談CQK5240數控雙柱立式車床的設計
2017-1-22 來（lái）源：哈爾濱艾瑞（ruì）汽車（chē）排氣係統（tǒng）有限公司 作者：吳娜 陳君玲 趙玉英
摘要：介紹CQK5240 數（shù）控雙柱立式車床分類（lèi）及主要結構特點,)針對該車床工作台的（de）設計要求，本文給（gěi）出了（le）該車床工作台結構及（jí）傳動部分的設計。
關鍵詞：立式（shì）車床工作台結構傳動部分設計
一、我國數控機床的現狀
我國數控技術的發展起步於二十世紀五十年（nián）代， 通過“六五”期（qī）間引進數控技術，“七五”期間組織消化（huà）吸收“科技攻關”，我國數控技（jì）術和數控產業取得了相當大的成績。特別是（shì）最近幾年， 我（wǒ）國（guó）數控產業發展迅速，1998～2004 年國產數控（kòng）機床產量和消費量的年平均增（zēng）長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，2004 年中國機床主（zhǔ）機消費高達94.6 億美元， 國內數控機床製（zhì）造企業在中高檔與大型數控（kòng）機床的研究開發方麵與國（guó）外的差距更加明顯，70%以上的此（cǐ）類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由（yóu）此可以看（kàn）出國產數控（kòng）機（jī）床特別是中（zhōng）高檔數控機床（chuáng）仍然缺乏市場競爭力， 究其原因主要在於國產數控機床的研究開發深度（dù）不夠、製造水平依然落後、服務意識與能力欠缺（quē）、數控（kòng）,係統生產應用推廣不力及數控人（rén）才（cái）缺乏等。我們應看清形勢， 充分認識國（guó）產數控機床的不足，努力發展先進技術，加大（dà）技術創新與（yǔ）培訓服務力度，以縮短與發達國家之（zhī）間的差距。
二、CQK5240 數控雙柱立式車床（chuáng）的結構特點
CQK5240 機床是數控雙柱（zhù）立式（shì）車床。不僅具有普通立（lì）式車床的粗車、精車（chē）工件外圓、內孔及端麵等加工功能，還有（yǒu）加工大圓錐體、任意圓弧（hú）曲麵等功能。該車床原采用主軸和（hé）進給（gěi）係統采用交流電機拖動，用液（yè）壓（yā）傳動來實現工作（zuò）台的變速、橫梁夾緊機構的放鬆、立刀架（jià）滑枕的平（píng）衡，工作台變速由電磁換向閥控製齒輪變（biàn）速手工調速。
主要由左、右立柱、頂梁、工作台、底座等部件組成的框架，以承受切削時的負荷。機床最大加工工件直徑4000mm，最（zuì）大加工工件高度1600mm，最大加工工件重量（liàng）30噸，工作（zuò）台直徑3150mm，工作台轉速14 級，工作台轉速（sù）範圍2～40r7/min，工作（zuò）台（tái）的最大扭矩（jǔ）63000N.m， 交流主電機功率為55kw，刀架水平（píng）行程2200mm，刀架垂直行程1000mm。機床重量(約（yuē）)46000Kg。機床操縱皆集中在懸掛操縱（zòng）箱上進行。
三、CQK5240 數控雙柱立式車床（chuáng）的主（zhǔ）要結構設計（jì）
（一）CQK5240雙柱式立式車床主（zhǔ）傳動伺服電機類型的選擇
交流伺服電動機采用了全封閉無刷構造， 不需要定期檢查維修。定子省去了鑄造件（jiàn）殼體，結構緊湊，重量輕。定子鐵心較（jiào）一般電動機開槽多且深，絕緣可靠，磁（cí）場均勻。可對定子鐵心直接冷卻，散熱效果好，因而傳（chuán）給機（jī）械部分的熱量少，提（tí）高了整（zhěng）個係（xì）統的可靠性（xìng）。轉子（zǐ）采（cǎi）用具有精密磁極開關的（de）永久（jiǔ）磁（cí）鐵（tiě），因而（ér）可得到高的轉矩慣量比。因（yīn）此，交流伺服電（diàn）動（dòng）機以其高性能、大（dà）容（róng）量得到廣泛的應用。考慮到該車床的工作要求，選用變頻調速電機。
（二）CQK5240 雙柱式立式車（chē）床無級變速係統的設計
機床主軸所傳遞的功率或轉矩與轉速（sù）之間的關係， 稱為機床（chuáng）主軸的功率或轉矩特性， 如圖3－5 所示， 主軸從最高轉速nmax 到某一（yī）轉速nj 間，能傳遞運動源的全部功率（lǜ），在這個區域內，主軸的最大輸出轉矩應隨轉速的降低而加大，稱之為恒（héng）功率區（qū），從nj 以下直到最低轉（zhuǎn）速nmin，這個區域內（nèi）的各級轉速並不傳遞全部功率。主軸（zhóu）的輸出轉矩不再隨轉速的降低（dī）而加大，而是保持nj 時（shí）的轉矩不變。所能傳遞的功率，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.根據《實用機床設計手冊》P511，表3.1－1 各（gè）類機床的主軸計算（suàn）轉速表可得：因此主軸輸出的恒（héng）功率範圍而已（yǐ）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（fàn）圍16.67因此（cǐ）電動機的（de）總調速範圍＝33.34 主軸的調速範圍應是12.57
（三）傳動方案的確定
圓柱（zhù）齒輪用於（yú）平行軸間（jiān）的傳動，一般傳動比單級（jí）可到8,最大20，兩級可到45,最大60，三級可到200，最大300。傳遞功率可到10 萬（wàn）千瓦, 轉速可到10 萬轉／分， 圓周速度可（kě）到300 米/ 秒。單（dān）級效率為0.96～0.99。直齒（chǐ）輪傳動適用於中、低速傳動。斜齒輪傳動運轉平穩，適用於（yú）中、高速傳動。根據該車床主（zhǔ）傳動特點，選（xuǎn）用直齒圓（yuán）柱齒輪（lún）傳動。
（四）主軸材料（liào）的選擇
軸的常用材料是碳鋼和合金鋼。?碳鋼比合金鋼價格低廉，對（duì）應力集中的敏（mǐn）感性低（dī），可通（tōng）過熱處理改（gǎi）善（shàn）其綜合性能，加工工藝性好， 故應用最廣， 一般用途的軸， 多用含碳（tàn）量（liàng）為0.25～0.5%的中（zhōng）碳鋼（gāng）。尤其是45 號鋼，對於不重要或受（shòu）力較小（xiǎo）的軸也可用Q235A 等普通碳素鋼。根據（jù）CQK5240 雙柱式立式車床的特性（xìng），選用45 號鋼。
四、結語
本文對CQK5240 雙柱式（shì）立式車床結（jié）構、工作原（yuán）理及特性進行了研究，並對該車床（chuáng）的（de）主要結構進行設計。該車床（chuáng）主軸變速（sù）為液（yè）壓變（biàn）速14 級， 采用無級（jí）調速提高了生產效率和加工（gōng）質（zhì）量，考慮（lǜ）到其工作特性及使用壽命，工作台主軸（zhóu）的材料選用45號鋼，以（yǐ）提高其使用壽命（mìng）。
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