动类型。首先应该满足的设计的车床，传动主轴选取V带传动比较合理，主轴为加工车削，保证其所准许的加工精度要求，而V带的传动能吸收振动、故传动平稳、缓和冲击。由此得出可以选取一级V带传动变速类型。（a）带有变速齿轮的主传动 （b）一级带传动变速方式 (c) 调速电机直接驱动方式图3-1主传动系统变速方式3.2 主运动功率的确定3.2.1切削用量的选择根据加工工艺的要求合理的选择切削用量，是确定机床参数的基本依据。进行切削时参数三要素有切削加工的速度 ，切削时的深度 ，进给加工的速度 。因此，在切削参数的选择，应考虑以下几个方面的关系：1. 切削时的生产效率 在切削中，材料切除率与其切削的用量三种要素、均存在线性关系，其中一个参数的变化大，都能提高生产率。但由于对刀具寿命的限制，当一个参数的增大而增大，另外两个参数必须减少。由此得，选择切削用量大小时，使以上的三要素结合获得最佳准许参数，这样才有合理的高生产效率。2. 刀具寿命 刀具寿命的影响是在工具层面的合理成分，以、。因此，保证刀具寿命的考虑出发点的合理和有效利用，确定切割需要背吃刀量的时间量，相对大量的；然后选择大的入量；最后，根据公式确定刀具寿命和切削速度。关于特殊的机床而言，为了确保刀具的合理使用的寿命，每次的切削用量不可以过大。3. 加工时的表面粗糙度 针对粗加工时，切削力和刀具选择数据合理时，首先应尽可能的增大.，在允许范围内降低、，让其工件粗糙的毛坯余量尽量在一次吃刀量中加工完成。其中刀具、机床、刀具、和工件夹持时刚度所允许时，进行粗加工时应尽可能的提高，并适当合理的降低；在精密加工的观点，应该给每次增加的时间和提高表面粗糙度加工时应允许精度的所需要范围。所以，它为精加工阶段抑制生产效率增加的主要因素之一。在进行多刀切削加工或用组合刀具多次切削时，应尽量各把选择刀具在允许的加工切削量的最低参数，作为机床参数的调整。对主要的自动化加工，选择生产需求进行平衡，各个工位加工的实际用量。车床上进行零件粗加工时，切削力的大小和切削用量的大小都很大，需要选择的粗车加工的直径为39mm,选择的材料为45钢的圆形棒料为典型的加工参考工况。加工的棒料经过了回火加高温回火，根据参考3表8-7中碳素钢可了解45钢的硬度区间为209245HB。根据切削速度（4）把p744 10-1硬质合金刀具，外圆可以选择刀具材料YT20。根据参考资料5 P507 2.4-3硬质合金钢和高速钢切削粗加工外圆加工工具把刀杆尺寸B H 1828的进料端尺寸选择，F = 0.6mm/r、20mm和AP3.2mm的半径。按照以上的参取得查据3-4P2347表16-2计算加工切削时速度参数中设计碳钢在进行可以粗加工时，每次切加工削深度为3.2mm时的切削速度为依据 （3-1）式中 系数 车刀的耐用度 3.2.2车削时切削力的计算按照计算得到的参考4968页表12-4切削力验算 N 式中 系数3.2.3主传动中电机的功率和型号的确定借鉴验算7能够得知电动机的功率公式即： (kW) （3-2）式中 主传动电动机的功率，单位为kW; 切削功率，单位为kW； 总有效率主传动链，普通机床一般可取0.70 = 0.85。当结构简单，转速较低时取大值。确定切削功率应根据工艺分析。通用机床应该选择一些加工条件对切削力有决定性的影响；加工工件的专用机床应根据典型的考虑，然后根据切削参数用于计算切削功率。本次课题研究设计的CK6130B数控车床机床是通用型小中型车床，所以设计的切削功率有必要性的影响机械加工的一般情况。参考公式（7 211）公式可以切割功率（KW）（3-3）：(kW ) （3-3）所以机床的切削功率为： 本次课题研究设计的CK6130B数控车床中的电机部分和主轴部件之间的传动是经过平稳性高的V带来传动形式所实现的，通过查询了参考7表中1.2-11查阅得到V带的传动效率参数大约为，可取得主运动电机实际的约功率为： （3-4）按以上面查询计算的结果可知，确定时可以选择额定功率约为4.1kW三相的变频无级电动机调节将能够满足本次设计所需要的CK6130B数控车床的稳定运行的工作。查阅相关的电子版资料，实际选用了苏州森YPN参数的主轴变频的专用无极调速电机YPN-35.3-4B。依据参考设计选用沈阳森玛力Ypnc类型无级变频主轴电动机，这种类型电机的特色有:高精度的运算速度，可以满足超低操作，并能保持额定输出计数器。恒功率控制范围，约4倍工频电机的频率，在33.3hz频率高达约6倍的电机功率。在早期的35.3hz的基本设计参数，低速大扭矩的特点，保证在加工过程中切削力的强度，恒功率无级调速范围足够宽，以保证高速切削时间清洗的敏感性。 降低功率，节约成本和功率容量。3.3 皮带轮的设计计算设一天运转时间89.5小时（按小带轮计算）1. 确定计算功率通过参考 8 6-8检查工作系数，所以 计算功率:kW2. 根据和选胶带型别为：A型3. 确定带轮的基准直径并验算带速 选小带轮直径mm 则大带轮直径mm 验算带速： m/s （3-5）4. 确定V带的中心距和基准长度 初定中心距mm 由公式计算带所需的基准长度 （3-6） 选带的基准长度 计算实际中心距 5. 验算小带轮包角 6. 计算带的概数 单根V带传递的功率 r/min查表可得 单根胶带传递功率的增量： 计算V带的根数 查表得， （3-7） 胶带根数： 可以合理的取根。7. 计算单根V带的初始拉力的最小值 : （3-8）应使带的实际初拉力8. 作用在轴上的力 （3-9）4 主轴部件设计4.1 主轴主要参数的计算主轴的主要参数是主轴前端直径，轴的直径。主轴和主轴轴承跨度悬。4.1.1车削时切削力的计算表4-1（根据主轴电机功率）（mm）：主电机功率（千瓦）1.52.62.13.73.15.65.17.47.512卧式类型车床658575957511598135115150铣床和加工中心5595659565987810897107加工外圆磨床5565587875857895车床，铣床，镗床，组装加工中心机床，主轴直径是由前向后逐渐降低。前轴颈直径大于后轴直径。这辆车，铣床，从表中，100以毫米。因此可知由式子取后端直径mm合理得圆整后mm 4.1.2主轴内径机床主轴直径和类型，主要应用在棒料，止动杆，或拉杆。保证内孔直径的规定是为了降低主轴的重量，在确保对空心主轴内孔径设计和最小壁厚需求下，尽可能的取最大值。一般可取其比值为0.5左右。主轴刚度K是惯性和抗弯截面弯矩比例由式子可以确定取孔径的直径极限为此时若孔径再大，刚度急剧下降根据推荐值 取 mm 主轴的内径为50 mm4.1.3主轴跨距的确定确定了主轴系统的刚度取决于影响主轴跨度的运动是一个主要因素，如在切削力的条件下，主轴前端的灵活性最优跨、度跨度指最低有效小。实验结果表明，动态最优跨度的作用下非常接近最优值，以达到最优值的设计。 对主轴组件变形主轴端的刚度和应力。分析主轴端部的受力情况后，主轴与主轴之间的相互作用会产生一定的弹性变形，导致主轴的端部出现位移误差，依据叠加位移原则，主轴端部实际的位移量由两个组成部分 式中 刚性支撑的类型（支持保持弹性变形）的主轴端部位移。 要求的弹素性上钢性力主轴（主轴假设手里固定）端整体的移距。1. 刚性支承上弹性主轴端部的位移根据支撑梁和悬臂梁的两个点的挠度公式，可以： = +=式中 主轴材料的弹性模量； 转动惯量的平均主轴截面。当平均直径，孔的直径， =；当无孔时，；2. 弹性支承上刚性主轴端部的位移第一，轴承刚度分别设置好之后，在与轴承刚度的弹性变形后分为式中 前支承的支反力， 后支承的支反力， 因此， ， 用相似三角形定理可求得： 整理后可得： 3. 主轴端部位移： 合理的跨度可以根据公式确定，最小偏转状态，这应该是合理的，跨度：整理后得： 4. 用计算线图来定，令综合变量，代入上式，可解出： （4-1）系无量纲量的部门，它说，抗弯刚度EI和主轴前轴承的刚度和悬垂三平方比，根据公式，是一个函数的比率可以作为参考，做出的计算图。5. 计算如下:前端角接触球轴承的刚度： （4-2） N （4-3） N/m （4-4）检查轴承额定动负荷，kN，取N，N。同理得： N/m将大直径100mm，小直径50mm，中心距80mm以及上下轴承的刚性度计算入公式（4-1）得： 式中 弹性模量，钢的Pa； 截面惯性距, m查主轴最佳跨距计算线图得： 所以 mm 计算得主轴跨距为300mm图4-2所示的主要结构和主要尺寸。 图4-2 主轴结构和主要尺寸 4.1.5主轴的刚度计算1. 当量外径如果主轴和轴承的段数，然后等效直径 mm （4-5）式中 ，分别为各段的直径和长度mm； 总长， mm如果轴承直径相差不大，而且前后轴承的平均直径为约当量直径。2. 主轴刚度N/m式中 主轴孔径， 前支撑点距主轴端部的距离3. 对于这种机床的刚度要求 （4-6）式中 切削系数（N/um.mm） 极限切削宽度（mm） 机床系统的阻尼比 表面切削垂直线与作用力的夹角因为机床属于高效率的通用机床，主轴的设计刚度依据自动激振动的可持续性确则。计算得阻尼比例；取值M/MIM，毫米/R时， N/um.mm，取 mm代入式（4-6）得: N参考指标稳定性的规定，取工件得长度mm,mm N/m式中 前支撑点距切削处的距离 N/m 所以主轴刚度满足要求。4.2 主轴轴承的选择4.2.1轴承的选型滚动轴承的优点为相互摩擦的阻力很小，调节预紧和润滑，维护比较简单，可以在准许的转速范围内调节和交变载荷情况下稳定地工作。滚动轴承有一个专业的生产流水线，购买方便，广泛用于数控机床。主轴轴承依据主要参数的钢度、精度和旋转速度来设计，使其升高钢度和精度，主轴轴承相对的间隙最佳选择是可调的。球轴承滚子轴承型线接触式触点比越来越优越，但允许温升的刚度，可以降低速度，以下数控车床主轴在使用的几种类型和范围类型。4.2.2角接触球轴承这种轴承既可以承受径向载荷又可以承受轴向载荷。角接触球轴承的一般主要分为两种：= 25度，=15度，=25度，哪种类型7000ac数，属于特殊的光型；或7190ac，属于超轻型。= 15号7000c；=15的类型号为7000 C型，称作于特殊轻型；或类型号为7 19 0 C结构类型；称超级轻类型球轴承。如图4-3所示。 图 4-3 角接触球轴承角接触球轴承大多数用在高速度的主轴上，随着接触角的变化，其应用存在一定的区别，=25的轴方向的刚度比较高些，但随着径向刚度和所需的允许速度相对较低的应用中使用的铣削，镗，车，加工中心主轴；=15的角接触的轴承转速相对的高一些，但存在轴向的刚度相对是较低的，常应用于轴向得载荷比较小些、不承受载荷的车、镗、铣、主轴后轴承、转速较高的磨床主轴。下轴承，接触刚度。为了提高刚度和轴承的常用方法的联合分布能力，多。所以一个三组合方式前支撑设计，后轴承双共同配送模式，代号为DB，如图4-4所示。图4-4双列角接触球轴承4.3 轴承间隙调整和预紧主轴轴承的内部间隙，必须能够调整。大部分轴承，还可以处在过盈状态下稳定的工作，让滚道与滚动体相互有允许的变形，这称为轴承的预紧。预紧后的轴承，应内圈无间隙，每个方向由滚动体来支承主轴，这样极大的提高相对运动的精度。滚动体的直径不存在绝对等同，滚道也不存在绝对圆整，所以预紧前，存在小局部滚动体和滚道直接的接触。预紧力，滚动体与滚道产生一定的变形，滚动体参与更多的工作，轧制力更均匀。它有助于提高轴承的精度，刚度和寿命。如主轴振动，由于所有的方向都是滚动轴承，可以提高抗振动。然而，预加热，温升较高；大量的预紧会使轴承的寿命降低，所以适当的预。本次课题研究以数控车床主轴部件组件设计，实际功率比较小，应该取中预紧。5 进给驱动部件设计5.1 进给驱动部件传动功率的计算对机械传动进给系统的设计类型之一的电机伺服系统最重要的组成部分，由驱动机构，送料机构，变换部分引导部分机制，执行单元，执行机构可实现运动的处理能力的移动。因为数控机床的进给系统是计算机数字编程的直接对象，加工的工件最终的相对精度距离位置以及比较精度外部轮廓都也存在进给时的运动精度、稳定性和灵敏特性。5.1.1数控机床进给传动系统要求为了保证机床传动整体的系统进给的传加精度以及平稳性加工工作，在规划传动部分机械的设备时，必然注意所要求以下为。1. 提升传动精度和刚度。针对数控机床的精度，是主要的传输设备进给传动精度和定位精度有一定的偏差对加工精度，为数控机床的参数指标。所以，必要确保每一个传动部件的加工精度，重要是提升滚珠丝杠螺母副、蜗杆副(圆周进给系统)等的主要传动精度。此外，在机器进行链传动时进给时添入了减速型的齿轮和降低的当量脉冲，设计对进给系统的方面剖析，有必要的提高传动精度；通过预驱动滚珠丝杠，齿轮，蜗轮传动部分消除间隙等措施，提高传动精度和刚度。2. 降低每一个运动部件的惯性量。传动部件生成的惯性量对于主传动系统的起动以及旋转时制动的特点具有一定的影响，显著是高速度运行的零部件，产生的惯量存在最大的影响。在准许的传动钢度和强度的条件下，可以减少执行零件重量，减少进给部件的重量和直径，可以减少运动零件的惯性力。3. 降低运动部件的阻力摩擦。在数控机床的传动系统，为了减少摩擦阻力，避免低速进给的现象，增加进给伺服系统综合维护。4. 使用维护方便。减少维修工作中，为了提高加工效率。5.1.2计算进给部件传动功率的相关公式及原理在一个汽车共享和游离的机器传动进给运动，如升降台铣床，也不必考虑单独供电，由于电力自由传输功率迅速提升比进给带来更多。针对进给的方向传动选用独立驱动的电动机，必须确保进给时传动的最有效的传动功率，因此，在ck6130b数控车床进给驱动的Z轴和X轴是由两个独立的电机驱动设计，所以对于这次设计的进给传动系统是需要进行传动功率的计算的。通过参考9第477页的内容可以知道，由进料牵引传动功率进给方向（N），进给速度（米/分钟），确定机械效率之间的关系是三，这： (kW) （5-1）进料牵引与导轨相关联，选择在这里没有提到的内容，将在后面详细说明，这里只使用现成的结果。ck6130b数控车床的导轨，与燕尾槽形直角三角形导轨横向导轨，径向。通过受力计算和牵引，参考（9）第三个部分，身体和6.2-34水平导向总体设计：矩形三角形导轨牵引力的计算公式为： (N) （5-2）燕尾形导轨牵引力的计算公式为： (N) （5-3）式中 重力式的运动部件，单位为N；当量摩擦系数； 考虑倾覆力矩影响系数； 、切削分力,单位为N，其中为沿进给方向的分力；在正常的润滑条件，并遵循数值：矩形三角形： =0.150.18 ;燕尾槽形： =1.4 ; =0.2 ;5.1.3进给驱动部件的功率和扭矩的计算Z轴和X轴进给传动功率的计算，初步估计第一的Z轴和X轴步进电机驱动重力运动部件，以及X主要分为四部分轴两个方向需要驱动Z轴：一辆车，小车，X轴步进电机，电机和炮塔部分。 当根据前面部分的切削力公式的牵引力计算，当量摩擦系数和倾覆力矩系数已按照相关信息检查，现在主要求的是各移动部件的重力。在重力的计算，考虑到所有运动部件的密度，体积，计算常规的常数G重力。在数控机床上，小、大的拖板为铸件，所以选用灰铸铁为材料；由于转塔架子，X轴步进电机和电机连接座组件，和材料的结构组成比较复杂，所以是安全的假设他们的材料是碳钢，由于钢具有较高的强度，屈服比和足够的塑性，韧性；优良的焊接冷塑性和塑性加工，也适用于腐蚀性。相对偏低的冷脆转化温度以及小的敏感性时效。灰铸铁密度kg/m；碳钢密度 kg/m。在计算过程中，数据是在车间的数控机床，数控车床与数控机床车间和设计各种类型以数控车床，不一样的我设计的车床比店小模型，我们估计所有运动部件的重力：小拖板： m N大拖板： m N转塔刀架： m N电动机及联接座： m N式中 G运动部件的重力，单位是N； V移动部件的体积，单位为m g常数，一般情况为了计算的方便，取10；Z轴步进电机驱动的多个运动部件，所以它是上述四个运动部件和重力的重力，即：NX轴步进电机驱动两个运动部件，工具和小车，所以它的重力是两个运动部件的重力，即：N1 Z轴进给方向的牵引力及电动机所需要的转矩的计算Z轴是直角三角形轨道牵引力，用上述公式，Z轴的方向，和k= 1.15，f= 0.18，然后： （5-4） NZ轴的滚珠丝杠副的轴和X轴的螺钉，在选择的时候，背后，这里是结果的应用。通过参考（9）3.7-22表显示，在X轴和Z轴方向的数控车床螺纹精度等级分为2，3，4，4，5级和3级，所以在X轴和Z在本课题设计与理想的精度等级3级最合理的滚珠丝杠轴的方向。根据参考文献9。表0.95显示 1.1-10 0.85滚珠丝杠机械传动效率，所以有一个中间数，即为。Z轴方向的进给速度与进给量和主轴转速有关，则三者的关系为： （5-5）式中 主轴转速，单位为m/min; 进给量，单位为mm/r;依照参考上面计算得传动功率的公式得到Z轴方向的进给功率为：kW根据参考文献 9 第五百一十三页可以知道扭矩计算公式：(N) （5-6）式中 转矩，单位为N； 传动功率，单位为kW； 电动机的转速，单位为；根据典型的工况得出的转速和Z轴方向的滚珠丝杠导程距离，验算得出Z轴方向的主电动机的转速为： 式中 滚珠丝杠的导程；由此能够得出步进电动机的转矩，为：N 根据上面设计验算得结构选择电动机：90BC340AH。这类电机的矩频特性，工作范围内，矩频特性曲线是远远大于所需要的转矩，使电机的选择符合设计要求。2. X轴进给方向的牵引力和电动机所需要的转矩的计算X轴方向选用燕尾形导轨，根据前面的参考公式能够得到X轴方向牵引力，查得=1.3, =0.19，则： （5-7） N 与上面一样，同理可得：对进给速度和切削深度和螺杆转速，X轴进给方向，三者之间的关系： 式中 主轴转速，单位为； 切削深度或背吃刀量，单位为mm；根据以上的传输功率的计算公式，可以计算出X轴进给力： （5-8） kW导程滚珠螺杆转速和X轴按照典型工况计算方向可以计算的方向，X轴步进电机的速度：式中 滚珠丝杠的导程；它可以计算出步进电机的转矩：N按照以上的验算得到的转矩，X轴方向的电动机可以选择南京市电机有限公司设计的类型为：75BF380。这类电机的矩频特性，工作范围内，矩频特性曲线是远远大于所需要的转矩，使电机的选择符合设计要求。5.2 滚珠丝杠副的型号对各部分的结构滚珠丝杠顶组合，Z轴和X轴滚珠丝杠与启东华森螺杆制造有限公司滚珠丝杠。例图5-2内、外形式的滚珠丝杠循环式。设计由公司查询的精密滚珠副手册，确认选择：图5-2内、外循环滚珠丝杠代码的X轴滚珠丝杠：fnd14043p3 FN循环内循环滚珠丝杠； 预装的D -滚珠丝杠用于双螺母垫片式预紧； 14滚珠丝杠的公称直径为14mm； 04铅滚珠丝杠4mm； 3 - 3环的负载滚珠丝杠钢球圈数； P3定位滚珠丝杠和丝杠的精度选择3等级；5.3 滚珠丝杠副轴承的选用在本设计中，X轴Z轴和滚珠丝杠轴承。选择滚动轴承的型号时，一般主要从以下几个方面因素来考虑：（1）载荷的大小、方向和性质（2）轴承的转速（3）调心性能要求（4）装配的空间（5）安装与装卸要方便（6）具有经济性在本设计中，在考虑上述因素，Z轴丝杠在深沟球轴承和双向推力球轴承组合的左端的方向，而一个深沟球轴承的右侧；选定X轴方向滚珠丝杠的末端采取深沟球轴承和推力球轴承结合的类型。上述每个轴承类型在ck6130B车床进给驱动部分绘制的装配图。6 导轨、导轨架以及床身总体设计6.1 导轨的设计机床导轨上的移动部件必须沿着导轮的导向方向运动。导轨主要的功用为支撑和导向部件的运动起到固定作用。导轨支撑部件以及加工零件的重量和主轴的转速切削时产生的切削力。使其能够让进给部件精确的沿着预定的方向移动。导轨作用为部件移动导向，来保证每一个部件间的相对位移和检测移位置相对距离。导轨简单的可以分为两类：滑动导轨和滚动导轨。滑动式导轨和滚动式导轨比较而言：具有简单的结构、方便的制造性、刚度接触范围大等几个优点；当然，相比之下，摩擦，磨损，摩擦系数，优良的差异大，易产生低速爬行的缺点非常明显。虽然具有很多的有点，但也必须的考虑到本次设计的CK6130B数控车床精度要求不是很高，也需要考虑到成本效益经济的实际问题，设计本次课题的数控机床选取普通类型的滑动导轨。6.1.1滑动导轨的类型导轨的精度，刚度，阻尼力是好还是坏，摩擦损失和对加工精度和磨损的规模和影响，截面形状在很大程度上取决于导轨。这里介绍了滑动导轨的几种基本类型：1. 矩形式的导轨 制造相对的简单，刚度性和承载能力性大，垂直方向和水平方向上的位移互不干涉，所以在安装调试时都很方便快捷。2. 三角形双向式导轨 此种导轨可以起到支撑、导向的功用，在运行时磨损之后可保持不变的相对理论位置，可以自动方式来弥补垂直的方向以及水平的方向微量的磨损，精度高于导向上，也存在不足的几个表面刮削以及接触性的磨碎，较差的工艺性，机床床身和运动部件产生的热变形不同是，不能确保这几个面在一时间接触。3.滑动式导轨 这种滑动导轨的制造方便一些地震的优势，相对简单的结构，良好的强度和刚度，高，但普通型静态摩擦参数滑轨比较大，与动摩擦系数随速度的变化而变化。这几年以来，新型的类型工程加工材料的不断发展，设计了贴塑式的导轨，具有摩擦性比较好，耐磨性好、减震性好、加工的工艺性比较好等优点。综合以上所述，在本次课题的改进中，选用导轨的要求不是非常的高，进行查询相似型的数控机床的导轨类型，可以选取床身上的导轨为三角形或矩形，大、小拖板选取了导轨类型为燕尾形，尾座上导轨可以选取矩形或者三角形类型的导轨，能够贴塑的处理形式。 (a)长方形类型导轨；(b)三角形式导轨；(c)燕尾槽式导轨；(d)圆柱形类型导轨 图6-1常见形滑轨式6.1.2滑动导轨的间隙调整机构