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分 類(lèi) 號(hào)
密 級(jí)
寧寧波大紅鷹學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
CJK6150 數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)－進(jìn)給箱部件及床身部件
所在學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
年 月 日
誠(chéng) 信 承 諾
我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫(xiě)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）《CJK6150 數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)－進(jìn)給箱部件及床身部件》均系本人獨(dú)立完成，沒(méi)有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋?zhuān)粲胁粚?shí)，后果由本人承擔(dān)。
承諾人（簽名）：
年 月 日
II
摘 要
闡述了數(shù)控車(chē)床的結(jié)構(gòu)原理，設(shè)計(jì)特點(diǎn)，確定傳動(dòng)方案，詳細(xì)的結(jié)構(gòu)布局和設(shè)計(jì)機(jī)械零件的機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，零件可以有機(jī)結(jié)合，相互協(xié)調(diào)，共同完成的整個(gè)機(jī)床的機(jī)械部件。本文詳細(xì)介紹了數(shù)控車(chē)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，并分析了。此外，有關(guān)的技術(shù)參數(shù)，總結(jié)。
本文介紹的過(guò)程和數(shù)控機(jī)床在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了其存在的問(wèn)題；數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討；并對(duì)數(shù)控車(chē)床的設(shè)計(jì)計(jì)算車(chē)床件進(jìn)給箱。
本研究的對(duì)象是CJK6150數(shù)控車(chē)床，主要參數(shù)為500mm，說(shuō)機(jī)器大小的主要參數(shù)，是機(jī)床的主要參數(shù)，機(jī)床的加工能力，影響其他參數(shù)和機(jī)床結(jié)構(gòu)的尺寸，所以經(jīng)常在最大大小或機(jī)為主要參數(shù)，工作臺(tái)面尺寸。由于機(jī)床的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以只有選擇分析研究的料箱的一部分，并充分了解和傳輸線傳輸?shù)脑?，可以將本機(jī)的工作原理有一個(gè)初步的了解，在機(jī)械的各學(xué)科的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和進(jìn)行了全面的綜述，基本達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)目的四年，知識(shí)的一個(gè)總結(jié)。
關(guān)鍵詞：車(chē)床，數(shù)控，進(jìn)給箱，床身部件
Abstract
This paper discussed the structure and principle of NC lathe, the design characteristics, determine the transmission scheme, the overall design layout and structure design of mechanical parts with the machine, the parts can be organic combination, mutual coordination, mechanical parts together to complete the whole machine. This paper introduces the structure and the design of CNC lathe verification, and analysis. In addition, relevant technical parameters, summary.
The current situation of the development of the Chinese this paper describes the process and numerical control machine tool, analyzes its existing problems; development trend of CNC machine tools is discussed; and the design of the CNC lathe lathe feed box calculation.
The object of this research is CJK6150 lathe, the main parameters for the 500mm, said the main parameter of the machine size, are the main parameters of the machine, the machine processing capacity, the influence of other parameters and the structure of the machine tool size, so often in the maximum size or machine as the main parameters, working table size. The machine structure is more complex, so only choose part of the material box analysis, principle and fully understand and transmission line, the working principle of the machine have a preliminary understanding, in the various disciplines of mechanical professional knowledge and reviews, basically reached the design aim four years, a summary of the knowledge .
Key Words: Lathe, CNC, Feed box, Body parts
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 III
第1章 數(shù)控機(jī)床發(fā)展概述 1
1.1數(shù)控機(jī)床及其特點(diǎn) 1
1.2數(shù)控車(chē)床的主要功能及加工對(duì)象 1
1.3 數(shù)控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)分析 2
1.3.1中小企業(yè)數(shù)控機(jī)床選用中存在的問(wèn)題 2
1.3.2 數(shù)控機(jī)床選購(gòu)的策略 2
1.4 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨向 4
第2章 數(shù)控機(jī)床總體方案的制訂及比較 6
2.1 總體方案設(shè)計(jì)內(nèi)容 6
2.1.1系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定 6
2.1.2控制方式的選擇 6
2.2 總體方案確定 6
2.2.1 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式伺服系統(tǒng)的選擇 6
2.2.2 數(shù)控系統(tǒng) 6
2.2.3 機(jī)械傳動(dòng)方式 7
第3章 CJK6150進(jìn)給箱部件設(shè)計(jì) 9
3.1 CJK6150技術(shù)參數(shù) 9
3.2進(jìn)給傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì) 9
3.3切螺紋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
3.4 切螺紋系統(tǒng)及齒數(shù)比的確定 13
3.5 倍增機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及移換機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
3.6 工作過(guò)程 17
第4章 CJK6150進(jìn)給箱零件設(shè)計(jì) 24
4.1離合器的設(shè)計(jì) 24
4.2軸及軸上零件設(shè)計(jì) 24
4.2.1中心距確定 24
4.2.2 XII軸上齒輪的設(shè)計(jì)驗(yàn)算 25
4.2.3 XIV軸上齒輪的驗(yàn)算 27
4.2.4 XIV軸的設(shè)計(jì)驗(yàn)算 33
4.2.5 XV軸上齒輪的設(shè)計(jì)驗(yàn)算 37
4.2.6 XV軸的設(shè)計(jì)驗(yàn)算 40
4.2.7 XVI軸齒輪的設(shè)計(jì)驗(yàn)算 42
第5章 床身設(shè)計(jì) 45
5.1對(duì)床身結(jié)構(gòu)的基本要求 45
5.2 床身的結(jié)構(gòu) 46
結(jié) 論 48
致 謝 49
參考文獻(xiàn) 50
47
第1章 數(shù)控機(jī)床發(fā)展概述
第1章 數(shù)控機(jī)床發(fā)展概述
1.1數(shù)控機(jī)床及其特點(diǎn)
數(shù)控機(jī)床主要由數(shù)控裝置、伺服機(jī)構(gòu)和機(jī)床主體組成。輸入數(shù)控裝置的程序指令記隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)，數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)都是小型多功能，自診斷功能的完善；可靠性大大提高；數(shù)控系統(tǒng)本身通常會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程。
未來(lái)將更多不同類(lèi)型的數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床越來(lái)越多的多工序加工品種；激光加工技術(shù)將被用于切割機(jī)，從而擴(kuò)大工藝范圍；數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化水平，具有多種監(jiān)測(cè)功能，從而形成一個(gè)柔性制造單元，更加便于納入高度自動(dòng)化的柔性制造系統(tǒng)中。
1.2數(shù)控車(chē)床的主要功能及加工對(duì)象
在加工數(shù)控車(chē)床的使用，只要各種數(shù)控機(jī)床的功能的充分利用，對(duì)許多普通車(chē)床加工很難機(jī)。數(shù)控車(chē)床加工的主要對(duì)象：平面部分；變角件；表面（三維類(lèi)）的部分。
數(shù)控車(chē)床的功能分為一般功能和特殊功能。一般功能是指所有類(lèi)型的數(shù)控車(chē)床的通用功能。如位置控制功能，刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能，圖像處理功能，固定周期等。特殊功能是指數(shù)控車(chē)床中增加了一些特殊的裝置或附件，或一些特殊的功能都是。作為刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能，加工功能，自動(dòng)轉(zhuǎn)換表函數(shù)，自適應(yīng)功能，數(shù)控采集等功能。
1、直線插補(bǔ):?一個(gè)在完成工作的數(shù)控車(chē)床的基本功能，一般分為線性插值和線性插值，插值空間。
2、圓弧插補(bǔ):?其中之一是數(shù)控車(chē)床的基本功能已經(jīng)完成的工作，一般可分為平面圓弧插補(bǔ)和圓弧插值逼近。
3、固定循環(huán):???固定循環(huán)是指是指由各種參數(shù)的不同加工用途，主要用于重復(fù)執(zhí)行需要經(jīng)典的作品有些魚(yú)油，因此固定循環(huán)使用的匯編程序，這樣使用固定循環(huán)是可以有效的簡(jiǎn)化程序的編制。
1.3 數(shù)控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)分析
近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，受益于國(guó)家的中國(guó)機(jī)床制造業(yè)振興裝備制造業(yè)的大環(huán)境下，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床行業(yè)的主導(dǎo)的機(jī)械制造技術(shù)水平
由于快速發(fā)展，數(shù)控設(shè)備的復(fù)雜性和開(kāi)發(fā)，以及類(lèi)型，等級(jí)的多樣性，復(fù)雜性和難度決定數(shù)控設(shè)備如何從昂貴的產(chǎn)品品種，選擇合適的設(shè)備，成為中小型企業(yè)十分關(guān)心的問(wèn)題。
1.3.1中小企業(yè)數(shù)控機(jī)床選用中存在的問(wèn)題
目前，中小企業(yè)缺乏經(jīng)驗(yàn)，使用數(shù)控設(shè)備和人員掌握數(shù)控加工技術(shù)，數(shù)控機(jī)床的選擇存在盲目性和片面性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1。數(shù)控機(jī)床的決策知識(shí)是錯(cuò)誤的，企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)，高精密數(shù)控設(shè)備的配置是象征企業(yè)級(jí)部分。選擇不考慮投資效益，忽略了價(jià)格，進(jìn)口，盲目追求高檔，片面強(qiáng)調(diào)功能。在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的一些功能不使用或2號(hào)。選擇機(jī)床，混亂，數(shù)控機(jī)床的類(lèi)型不匹配的規(guī)格。不同廠家的產(chǎn)品采購(gòu)，數(shù)控系統(tǒng)不統(tǒng)一，操作，編程，很難修復(fù)后購(gòu)買(mǎi)。3。數(shù)控機(jī)床只有主機(jī)性能的購(gòu)買(mǎi)，而忽略了配件和工具匹配，從而影響主機(jī)因?yàn)楦郊蚬ぞ叩牟僮髦惺褂玫娜狈Α?。對(duì)企業(yè)和產(chǎn)品的發(fā)展變化的預(yù)測(cè)，所購(gòu)設(shè)備的功能的發(fā)揮受到制約。
1.3.2 數(shù)控機(jī)床選購(gòu)的策略
1.實(shí)用性。數(shù)控機(jī)床的采購(gòu)，企業(yè)應(yīng)該有一個(gè)明確的目的和出發(fā)點(diǎn)，是考慮到數(shù)控機(jī)床的實(shí)用第一。
(1) 數(shù)控機(jī)床的精度，規(guī)格。在數(shù)控機(jī)床刀具的選擇，首先應(yīng)確定在數(shù)控機(jī)床上加工的典型。的關(guān)鍵部分的決策機(jī)加工零件的范圍；加工精度確定精度等級(jí)選機(jī)。更多的評(píng)價(jià)指標(biāo)的精密機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的類(lèi)別不同，但共同的關(guān)鍵項(xiàng)目的定位精度，重復(fù)性和準(zhǔn)確性。定位精度和彈性傳動(dòng)鏈，間隙等因素的影響，反映了在機(jī)械系統(tǒng)，彎曲，扭轉(zhuǎn)共振多種因素造成的綜合誤差，爬行。這些指標(biāo)反映的伺服剛度，也表明，位置反饋測(cè)量系統(tǒng)的質(zhì)量。重復(fù)定位精度傳動(dòng)鏈的剛度反映了在整個(gè)范圍內(nèi)的數(shù)控軸定位的穩(wěn)定性，直接影響重復(fù)定位精度。綜合加工精度是指工件尺寸的最后加工所需的誤差大小。當(dāng)你購(gòu)買(mǎi)時(shí)應(yīng)避免盲目追求高精度，高精度的機(jī)床的工件的精度和關(guān)注的比賽。
(2) 實(shí)際數(shù)控系統(tǒng)功能。數(shù)控系統(tǒng)功能可以分為基本功能和選擇功能，在知名品牌數(shù)控系統(tǒng)的基本功能差異小。除了基本的功能，數(shù)控系統(tǒng)還為用戶提供了多種可選功能。數(shù)控系統(tǒng)的基本功能有一般要便宜，和功能的一個(gè)特定的選擇是很昂貴的。在其他功能模塊，性能上的差異是非常大的，價(jià)格是好幾次，所以要選擇根據(jù)加工要求和機(jī)床的性能。從控制模式，驅(qū)動(dòng)模式，反饋表，檢測(cè)，操作模式，接口和故障診斷的方法，對(duì)機(jī)床選擇功能的合理選擇，放棄不必要的或不實(shí)際的可選功能。例如，自動(dòng)換刀裝置（ATC）是加工中心的基本特征，空管設(shè)備的投資占30% ~總數(shù)的50%。為了滿足使用要求的前提下使用，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，ATC，為了提高機(jī)床的可靠性和降低價(jià)格。應(yīng)該注意，合同單獨(dú)購(gòu)買(mǎi)配件的價(jià)格遠(yuǎn)高于主機(jī)提供連同附件裝置，應(yīng)盡可能在購(gòu)買(mǎi)主機(jī)被購(gòu)買(mǎi)的零件易損件及其他配件。2經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)是指數(shù)控機(jī)床滿足加工要求使用的錢(qián)”，或者至少更合理的支付”。經(jīng)濟(jì)往往與實(shí)際緊密相連，設(shè)備選擇，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，可以避免不必要的浪費(fèi)，為了避免高成本的功能太多但不實(shí)際的復(fù)雜的數(shù)控機(jī)床，避免在操作上的困難方面，維護(hù)等。
數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)壽命一般為7年，主要是在生活方面，數(shù)控。同時(shí)也要考慮市場(chǎng)份額，數(shù)控設(shè)備的市場(chǎng)份額，是受歡迎的產(chǎn)品率高，得到了廣大客戶的肯定與大多數(shù)，一般不會(huì)有質(zhì)量問(wèn)題。
選擇數(shù)控機(jī)床要考慮投資回報(bào)率，可以恢復(fù)的短期投資，機(jī)器是一個(gè)很好的工具。由于數(shù)控機(jī)床的主要優(yōu)勢(shì)是實(shí)現(xiàn)的流程，提高生產(chǎn)力和數(shù)控機(jī)床加工精度，適用于單件小批量生產(chǎn)，適用于大批量生產(chǎn)。數(shù)控機(jī)床，大多數(shù)中小企業(yè)購(gòu)買(mǎi)用于批量生產(chǎn)，批量生產(chǎn)，不僅節(jié)省編程，刀和其他的輔助時(shí)間，提高機(jī)器利用率；和技術(shù)要求不高，勞動(dòng)力成本相對(duì)較低。因此，對(duì)投資回報(bào)快的機(jī)器大量生產(chǎn)。一些高附加值產(chǎn)品的企業(yè)，具有一定的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，為了便于組織生產(chǎn)和單件生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床的購(gòu)買(mǎi)。本機(jī)利用率低，不僅要考慮使用該設(shè)備的成本，如潤(rùn)滑油，冷卻液，功耗，而且計(jì)算設(shè)備折舊。另一個(gè)不容忽視的因素是設(shè)備的折舊，數(shù)控機(jī)床的升級(jí)，更新快，與機(jī)床的配置，而現(xiàn)在的價(jià)格為400000，三年后可能會(huì)降低到350000，所以所有的貶值而貶值，同樣是不容忽視的。所以沒(méi)有定型產(chǎn)品或產(chǎn)品的小型和中小型企業(yè)附加值低，在昂貴的數(shù)控設(shè)備的采購(gòu)，必須充分研究期間收回投資。批處理的意圖在一些企業(yè)確定的穩(wěn)定，甚至已經(jīng)接到命令，為工具，編程機(jī)床廠購(gòu)買(mǎi)的機(jī)器，對(duì)工人的培訓(xùn)，所謂的“交鑰匙”工程，這是數(shù)控機(jī)床的最理想的投資條件。
3.穩(wěn)定可靠性。數(shù)控設(shè)備的可靠性是數(shù)控設(shè)備用戶的焦點(diǎn)必須關(guān)注的問(wèn)題，因此在數(shù)控設(shè)備選型時(shí)應(yīng)注意廠家的規(guī)模和市場(chǎng)占有率，確定其產(chǎn)品是否達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的平均時(shí)間故障（定義為500h）。目前機(jī)床廠采購(gòu)系統(tǒng)大多數(shù)成熟的組裝部件。在國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)和有日本發(fā)那科，德國(guó)西門(mén)子等。立式加工中心從昆明和南京是床，和線性導(dǎo)軌，主軸車(chē)床床分別從德國(guó)、臺(tái)灣等。因此，機(jī)床的主要部件的質(zhì)量是可靠的，需要研究的重點(diǎn)是數(shù)控機(jī)床裝配企業(yè)售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)健全，服務(wù)質(zhì)量是能夠工作，服務(wù)及時(shí)，是否履行諾言。
1.4 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨向
高速、精密、復(fù)合、智能和綠色是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)，近幾年來(lái)，在實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得可喜成績(jī)。主要表現(xiàn)在：
1. 機(jī)床復(fù)合技術(shù)與數(shù)控機(jī)床技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，復(fù)合加工技術(shù)的成熟，包括車(chē)輛的復(fù)合材料，復(fù)合材料，汽車(chē)車(chē)鏜鉆齒復(fù)合，復(fù)合研磨，形成復(fù)合處理，復(fù)合加工，加工精度和效率大大提高。”一機(jī)是一種加工廠”，“一次裝夾，完成處理”的概念正在被更多的人所接受，復(fù)合加工機(jī)床的發(fā)展是多元化的趨勢(shì)。
2．?dāng)?shù)控機(jī)床的智能化技術(shù)有新的突破，數(shù)控機(jī)床上有新的突破，在數(shù)控系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。如：干擾防撞自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，斷電后自動(dòng)退出安全斷電保護(hù)功能，加工學(xué)習(xí)部分的檢測(cè)和自動(dòng)補(bǔ)償功能，部件加工的高精度智能參數(shù)的選擇，工藝過(guò)程的自動(dòng)化機(jī)床振動(dòng)功能消除進(jìn)入實(shí)用化階段，智能升級(jí)的功能和機(jī)床的質(zhì)量。
3．機(jī)器人柔性組合效率高的機(jī)器人和主機(jī)靈活組合的廣泛應(yīng)用，使柔性線更靈活，功能進(jìn)一步擴(kuò)展，靈活的生產(chǎn)線，進(jìn)一步縮短，效率更高。機(jī)器人，加工中心，磨床，機(jī)械，汽車(chē)復(fù)合齒輪加工機(jī)床，工具磨床，電機(jī)，切割機(jī)，沖壓機(jī)，激光機(jī)床，水切割機(jī)等多種形式的靈活的單元和柔性生產(chǎn)線已被使用。
4．精密加工技術(shù)的數(shù)控金屬切削機(jī)床的加工精度已由原來(lái)的線程級(jí)（0.01mm）到微米電流（微米），有些品種已達(dá)到約0.05μM.微切削和磨削超精密數(shù)控機(jī)床加工，精度可達(dá)到0.05左右μ穩(wěn)定性，形狀精度達(dá)到約0.01μM.特種加工精度采用光，電，化學(xué)能可以達(dá)到納米級(jí)（0.001μ米）。通過(guò)機(jī)床部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，精密和超精密加工組合機(jī)床結(jié)構(gòu)，采用高精度閉環(huán)控制，溫度，振動(dòng)等動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償技術(shù)，機(jī)床加工過(guò)程的幾何精度的提高，減少誤差，形狀，表面粗糙度，和為亞微米，納米級(jí)超精加工時(shí)代。
5．功能部件性能提高功能部件是在高速度，高精度，高功率和智能化方向發(fā)展，并獲得成熟的應(yīng)用。全數(shù)字交流伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)裝置，對(duì)電主軸，高技術(shù)含量的直線電機(jī)，力矩電機(jī)，高性能的直線運(yùn)動(dòng)組件，高精度主軸單元等功能部件的應(yīng)用，大大提高了數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平。
第2章 數(shù)控機(jī)床總體方案的制訂及比較
第2章 數(shù)控機(jī)床總體方案的制訂及比較
2.1 總體方案設(shè)計(jì)內(nèi)容
在設(shè)計(jì)任務(wù)接收數(shù)控裝置，你必須首先發(fā)展總體規(guī)劃，得出整個(gè)系統(tǒng)的框圖，確定設(shè)計(jì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)，然后機(jī)械部分和電氣部分的設(shè)計(jì)。
數(shù)控系統(tǒng)的總體方案的制定包括以下內(nèi)容：當(dāng)然，伺服系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)模式的選擇，實(shí)現(xiàn)確定的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的選擇等。
一般應(yīng)根據(jù)任務(wù)要求，綜合分析設(shè)計(jì)提出了總體方案，比較和驗(yàn)證，最后確定一個(gè)可行的方案。
2.1.1系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定
數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)、點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)。
2.1.2控制方式的選擇
系統(tǒng)分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)。
經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，無(wú)反饋裝置，數(shù)控裝置發(fā)出的信號(hào)流是單向的，這是因?yàn)樾盘?hào)的單向流動(dòng)，運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置是沒(méi)有檢測(cè)到，因此加工精度不高，精度性能主要取決于伺服系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。這種機(jī)器是穩(wěn)定的，快速的響應(yīng)，調(diào)試和維修也比較簡(jiǎn)單。
主要討論上述2種方案的設(shè)計(jì)。
2.2 總體方案確定
2.2.1 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式伺服系統(tǒng)的選擇
由于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床應(yīng)具備定位，直線插補(bǔ)，順、逆圓弧插補(bǔ)，暫停，循環(huán)加工，公英制螺紋加工等功能，故應(yīng)選擇連續(xù)控制系統(tǒng)。考慮達(dá)到屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工精度要求不高，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本，采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。
2.2.2 數(shù)控系統(tǒng)
根據(jù)機(jī)器的要求，采用8位單片機(jī)。由于MCS-51系列單片機(jī)具有集成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有很高的性能價(jià)格比等特點(diǎn)，決定采用8031 MCS－51系列單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。
控制系統(tǒng)由微機(jī)控制，鍵盤(pán)和顯示器，I/O接口和光電隔離電路，步進(jìn)電機(jī)功率放大電路，處理和控制指揮系統(tǒng)是通過(guò)鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)，顯示數(shù)碼管顯示處理數(shù)據(jù)和機(jī)床信息的使用。
2.2.3 機(jī)械傳動(dòng)方式
為實(shí)現(xiàn)分辨率的要求，步進(jìn)電機(jī)通過(guò)齒輪減速器驅(qū)動(dòng)螺桿，為了保證傳動(dòng)精度和一定的穩(wěn)定性，盡量減少摩擦，滾珠絲杠螺母副。同時(shí)，為了提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，預(yù)緊力。齒輪傳動(dòng)齒輪消隙結(jié)構(gòu)。
系統(tǒng)總體方案框圖如下：
圖2-1 系統(tǒng)總體方案框圖
第3章 CJK6150進(jìn)給箱部件設(shè)計(jì)
第3章 CJK6150進(jìn)給箱部件設(shè)計(jì)
3.1 CJK6150技術(shù)參數(shù)
CJK6150數(shù)控車(chē)床，易操作方便、簡(jiǎn)單，鋼性好、進(jìn)刀量大，精度高，穩(wěn)定性好，有尾座，可以按照用戶要求配置不同的夾緊系統(tǒng)和刀架等。
主要參數(shù)及要求：
技術(shù)參數(shù)：床身最大回轉(zhuǎn)直徑：500mm，拖板最大回轉(zhuǎn)直徑：≥160mm，最大加工長(zhǎng)度：750mm，主軸轉(zhuǎn)速：90～2000r/min，縱向進(jìn)給最大速度：4m/min，橫向進(jìn)給最大速度：4m/min。主電機(jī)功率5.5Kw。
3.2進(jìn)給傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)
臥式車(chē)床進(jìn)給箱CJK6150走刀箱，這是固定在左前方，與進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致變換飼料和各種螺紋，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)鏈的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和變化的縱向或橫向的速度和方向，使工具。飼料鏈從軸通過(guò)換向機(jī)構(gòu)，齒輪，齒輪箱，然后光桿或絲，在縱向或橫向滑板滑板的圍裙。獨(dú)特的功能的各種螺紋車(chē)床是在一定的范圍內(nèi)，可以準(zhǔn)確地按照標(biāo)準(zhǔn)音高序列改變進(jìn)給傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求。因此，對(duì)普通車(chē)床的進(jìn)給傳動(dòng)鏈（包括傳動(dòng)齒輪變速箱和進(jìn)給箱）主要是基于各種螺紋標(biāo)準(zhǔn)音高序列是必需的，以車(chē)削進(jìn)給量范圍設(shè)計(jì)。螺旋進(jìn)給傳動(dòng)鏈傳動(dòng)鏈?zhǔn)且粋€(gè)工具主軸，刀架移動(dòng)S毫米（導(dǎo)程S=kP,其中k為實(shí)數(shù)，P為螺距）。
13U0×Ux×P絲=S--------------------------------------------------------------------------(1.2-1)
其中U0為主軸至絲杠之間全部定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的固定傳動(dòng)比，是一個(gè)常數(shù)
Ux為主軸至絲杠之間換置機(jī)構(gòu)的可變傳動(dòng)比
P絲為機(jī)床絲杠的螺距，CJK6150機(jī)床的P絲=12mm
S為被加工螺紋的導(dǎo)程
3.3切螺紋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
CJK6150型車(chē)床具有切削公制螺紋、英制螺紋、模數(shù)螺紋和徑節(jié)螺紋的功能，機(jī)床的縱向絲杠螺紋用公制，螺距P=12(mm)代入式(1.2-1)得主軸每轉(zhuǎn)一下，刀架移動(dòng)量為S毫米，這即為車(chē)削螺紋的導(dǎo)程值。對(duì)于單頭螺紋是螺距值，因此當(dāng)螺紋的基本參數(shù)不是用螺距表示時(shí)必須將其加以換算，然后代入式（1.2-1）。具體方法如下：
公制螺紋：其基本參數(shù)為螺距P(mm),因而S=P(mm)；
英制螺紋：基本參數(shù)l為每一英寸長(zhǎng)度內(nèi)包含的牙數(shù)a即a（牙/英寸）因而，英制螺紋的螺距為Sa=24.5/a毫米；
模數(shù)螺紋：公制螺桿上的螺紋稱(chēng)模數(shù)螺紋，它的基本參數(shù)是以螺桿相嚙合的蝸輪模數(shù)m（mm）來(lái)表示，因而，模數(shù)螺紋的螺距Tm應(yīng)等于蝸桿的周節(jié)長(zhǎng)度，即Pm=πm，Sm =kPm=kπm；
徑節(jié)螺紋：英制蝸桿上的螺紋稱(chēng)為徑節(jié)螺紋，它的基本參數(shù)是以與螺桿相嚙合的蝸輪參數(shù)徑節(jié)DP來(lái)表示，徑節(jié)的DP=Z/D（牙/英寸）其中Z和D分別為蝸輪的齒數(shù)和分度圓直徑（英寸），即蝸輪或齒輪折算到每英寸分度圓直徑上的齒數(shù)。因而徑節(jié)螺紋的導(dǎo)程為：
PDP=π/DP（in）≈25.4π/DP，SDP=k PDP=25.4kπ/DP
螺紋種類(lèi)
螺紋公稱(chēng)參數(shù)
螺紋種類(lèi)
參數(shù)
代號(hào)
單位
螺距S（mm）
公制螺紋
螺距
P
Mm
S=kP
英制螺紋
每英寸牙數(shù)
a
牙/英寸
Sa=kPa=25.4R/a
模數(shù)螺紋
模數(shù)
m
mm
Sm=kPm=km
徑節(jié)螺紋
徑節(jié)
DP
英寸
SDP=kPDP=25.4kπ/DP
表1.3-1各種螺紋的公稱(chēng)參數(shù)及螺距
一、米制螺紋
將常用的米制螺紋標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)t的數(shù)列1、1.25、1.5、1.75、2、2.5、3、3.5、4、5、5.5、6、7、8、9、10、11、12排列成下表1.3-1所示：
——
1
——
1.25
——
1.5
1.75
2
2.25
2.5
——
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
7
8
9
10
11
12
表1.3-2 標(biāo)準(zhǔn)米制螺紋導(dǎo)程
由表中可以看出各橫行的螺距數(shù)列是等差數(shù)列，而縱列是等比數(shù)列即1、2、4、8的公比數(shù)是2，根據(jù)這些特點(diǎn)，在進(jìn)給箱中可用一個(gè)變速組來(lái)變換得到某一橫行的等差數(shù)列，這個(gè)變速組的傳動(dòng)比應(yīng)是等差數(shù)列，通常稱(chēng)為基本組。以此為基礎(chǔ)，再串聯(lián)一個(gè)擴(kuò)大組，把基本組得到的螺距按1：2：4：8關(guān)系增大或縮小，而得到全部螺距數(shù)列，此擴(kuò)大組通常稱(chēng)“增倍組”。根據(jù)進(jìn)給傳動(dòng)降速機(jī)構(gòu)在后的原則，取ib=1、1/2、1/4、1/8。機(jī)床所能加工的其他三種螺紋中，徑節(jié)螺紋較少用，這三種螺紋的公稱(chēng)參數(shù)列在表中。
公制和英制螺紋及模數(shù)和徑節(jié)螺紋之間的倒數(shù)關(guān)系和特殊因子為25.4；公制和模數(shù)螺紋及英寸和徑節(jié)螺紋之間特殊因子為π。
上述倒數(shù)關(guān)系和特殊因子25.4及π的關(guān)系都要在設(shè)計(jì)切螺紋系統(tǒng)時(shí)給予解決?，F(xiàn)將車(chē)床上這四種螺紋所能加工的螺距T及其和公制螺紋的關(guān)系列于表1.3-3和表1.3-4。
從表中可以看出這四種螺紋的基本參數(shù)有一個(gè)共同的變化特點(diǎn)，即在橫行上是等差數(shù)列，而在縱行上按2倍的關(guān)系擴(kuò)大或縮小，我們可以考慮到用車(chē)公制螺紋的基本組和擴(kuò)大組來(lái)加工另外三種螺紋。
二、模數(shù)螺紋
我們只需改變公制螺紋傳動(dòng)鏈中的某個(gè)傳動(dòng)比，使平衡式左邊產(chǎn)生一個(gè)特殊因子π，以便在運(yùn)動(dòng)中與螺距Pm=πm的因子π消去，從而變換基本組和增倍組的傳動(dòng)比，就可以像公制螺紋那樣，得到分段等差數(shù)列的模數(shù)系列。
倍比關(guān)系
公制及模數(shù)螺紋（P及m）
1/32
——
0.25
——
——
——
——
1/16
——
0.5
——
——
0.75
——
1/8
——
1
——
1.25
1.5
——
1/4
1.75
2
[2.25]
2.5
3
[2.75]
1/2
3.5
4
4.5
5
6
5.5
1
7
8
9
10
12
[11]
表1.3-3 CJK6150 車(chē)床加工螺紋基本參數(shù)的排列規(guī)律
注：[ ]內(nèi)數(shù)值為模數(shù)螺紋所獨(dú)有。
三、英制螺紋
它和公制螺紋螺距數(shù)列有兩點(diǎn)區(qū)別：
a、英制螺紋每英寸牙數(shù)a換算成螺距Ta=25.4/a(mm)后，a在分母上如果將上述公制螺紋的基本組的主動(dòng)與從動(dòng)關(guān)系顛倒過(guò)來(lái)，即基本組的傳動(dòng)比變?yōu)?/ij，那么就可以利用具有等差數(shù)列的傳動(dòng)比ij來(lái)得到參數(shù)a的等差數(shù)列；
b、英制螺紋的螺距數(shù)值中有一個(gè)數(shù)字因子25.4，因需要改變其中的某些傳動(dòng)比，使平衡式左邊能產(chǎn)生一個(gè)因子25.4，以便與英制平衡式25.4相抵消。
此外，當(dāng)英制螺紋要車(chē)制a分別為3.25和19時(shí)，公制螺紋的基本組少兩個(gè)傳動(dòng)比，故在表1.3-3上加上19和3.25兩個(gè)模數(shù)，它們僅僅為了與英寸與徑節(jié)螺紋統(tǒng)一而列入的。故表1.3-3變?yōu)槿缦卤?.3-4所示：
倍比關(guān)系
公制及模數(shù)螺紋
2n-5
__
0.5
__
__
__
__
__
__
2n-4
__
1
__
__
1.25
__
1.5
__
2n-3
1.75
2
[2.25]
__
2.5
[2.75]
3
{[3.25]}
2n-2
3.5
4
4.5
__
5
5.5
6
__
2n-1
7
8
9
__
10
11
12
__
2n
__
__
__
{19}
__
__
__
__
表1.3-4 擴(kuò)大螺紋參數(shù)的排列規(guī)律
四、徑節(jié)螺紋
徑節(jié)螺紋的螺距TDP=25.4π/DP（mm），其中DP也是在分母上螺距中也有一個(gè)數(shù)字銀子25.4，這些和英制螺紋相似，故可采用英制螺紋的傳動(dòng)路線。另外，還有一個(gè)因子π，可以和模數(shù)螺紋一樣用掛輪來(lái)解決。
倍比數(shù)
英制及徑節(jié)螺紋
8
(56)
(64)
(72)
——
(80)
(88)
(96)
——
4
28
32
36
——
40
44
48
——
2
14
16
18
19
20
22
24
——
1
7
8
9
——
10
11
12
——
1/2
——
4
4.5
——
5
——
6
——
1/4
——
2
——
——
2.5
——
3
3.5
表1.3-5CJK6150車(chē)床加工英制及徑節(jié)螺紋的基本參數(shù)排列
注：（）內(nèi)數(shù)值為徑節(jié)螺紋獨(dú)有。
3.4 切螺紋系統(tǒng)及齒數(shù)比的確定
普通車(chē)床中的切螺紋系統(tǒng)有雙軸滑移齒輪結(jié)構(gòu)、擺移塔齒輪結(jié)構(gòu)和三軸滑移齒輪結(jié)構(gòu)。我們選用雙軸滑移齒輪結(jié)構(gòu)，并且讓基本組和擴(kuò)大組的傳動(dòng)中心距相等，這樣有利于減小進(jìn)給箱的尺寸。
基本螺紋機(jī)構(gòu)：用來(lái)實(shí)現(xiàn)表1.3-3中橫行所代表的等差數(shù)列；
倍增機(jī)構(gòu)：用來(lái)實(shí)現(xiàn)表1.3-3，表1.3-4中各縱行之間的2n關(guān)系即ud通常取2、1、1/2、1/4、1/8；
擴(kuò)大螺距機(jī)構(gòu)：傳動(dòng)比為Ue，用來(lái)進(jìn)一步擴(kuò)大螺距，Ue通常取4、8、16、32等；
定比傳動(dòng)副：傳動(dòng)比Uf；
左右螺紋換向機(jī)構(gòu)：傳動(dòng)比Ur；
交換齒輪裝置：傳動(dòng)比為U；
螺紋種類(lèi)變換機(jī)構(gòu)：傳動(dòng)比Uk；
移換機(jī)構(gòu)：傳動(dòng)比為Ui，用來(lái)實(shí)現(xiàn)倒數(shù)關(guān)系及特殊因子。
上述各組成部分傳統(tǒng)的分布順序如下：
擴(kuò)大螺距結(jié)構(gòu)一般放在主傳動(dòng)變速系統(tǒng)內(nèi)，具體情況在CJK6150主軸箱內(nèi)由擴(kuò)大螺紋導(dǎo)程結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)齒輪是主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)齒輪。只有在主軸上的離合器M2合上，主軸處于離速狀態(tài)時(shí)才用擴(kuò)大螺紋導(dǎo)程。它的擴(kuò)大倍數(shù)分別是1、4、16。
定比傳動(dòng)一般放在主軸或擴(kuò)大螺距換向結(jié)構(gòu)之前在主軸箱中換向結(jié)構(gòu)Ur在交換齒輪之前也在床頭箱中，交換齒輪設(shè)置在床頭箱與進(jìn)給箱之間的交換齒輪上，移換結(jié)構(gòu)一般放在基本螺距結(jié)構(gòu)前后二處。
基本螺距結(jié)構(gòu)一般放在第一個(gè)移換結(jié)構(gòu)之后，變換結(jié)構(gòu)既可放在基本螺距結(jié)構(gòu)之前，也可放在基本螺距結(jié)構(gòu)之后。
倍增結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)布局是放在基本螺距之后?，F(xiàn)在，從表1-3排定的螺紋表中，取公制螺紋數(shù)列中的6.5、7、8、9、9.5、10、11、12為基準(zhǔn)數(shù)列則：
Ubj=Sj/G=Sjmin,Sj2,Sj3,……Sjmax/G。
由6.5、7、8、9、9.5、10、11、12這個(gè)要求滑移齒輪能實(shí)現(xiàn)的基本螺紋參數(shù)查的機(jī)構(gòu)方案編號(hào)411，為了使軸向尺寸較小選中心距為63mm，同時(shí)，由雙軸滑移齒輪結(jié)構(gòu)推薦方案表查得G=7（由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)P1402查得）。
所以Ub=6.5/7、7/7、8/7、9/7、10/7、11/7、12/7
3.5 倍增機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及移換機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
一 、增倍機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮原則：
（1）根據(jù)和基本組的同中心距取a=63；
（2）選用最常用的四速機(jī)構(gòu)：三軸機(jī)構(gòu)。
根據(jù)倍數(shù)關(guān)系由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)7.3-45查得，選用方案15，可得各齒輪的參數(shù)。
Z13=18，Z14=45，Z15=28，Z16=35，Z17=15，Z18=48，Z19=28. Z20=18，m=2。
二 、移換機(jī)構(gòu)齒輪齒數(shù)確定
移換機(jī)構(gòu)主要用于和交換齒輪（一般放于交換齒輪之前）配合來(lái)實(shí)現(xiàn)特殊因子傳動(dòng)比Us都是為了用于實(shí)現(xiàn)倒數(shù)關(guān)系以及特殊因子25.4和π，以解決各種螺紋種類(lèi)變換問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，用的最多的方案就是用移換機(jī)構(gòu)（Ui）來(lái)解決倒數(shù)關(guān)系和特殊因子25.4。而用交換齒輪（Uc）來(lái)解決特殊因子π這樣可以簡(jiǎn)化調(diào)整即加工常用的公制和英制螺距時(shí)，不需要改變交換齒輪，只有在加工不常用的模數(shù)和徑節(jié)螺紋時(shí)才改變交換齒輪。
當(dāng)螺紋種類(lèi)變換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為Uk，則特因傳動(dòng)比Us為Us=Uf×Ut×Uj×Uk---------------------------------------------------------------------（1.5-1）
由此可列出螺紋系數(shù)的運(yùn)動(dòng)平衡式：
1主軸×Us×Ub×Ud×Ue=S（mm）--------------------------------------------------（1.5-2）
其中P為絲杠導(dǎo)程，S為工作導(dǎo)程，
所以，Us=S/（Ub×Ud×Ue×P）---------------------------------------------------------（1.5-3）
令Ub=1，Ud=1，Ue=1時(shí)的螺紋參數(shù)分別為t0、m0、n0、p0，則：
Ust=t0/P=1/kt
Usm=πm0/P=π/km
Usn=25.4π/（p0×P）=25.4/kn-------------------------------------------------------------（1.5-4）
Usp=25.4π/（p0×P）=25.4π/kp
kt，km，kn，kp為各種螺紋相應(yīng)的因特系數(shù)且kt=P/t0，km=P×m0，kn=P×n0，kp=P×p0。
腳標(biāo)t，m，n，p分別表示用于加工公制模數(shù)、英制、徑節(jié)、螺紋，設(shè)加工公制和英制螺紋時(shí)的交換齒輪傳動(dòng)比為Uctn，加工模數(shù)螺紋時(shí)的移換機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比為Ucmp，加工英制和徑節(jié)螺紋時(shí)移換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比Uinp，加工公制和模數(shù)螺紋時(shí)的移換機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比Uitm，則：加工公制螺紋時(shí)的特因傳動(dòng)比：
Ust=Uf×Ur×Uctn×Uitm------------------------------------------------------------------------(1.5-5)
加工英制螺紋時(shí)的特因傳動(dòng)比：
Usn=Uf×Ur×Uctn×Uinp -----------------------------------------------------------------------(1.5-6)
兩式相除得：
Usn/Ust=Uinp/Uitm --------------------------------------------------------------------------------(1.5-7)
將式（1.5-7）中的Usn及Ust代入上式中得：
Uinp/Uitm=25.4/（t0×n0） ---------------------------------------------------------------------(1.5-8)
在絕大多數(shù)機(jī)床中Uinp和Uitm都按以下兩種方案分配：
(a)當(dāng)uinp=1/uitm時(shí),Unp/Uitm=UinpxUinp=25.4/(n0xt0)
故 Uitm=sqrt(n0×t0/25.4)-------------------------------------------------------------------(1.5-9)
Uinp=sqrt(25.4/(n0×t0)----------------------------------------------------------------(1.5-10)
(b)當(dāng)Uitm=1時(shí),Uinp/Uitm=Uinp=25.4/(n0×t0)
本車(chē)床中從兩軸滑移傳動(dòng)齒數(shù)比設(shè)計(jì)及表1.3-3和表1.3-4可知：
t0=7mm,m0=1.75,
n0=1.25t/in,
p0=7
由式（1-13）Uinp=sqrt25.4/(n0×t0)=sqrt(25.4×4/49)
由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》P1435表7.3-46查取25.4/36由平方因子組成的近似值，即：
25.4=（32×72）/54 ，δn=+0.063
所以25.4=（32×72）/54×36=（32×72×22×32）/54
代入公式（1.5-10）得Uimp=sqrt（22×34×72×2）/（54×72）=36/25
Uitm=25/36
根據(jù)Uitm的值查表，公制螺紋經(jīng)過(guò)三對(duì)齒輪傳動(dòng)：
Uitm=25/36×25/36×36/25=25/36=Z9/Z10×Z20/Z12×Z12/Z11
Uinp=36/25=Z21/Z11。
交換齒輪齒數(shù)求法
在雙軸滑移齒輪機(jī)構(gòu)中往往取Ufxut=1由式（1.5-5）和（1.5-6）可得Uctn=Ust/ Uitm=rsn/ Uinp----------------------------------------------------------------------------------（1.5-11）
Ucmp= Usm/ Uitm=rsp/ Uinp--------------------------------------------------------------------（1.5-12）
當(dāng)Uinp=1/ Uitm時(shí)，將Uinp=sqrt=25.4/(n0×t0)和Usm=25.4/(n0×P)代入（1.5-11）式得：Uctn= Usn/Uinp=25.4/(n0×P)×sqrt(25.4/(n0×t0))
=sqrt((25.4×t0)/n0×P2)
由式（1.5-12）得：Ucmp= Usm/ Uitm=(πm0/P)/Ust/Uctn)
=(πm0/P)/(t0/P)×Uctn=πm0/t0×Uctn
又因?yàn)閁itm=25/36,Uinp=36/25將其代入式（1.5-5）及（1.5-6）得：
Uctn=(7/12)/(25/36)=21/25
Ucncp=25π/(7×12)×25.4/36
已知： Usm=7π/48=Ucmp×Uitm=25/36×uc/t
Ust=7/12=Uitm×Uctn=36/25×uctp
Usn=25.4/21=Uinp×Uctn=25/36×uctn
Usp=25.4/84=Uinp×Ucmp=36/25×ucmp
得出： Ucmt=7π/48×36/25
Uctp=7/12×25/36
Uctn=25.4/21×25/36
Ucmp=25.4π/84×25/36
由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)查表π/4近似因子值及相對(duì)誤差δ表，取齒輪變位量較小的近似因子組：u=25/97×21/25=100/97×64/100×36/25
而u=63/75×25/36=100/75×63/100×25/36.
所以交換齒輪Z=63,Z=64,Z=100,Z=75,Z=97,至此整個(gè)進(jìn)給箱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)全部完畢。
3.6 工作過(guò)程
一、 車(chē)削公制螺紋時(shí)
車(chē)削公制螺紋時(shí)，進(jìn)給箱中的齒式離合器M3、M4脫開(kāi)，M5接合，運(yùn)動(dòng)由主軸VI經(jīng)齒輪副58/58、換向機(jī)構(gòu)33/33（車(chē)左螺紋時(shí)經(jīng)33/25×25/33）、掛輪63/100×100/75傳到進(jìn)給箱中，然后由移換機(jī)構(gòu)的齒輪副25/36傳至軸XVI再經(jīng)過(guò)28/28、36/28、32/28傳至軸XV然后由移換機(jī)構(gòu)的齒輪副組滑移變速機(jī)構(gòu)，最后經(jīng)離合器M5傳至絲杠XIX。當(dāng)溜板箱中的開(kāi)合螺母與絲杠相嚙合時(shí)就可帶動(dòng)刀架車(chē)削米制螺紋，其螺距與齒輪搭配情況見(jiàn)表（1.6-1），其運(yùn)動(dòng)式為：
S=1×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36×U基 ×25/36×36/25×U倍×12。
式中：U基 ———— 從軸XIV傳到XV的齒輪副傳動(dòng)比
U倍———— 從軸XVI傳到XVII的齒輪副傳動(dòng)比
將上式化簡(jiǎn)得
S=7 U基 U倍
由式可知，如適當(dāng)?shù)倪x擇U基 及U倍 的值，就可以得到各種S值。
在軸XIV到XV之間共有8種不同傳動(dòng)比
U基 1 =26/28=6.5/7 U基2 =28/28=7/7
U基3 =32/28=8/7 U基4 =36/28=9/7
U基5 =19/14=9.5/7 U基6 =20/14=10/7
U基7 =33/21=11/7 U基8 =36/21=12/7
在軸XVI到XVII中有4中不同的傳動(dòng)比
U倍1=18/45×15/48=1/8 U倍2=28/35×15/48=1/4
U倍3 =18/45×35/28=1/2 U倍4 =28/35×35/28=1
由上可知，利用基本組和倍增組可得到常用的、按等分等差數(shù)列排列的公制標(biāo)準(zhǔn)螺距。
從表中可以看到，能夠車(chē)削的最大導(dǎo)程為12mm，當(dāng)機(jī)床需加工大于12mm的螺紋時(shí)就得使用擴(kuò)大機(jī)構(gòu)。
正常螺距時(shí)
=58/58=1
擴(kuò)大螺距時(shí)
軸IX到III之間齒輪副80/20時(shí)
U擴(kuò)1=58/26×80/20×80/20×44/44×26/58=16
軸IX到III之間齒輪副50/50時(shí)
U擴(kuò)2=58/26×80/20×50/50×44/44×26/58=4
所以擴(kuò)大螺距機(jī)構(gòu)的功用是將螺距擴(kuò)大至4到16倍
二、 車(chē)削模數(shù)螺紋時(shí)
車(chē)削模數(shù)螺紋的傳動(dòng)路線與公制螺紋的基本相同，唯一的差別是掛輪需換為64/100×100/97，其螺距
Sm=1×58/58×33/33×64/100×100/97×25/36×U基 ×25/36×36/25×U倍×12
=7πU基U倍/4
由此式可以看出，利用車(chē)削公制螺紋的那一套U基U倍 ，可以車(chē)削出按分段等差數(shù)列排列的各種模數(shù)螺紋。
三、 車(chē)削英制螺紋時(shí)
為了實(shí)現(xiàn)特殊因子25.4，將M3和M5離合器接合，M4脫開(kāi)，同時(shí)軸XVI左端的滑移齒輪Z25移至左面位置，與固定的軸XIV上的齒輪Z36相嚙合，則運(yùn)動(dòng)由軸XIII經(jīng)M3先傳到軸XV，然后傳到軸XIV，再經(jīng)齒輪副36/25傳至軸XVI，其余部分的傳動(dòng)路線與車(chē)削公制螺紋時(shí)的基本相同，其傳動(dòng)路線運(yùn)動(dòng)平衡式為：
Sa=1r(主軸) × 58/58×33/33×63/100×100/75×1/ U基×36/25×U倍×12
=4/7×25.4 U基 / U倍
其中63/100 ×100/75×36/25=63/75×36/25=25.4/21，Sa=kTi=25.4/a= 4/7×25.4U基/U倍，從而得 a=7/4 ×U基/ U倍×k（扣/英寸）。
由上式可知，只要改變基本組中的主動(dòng)軸和被動(dòng)軸以及改變傳動(dòng)鏈中的部分傳動(dòng)比使其包含特殊因子25.4，就可以車(chē)削出按分段等差數(shù)列的各種a值的英制螺紋。
表1.6-3 CJK6150型普通車(chē)床的英制螺紋表
四、 車(chē)削徑節(jié)螺紋時(shí)
由于徑節(jié)螺紋導(dǎo)程系列的規(guī)律與英制螺紋一樣，只是含有特殊因子25.4π，所以其傳動(dòng)路線與車(chē)削英制螺紋完全相同，只是掛輪需換為64/100×100/97。
車(chē)削徑節(jié)螺紋的運(yùn)動(dòng)平衡式：
SDP=1×58/58×33/33×64/100×1/ U基×36/25×U倍×12
=25.4 πU倍/7 U基
由上式可知，只要改變U基U倍的值就可以車(chē)削出導(dǎo)程SDP成分段調(diào)和數(shù)列的徑節(jié)螺紋。
五． 車(chē)削非標(biāo)準(zhǔn)螺紋時(shí)
當(dāng)需要車(chē)削非標(biāo)準(zhǔn)螺紋而用進(jìn)行變換機(jī)構(gòu)無(wú)法得到所要求的導(dǎo)程時(shí)，須將離合器M3、M4和M5全部嚙合，把軸XIII、XV、XVIII和絲杠聯(lián)成一體，使運(yùn)動(dòng)由掛輪直接傳至絲杠，被加工螺紋的導(dǎo)程S依靠調(diào)整掛輪架的傳動(dòng)比U來(lái)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)運(yùn)動(dòng)平衡式為：
S=1r(主軸) ×58/58×33/33×U掛×12，
將上式簡(jiǎn)化后得到掛輪的換置公式：U掛=a/b×c/d=S/12。
應(yīng)用此換置公式，適當(dāng)?shù)倪x擇掛輪a、b、c及d的齒數(shù)就可以車(chē)削出所需的導(dǎo)程S。
五、 機(jī)動(dòng)進(jìn)給
車(chē)削外圓或內(nèi)圓表面時(shí)，可使用機(jī)動(dòng)進(jìn)給的縱向進(jìn)給。車(chē)削端面時(shí)，可使用機(jī)動(dòng)的橫向進(jìn)給。
(1) 傳動(dòng)路線
機(jī)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由光杠經(jīng)溜板箱傳動(dòng)的，經(jīng)齒輪副36/32、32/56、超越離合器及安全離合器M8、軸XXIV、蝸桿渦輪副4/29傳至XXIII。當(dāng)運(yùn)動(dòng)有軸XXIII經(jīng)齒輪副40/48或40/30、30/48、雙向離合器M6、軸XXIV、齒輪副28/80、軸XXV傳至小齒輪Z11時(shí)，由于小齒輪Z12與固定在創(chuàng)身上的齒條相嚙合，小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就使刀架作機(jī)動(dòng)的縱向進(jìn)給。當(dāng)運(yùn)動(dòng)由軸XXIII經(jīng)齒輪副40/48或40/30、30/48、雙向離合器M7、軸XXVIII及齒輪副48/48、59/18傳至橫向進(jìn)給絲杠XXX后，就使橫刀架作機(jī)動(dòng)橫向進(jìn)給。
(2) 縱向機(jī)動(dòng)進(jìn)給量的計(jì)算
機(jī)床的64種縱向進(jìn)給量由4種傳動(dòng)路線來(lái)傳動(dòng)。
A正常進(jìn)給量 機(jī)床共有正常的縱向進(jìn)給量32種，0.08~1.22mm/轉(zhuǎn),這時(shí)，運(yùn)動(dòng)有主軸
經(jīng)正常螺距及公制螺紋傳動(dòng)路線傳動(dòng)。
B較大進(jìn)給量 當(dāng)需要較大的進(jìn)給量時(shí)，使運(yùn)動(dòng)由主軸經(jīng)正常螺距及英制螺紋傳動(dòng)路線傳動(dòng)?？傻脧?.86~1.59mm/轉(zhuǎn)，8種較大的縱向進(jìn)給量。
C加大進(jìn)給量 當(dāng)主軸處于較低的12級(jí)轉(zhuǎn)速時(shí)，如運(yùn)動(dòng)有主軸經(jīng)擴(kuò)大螺距機(jī)構(gòu)及英制路線傳動(dòng)，可將進(jìn)給量擴(kuò)大4到16倍。
D細(xì)進(jìn)給量 當(dāng)主軸以高轉(zhuǎn)速(450—1400轉(zhuǎn)/分)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如運(yùn)動(dòng)由主軸經(jīng)擴(kuò)大螺距機(jī)構(gòu)、公制螺紋傳動(dòng)路線及倍增組中的齒輪副18/45×15/48傳動(dòng)，可得到0.028~0.054mm/轉(zhuǎn)8種進(jìn)給量。
(3) 橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給量
正常進(jìn)給量時(shí)橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給的運(yùn)動(dòng)平衡式為：
S橫=1×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36×U基×25/36×36/25×U倍×28/56×36/32×32/56×4/29×40/48×48/48×59/18×5
將上式與S縱的運(yùn)動(dòng)平衡式做比較，得
S橫/S縱=1/2
故 S橫=0.5S縱
由此可知，當(dāng)主軸箱及進(jìn)給箱中的傳動(dòng)路線相同時(shí)，所得到的橫向進(jìn)給量是縱向進(jìn)給量的一半，橫向進(jìn)給量的級(jí)數(shù)與縱向進(jìn)給量同為64種。
第4章 CJK6150進(jìn)給箱零件設(shè)計(jì)
第4章 CJK6150進(jìn)給箱零件設(shè)計(jì)
4.1離合器的設(shè)計(jì)
（1）齒式離合器的結(jié)構(gòu)
齒式離合器是由一對(duì)內(nèi)齒輪形成嵌合副，其特征是由齒輪端面齒加工較容易，強(qiáng)度高，在傳輸條件相同的扭矩，其大小比其他離合器，因此具有結(jié)構(gòu)緊湊，簡(jiǎn)單，有時(shí)也可以用作為出齒輪傳動(dòng)齒輪。為了提高接頭的強(qiáng)度是方便和牙齒，可以使短齒牙。齒輪離合器只能從事低轉(zhuǎn)速差分平穩(wěn)。
齒輪離合器和齒輪材料用的材料一樣。
（2）齒式離合器的強(qiáng)度計(jì)算
齒式離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力主要由齒面壓強(qiáng)條件確定
p=2/1.5Dzbm
式中 ——離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩
D——齒輪的分度圓直徑
z——參與嚙合的實(shí)際齒數(shù)
m——齒輪模數(shù)
——載荷分布不均勻系數(shù)，可取0.7~0.8
[P]——齒輪材料工作表面的許用壓強(qiáng)，對(duì)未經(jīng)熱處理的齒面，可取25~40MPa，對(duì)經(jīng)過(guò)熱處理的齒面可取47~70 MPa。
b——內(nèi)齒輪的齒寬，可取b=（0.1~0.2）D
4.2軸及軸上零件設(shè)計(jì)
以下所用公式全部根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（邱宣懷主編）
4.2.1中心距確定
初步選擇中心距為a=63
且a=（Z1+ Z2）×m/2
則由此可算出各齒輪的模數(shù)如下：
XII軸上Z25的模數(shù)為2
XIII軸上Z36的模數(shù)為2， Z19 Z20 的模數(shù)為3.75，Z36 Z33 的模數(shù)為2.25Z26 Z28 的模數(shù)為2.25， Z36 Z32 Z36 的模數(shù)為2
XIV軸上Z14的模數(shù)為3.75，Z21、Z28的模數(shù)為2.25，Z28、Z25的模數(shù)為2
XV 軸上的Z25、Z28 、Z18的模數(shù)為2
XVI軸上的Z35 、Z15、 Z45的模數(shù)為2，Z56的模數(shù)為1.5
XVII軸上的雙聯(lián)滑移齒輪Z28Z48的模數(shù)為2，Z28的模數(shù)為1.5。
綜上可知各齒輪的齒數(shù)、模數(shù)及分度圓直徑。
4.2.2 XII軸上齒輪的設(shè)計(jì)驗(yàn)算
由前面設(shè)計(jì)可知齒輪的齒數(shù)Z1=25，模數(shù)m=2，Z2=36，則可知d1=50mm，d2 =72mm
齒面接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算
轉(zhuǎn)速n1 n1 =1450 ×130/230×0.98×51/43×63/50×64/97=378r/min
功率P1 P1=P×=7.5×0.96×0.97×0.98×0.99=5.05kw
轉(zhuǎn)矩T1 T1 =9.55× P1/ n1
=9.55××5.05/378=127600Nmm
接觸疲勞極限Hlim 由圖12.17c 得，Hlim1 =1250MPa
Hlim2 =1150MPa
圓周速度v v=πd1 n1 /60×1000=0.99m/s
齒寬系數(shù)d 由表12.13，取d =1
齒寬 b= dd1 =1×50=50mm
精度等級(jí) 選8級(jí)
載荷系數(shù)K K= KA KV KHKH （式12.5）
使用系數(shù)KA 由表12.9，KA =1.5
動(dòng)載系數(shù)KV