纪小业

摘要：近现代以来，随着改革开放政策的实施，国外资本和技术的注入，使得数控机床在我国有了非常迅速的发展，一方面要通过电气，另一方面还要对机械装置进行运用。还有主轴的动力系统，除了要依靠变频电机的带传动外，还要巧妙的运用变速齿轮。

关键词：数控车床主传动系统； 无级调速； 主轴箱

1绪论

数控车床的控制原理是对数字化信息的利用，使其控制车床的运动和加工过程。数控车床是一种通用的加工装备，可以通过编程来对其进行修改和控制。机床类型一般分为数控机床，通用机床，还有专用机床。相对于前两者而言，数控车床有很多优点，有着很好的加工灵活性能，较强的通用性。这使得它在冗杂的品种和规格中，能更好的适应产品，因此大大的满足了新产品的开发和生产自动化的各种要求。

2数控车床主传动系统的方案制定

2.1主传动主要参数的确定

在起初设计数控机床的时候，就要首先确定它的有關参数，因此，如果设计主传动系统，也必须对主轴的相关重要参数进行确定。根据任务书的要求和车床的设计参数，还有参考一些机床厂家的产品系列，我确定的的参数如下：回转直径最大为Φ400mm，加工直径最大为Φ320mm，主轴的最小通孔直径为，锥度选为莫氏六号，40～4000r/min作为主轴的转速范围。

2.2变速主传动系统的设计

机床的传动形式有无级和有级变速两种。无级变速有着很多优点，它能在运转中变速，可以使加工要求的最佳转速得到满足；采用无级变速，可以大大的使传动链缩短，以使主轴结构变的简化。

3传动系统零部件设计

3.1同步带传动的设计计算、校核及选定

（1）确定同步带的计算功率

电动机每天使用24小时左右，查表得到工作情况系数=1.7，然后根据式3-1，

则计算功率为 （3-1）

（2）确定同步带的型号和节距

由设计功率9.35KW和n1=8000r/min，查表3-1可知带的型号为5M，

选择同步带轮最小齿数时请慎重，带轮齿数越小，同步轮的多边效应

越明显，同步带传动的稳定性也相对越差，按小带轮齿数按

的原则确定其齿数。

现在选取小带轮齿数为42。根据公式

（3-2）

计算节径为66.85mm，外径为65.71mm，其型号为42-5M，

（3）选取大带轮

现在选取小带轮齿数为42，而其传动比为1：2，则大带轮的齿数为84，节径为133.69mm，外径为132.55mm，其型号为84-5M，

（4）带速的计算

（5）初定中心距

根据公式 ： （3-3）

得 ，现在选取轴间间距为400mm。

3.2主轴的设计计算、校核及刚度分析

3.2.1主轴的设计与校核

主轴的主要参数是：主轴前端直径D1，主轴内径d，主轴悬伸量a和主轴支撑跨距L。

1.前端直径D1，主轴后轴颈的直径D2，可取D1=120mm

因此可知由式3-4可知：

（3-4）

2.前锥孔尺寸

前锥孔用来装顶尖或其它工具锥柄，要求能够自锁，目前采用莫氏锥孔。因车床最大回转直径D=460mm>400mm，采用莫氏锥度6号，锥度大端直径D=63.348mm，锥度= 1：19.180，长度L=181mm，d=53.911mm

3.头部尺寸的选择

目前头部尺寸广泛采用短圆锥式的头部结构，悬伸短，刚度好。采用快速装卸卡盘结构。

详细结构件零件在水平面内与竖直平面内对轴进行受力分析计算如下：

a） .计算齿轮受力=9550× =441196

径向力Fr= N，

轴向力Fα

b） .计算支撑反力

垂直面内支撑反力 =488N，

=919N

水平面支撑反力 ，

c）.转矩公式如3-8所示。

（3-5）

d）.许用应力

用查入法查表 =102.5MPa， =60MPa

应力校正系数 = =0.59 （3-6）

e）.画出当量弯矩图见附图

当量弯矩 0.59441196N.mm=260305N.mm

齿轮中间截面处当量弯矩 =477074N.mm

f）.校核轴颈

齿轮中间处轴直径d= = =45mm<90mm。

所以该轴设计得合理

总结；本文在在系统地了解数控车床主传动系统的理论基础上，考虑对JIFCNC-B数控车床主传动系统进行的初步设计。数控车床的主传动系统包括主轴电机、传动系统与主轴组件，与普通机床相比，变速功能绝大部分由主轴电机的无级调速来承担，省去了繁杂的齿轮变速机构，结构简单，只有同步带的机构系统用以扩大电机无级调速的范围

参考文献：

[1] 周志.基于覆膜技术的片材与薄膜结合装置传动链方案设计的研究[J]. 农村养殖技术， 2012（17）：47-47.

[2] 吴梦宇.王猛猛.杨越.带传动技术在发动机上的应用[J]. 林业机械与木工设备， 2012（6）：14-17.

[3] 杨美英.数控机床主轴组件设计及刚度计算[J]. 机械工程与自动化， 2004（2）：75-76.