数控车床主传动装置结构设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着时代的不断进步，制造业不断的发展，数控车床就是制造业时代变化所带来的产物，它代替了人工让我们可以更加高效的生产，近年来，由于计算机的不断发展，普通的机械车床正在被更加高精度、高效的数字化的车床所替代。数控车床的主传动装置是用来实现机床主运动的传动装置，主传动装置将数控车床的动力转化成了刀具上切削的切削力距和切削速度，为了让零件达到不同的要求，让数控车床适应不同的切削方法，主传动装置具有较大的调速范围，以保证切削的精度和速度。因此采用数控车床可以大大的降低工人的劳动强度，让工人增加更多的劳动力，可以对市场的需求做出更快的反应，但是数控车床对操作人员的素质要求高，对维修人员的技术要求更高。因此数控车床主传动装置对机床的精度起到了很大的作用。

2. 课题关键问题和重难点

数控车床在工作中应该具有很高的稳定性，所以在设计中我们应该考虑主传动装置的精度的要求，在扭曲、弯曲下，轴因为载荷的关系，应该考虑刚度的要求，避免轴过度变形导致的主传动装置的故障，传动轴在设计过程中应该给予足够的强度和刚度，可以使传动轴在长时间过程中收到疲劳损伤。主传动装置是一个比较复杂的机械系统，影响主传动装置的性能有支承轴承的刚度和结构和实际运用的差异，通过不断的修改参数和改变结构设计，最后达到我们所需要的的设计需求，合理的选择主轴跨距是主传动装置结构设计的一个重要的问题。另外，传动副的径向尺寸不应该太大，应该尽量的的减小径向尺寸。应该正确的选择滚动轴承，可以保证转动的精度和刚度。传动轴的设计计算也需要足够的刚度和精度。

3. 国内外研究现状（文献综述）

数控车床主传动装置应该有比较大的调速范围，以用于可以精确的切割材料，主传动装置应该有足够大的运动功率和扭矩，主传动装置应该有足够大的精度，保证切削的工件有想要得到的精度。应该保证主传动装置工作的噪声小，让数控车床加工的环境更好。数控车床应该会自动换取刀刃，自动改变切削速率，在切削不同直径的阶梯轴。曲线螺旋面和端面时，需要切削不同直径的轴，数控车床应该自动变速，以保证数控车床切削材料的速度，数控车床主轴的前后支承的距离叫主轴跨距。主轴传动系统的性能被主轴跨距影响，所以合理的选择主轴跨距是一个非常重要的问题对于主传动装置。通过合理的设计主传动系统的参数，能让主轴的传动系统的性能不断改善和提高。正确的数控机床切削用量决定了数控机床生产的产品质量以及产品精度。为了可以让轴上的齿轮和轴承都可以正常的工作，不因为振动导致的发热造成轴的磨损失效， 因此应该保证轴的刚度，通过扭转刚度计算轴的直径。为了保证主轴的刚度，前端支承轴承应该使用双列向心短圆柱滚子轴承，滚子轴承对于径向载荷有非常良好的适应性，后支承轴承应该使用双列短圆柱滚子轴承，为了保证轴向的载荷应该使用推力球轴承。深沟球轴承， 提高主轴的刚性特征和抗振性，确定了主轴的回转精度使产品精度更高。主传动装置具有一定的转速和一定的变速范围，以便于采用不同材料的刀具进行产品切削，用来加工不同的材料、不同的尺寸和不同的要求的产品，而且可以方便地实现运动的开停、变速、换向和制动等。主传动装置一轴装有离合器，如果齿轮副过多的话会使其轴向长度变大。同时主轴的精度要求比较高，对于他的表面粗糙度的影响也非常大，所以我们应该要尽量减少主轴上的齿轮副。数控机床对于设备精度要求比较高，所以数控车床的刚度要合理，如果机床的刚度系数不太高，在受到作用力之后可能会产生形变，这样的情况不能控制，系统中的自动补偿功能就无法实现自适应调节。数控车床进行加工时，刀具在切削过程中所产生的激振力会造成主轴产生各种不同形式的振动，产生动力回应，从而影响加工的精度和加工的效率，因此主轴的单元不仅需要有比较好的静刚度，还必须具备有良好的动态特性。主轴变速通过主轴箱内的齿轮的机械变速装置所实现，而且还应该考虑刀架的轴向、径向机动进给的动力传递的问题，因此数控车床主轴箱和变速机构比较复杂。主传动装置一般采用主电动机变频调速，通过变频器可以让主电动机进行无级变速，主轴箱的结构不太复杂，但是因为变频调速的主电动机低频输出的转矩比较小，还是需要机械齿轮换挡变速导致增加主轴低速的转矩。数控车床主轴的静态性能是主轴因为静态的和不变的载荷的作用下，主轴的结构产生变形、应力的状态。主轴传动系统直接承受切削力和驱动 力等载荷。由于主轴传动系统直接承受切削力和驱动力，且主轴转速变化范围较大，因此主轴传动系统的各种变形将直接影响被加工工件的精度和表面质量，在车床工作的周期过程中，数控车床的主要失效的形式非常大一部分原因是因为机床的刚度不能满足车床的加工所引起的，它会对数控车床的加工效率和工作的稳定性产生影响。

4. 研究方案

研究方案：

1）调研、收集资料，并阅读、消化资料；通过不同的渠道搜集相关的资料，寻找自己需要的数据和研究。学习并且了解相关的研究。

2）设计数控车床主传动装置的总体方案；设计主传动装置的相关的方案。

5. 工作计划

认真完成相关的主传动装置的结构设计。在设计主传动装置之前搜集相关的资料和研究，学习和了解主传动装置的结构设计，收集和查阅相关的资料之后通过相关资料准备开题报告。

2023.1.2～2023.1.15 完成译文翻译，查阅文献，完成开题报告并上传毕设。

2023.1.16～2023.2.5 指导老师审核译文和开题报告，根据指导老师意见完成修改。