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談CQK5240數控（kòng）雙柱立式車床的設計

2017-1-22 來（lái）源：哈爾濱艾瑞汽車排氣係統有限（xiàn）公司作者：吳娜陳君玲趙玉英

摘要：介紹CQK5240 數控雙柱立式車床分類及（jí）主要結構特點,)針（zhēn）對該車床工作台的設計（jì）要求，本文給出了該車床工作台結（jié）構及傳動部分的設計。

關鍵（jiàn）詞：立式車床工作台結構傳動部分設計

一、我國數控機床的現狀

我國數控（kòng）技術的發展起步於二十世（shì）紀五（wǔ）十年代，通過“六五”期間（jiān）引進數控技術，“七五”期間組織消（xiāo）化吸收“科（kē）技攻（gōng）關”，我國數控技術和數控產業取得了相當大（dà）的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998～2004 年國產數控機床產量和消費量的年平均（jun1）增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進（jìn）口機床的發（fā）展勢頭依（yī）然強（qiáng）勁（jìn），2004 年中國（guó）機床主機消費高達94.6 億美（měi）元，國內數控機床製造（zào）企業在中高檔與（yǔ）大型（xíng）數控機床的（de）研究開發方麵與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的（de）功能（néng）部件均依賴進口。由此（cǐ）可以看出國產數控機床（chuáng）特別是中高檔數控機床仍然缺乏（fá）市場競爭力，究其原因主（zhǔ）要在於國產數控機床的研究開發深度不夠、製造水平依然落後、服（fú）務意識與能力欠（qiàn）缺、數（shù）控,係統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。我們應看清形勢（shì），充分認識國（guó）產數控機床的不足，努力發展先進技術，加大技術創新與培訓服務力度，以（yǐ）縮短與發達國（guó）家之間的差距。

二、CQK5240 數控雙柱立式（shì）車床的結構特點

CQK5240 機（jī）床是數控雙柱立式車（chē）床（chuáng）。不（bú）僅具有普通立式車床的粗車、精車工件外圓、內孔及端麵等加工功能，還有加（jiā）工大圓錐體、任意圓弧曲麵等功（gōng）能。該車床原采用主軸和進給係統（tǒng）采用交流電機拖動，用液壓（yā）傳動來實現工作（zuò）台的（de）變速、橫梁夾緊機構的放鬆、立刀架滑枕的平衡，工作台變速由電磁換向閥控製齒輪變速手工（gōng）調速。

主要由左、右（yòu）立柱、頂梁（liáng）、工作台、底座（zuò）等部件組成的框架，以承受切削時的負（fù）荷。機床最大（dà）加工工件直徑4000mm，最大加工工件高度1600mm，最大加工工件重量30噸，工作台直徑3150mm，工作台轉速14 級，工作台轉速範圍2～40r7/min，工作台的最（zuì）大扭矩63000N.m，交流主電機功率為55kw，刀架水平行（háng）程2200mm，刀架垂直行（háng）程1000mm。機床重量(約)46000Kg。機床操縱皆集中在懸掛操縱箱上進行。

三、CQK5240 數控雙柱立式車床的主要結構設計

（一）CQK5240雙柱式立式車（chē）床主傳動伺服電機類（lèi）型的選擇

交（jiāo）流伺服（fú）電動機采用了全封（fēng）閉無刷構造，不需要定期檢查維修。定子省去了鑄造件（jiàn）殼體，結構緊湊，重（chóng）量輕。定子鐵心較一般電動機開槽（cáo）多且深，絕緣（yuán）可（kě）靠，磁場均勻。可對定子（zǐ）鐵心直接冷卻，散熱效果（guǒ）好，因而傳給機械部分（fèn）的熱量少，提高（gāo）了（le）整個係統（tǒng）的可（kě）靠性。轉子采用具有精密磁（cí）極開關的永久磁鐵（tiě），因而可得（dé）到高的轉矩（jǔ）慣量比。因此，交流伺服電動機以其高性能、大容量得到廣泛的應用。考慮到該（gāi）車床的工（gōng）作要求，選用變頻調（diào）速電機。

（二）CQK5240 雙（shuāng）柱式立式（shì）車床無級變（biàn）速係統的設（shè）計

機床主軸所傳遞的功率或轉矩（jǔ）與轉速之間的關係，稱為機床主軸的功率或轉矩特（tè）性，如圖3－5 所示，主軸從最高轉速nmax 到某一轉（zhuǎn）速nj 間，能傳遞運動源的全部功率，在這個區域內（nèi），主軸的最大輸出轉矩應隨轉速的降低而加大，稱之為恒功率區，從nj 以下直（zhí）到最低（dī）轉速nmin，這個區域（yù）內（nèi）的各級轉速（sù）並不傳遞全部功（gōng）率。主軸的輸出轉矩（jǔ）不（bú）再隨轉速的降低（dī）而加大，而（ér）是保持nj 時的轉矩不變（biàn）。所（suǒ）能傳遞的功率，則隨轉速的降低而降低。

車床主軸的最高轉（zhuǎn）速為nmax=25r/min，最低轉速為nmin=2r/min.根（gēn）據《實用機（jī）床（chuáng）設計手冊》P511，表3.1－1 各類機床的主軸計算轉速（sù）表可得：因（yīn）此主軸（zhóu）輸出的恒功率範圍而已主軸輸（shū）出恒轉矩範圍為電動機的調磁（即恒功率）調速範圍為＝2 電動機的調壓（即恒轉矩）調速範圍16.67因此電動機的（de）總（zǒng）調（diào）速範圍＝33.34 主軸的調速範圍應是12.57

（三）傳動方案的（de）確定

圓柱齒輪用於平行軸間的傳動，一般傳動比單級可（kě）到8,最大20，兩級（jí）可到45,最大60，三級可到（dào）200，最大300。傳遞功（gōng）率可到10 萬千瓦, 轉速可到10 萬轉／分（fèn），圓（yuán）周速度可到（dào）300 米（mǐ）/ 秒。單級效率為0.96～0.99。直齒輪傳動（dòng）適用於中、低速傳動。斜齒輪傳動運轉平穩（wěn），適用於中、高速傳（chuán）動。根據該車床主傳動特點，選用直（zhí）齒圓（yuán）柱齒輪傳（chuán）動。

（四）主軸材（cái）料的選擇

軸的常用材（cái）料是碳鋼和合金鋼。?碳鋼比（bǐ）合金鋼價格（gé）低廉，對應力集中的敏感性低，可通過熱處理改善其綜合性能，加工工藝性好，故應用最廣，一般用（yòng）途的軸，多用含碳量為0.25～0.5%的中碳鋼。尤其是45 號鋼，對於不重要或受力較小的軸也可用Q235A 等普通碳（tàn）素鋼。根據CQK5240 雙柱式立式車床的特性，選（xuǎn）用45 號鋼。

四、結語

本文對CQK5240 雙柱式立式車床結構（gòu）、工作原理及特（tè）性進行了研究（jiū），並對（duì）該（gāi）車床（chuáng）的主要結構進行設計。該車（chē）床主（zhǔ）軸變速為液壓變速14 級，采用無級（jí）調速提高了生產效率和加工質（zhì）量，考慮到其工作特性及使用壽命，工作台主軸的材料選（xuǎn）用45號鋼，以提高其使用壽命。

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