CK6163型数控机床主传动系统设计

2014年第17期总第161期

CK6163型数控机床主传动系统设计

马玉琼

（沧州师范学院机电工程系，河北沧州 061001）

摘 要 CK6163属于经济型中档精度机床，其品种、用途、性能和结构都是普通型车床所共有的，通用机床的规格

和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。数控车床的主传动系统的设计包括主轴电机、传动系统与主轴组件，与普通机床相比，结构简单。计算各传动副的传动比及齿轮齿数，再估算齿轮的模数和各轴的轴径，并对齿轮和轴的强度、刚度进行校核，还要对箱体内的主要结构进行设计，一些零件的选型，如电磁离合器的选择等，从而完成对整个主传动系统的设计。关键词 数控车床；主传动系统设计；通用机床规格中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）17-0017-02

The Design of Main Transmission System of the CK6163 Type

Numerically-controlled Machine Tool

MA Yu-qiong

(Department of Mechanical Electrical Engineering, Cangzhou

Normal University, Hebei Cangzhou 061000,China)

Abstract: The CK6163 type numerically-controlled machine tool is an economy middle-grade numerically-controlled machine tool, which share the common property, use and structure. Therefore, the design of CK6163 numerically-controlled machine tool should obey the standard of universal machine tools. The numerically-controlled machine tool consists of spindle motor, transmission system and spindle axis. Compared to ordinary machine tool, the numerically-controlled machine tool has more simple structure. Calculating of transmission radio of each transmission pair and tooth number, estimating the module of gear and diameter of axis, checking intensity and rigidity of gears and axes, choosing main components such as electromagnetic clutch, and designing the main inner structure constitute the whole design of the main transmission system.

Key words: numerically-controlled machine tool; design of main transmission system; standard of universal machine tools

低速旋转的主轴依靠电控继电控制背轮机构驱动，所产生的扭矩更大，满足高切削用量的加工需求。

2）分离传动。分离传动结构形式为变速箱与主轴箱两个部分。主轴箱与变速箱一上一下。其中主轴箱采用背轮机构，同时增加变速组。分离传动的变速箱级数为2×2=4级，当作基本组及第一扩大组。主轴箱、变速箱之间使用皮带传动。

电控操作状态下，直接耦合主轴齿轮离合器，直接驱动主轴，构成4级高速运动；如果经过背轮机构接合，则能构成4级低

通过背轮机构，第二基本速运动。所得到结构式为Z2×Z1×Z4，

组通过构成产生8级转速。根据设计任报告书可以知道主轴的转速级数为16级，在两个基本组之间需要获得另外的级数补充使得符合设计需求。按照转速级数缺失2级，新增变速组为扩大组，级数为2,因此总结构形式为Z=Z2×Z1×Z4×Z8=16。

另外，变速系统的变速组必须遵守的级比规律是：基本组的级比指数必定为1，即=1；任何在传动系统中的齿轮组所构成的扩大组，与基本组成反比，因此要对最后扩大组进行计算，计算其变速范围。

在确定转速的过程中，公比按照标准进行选择，转速数列可直接查（P257）标准转速表得到，查表首先找到最小转速

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，指数以四为周期的循n=32r/min，参照指数格式（1.26=1.06）

环，意味着跳过三个取一个标准数列，可得如下：32，40，50，63，80，100，125，160，200，250，315，400，500，630，800，1000转速数列。得转速图，如图1。

1 传动方案的设计原则

数控机床在工作室需要依靠大范围的进行调速，数控机床

的生产率、产品质量及工艺精度都需要正确的机床切削用量来决定。设计中选定传动方案的内容包括了传动模式，操作控制等，传动模式是指传动形式的拟定，其中包括变速机构及其组成、设计选用的不同的变速类型以及传动方法。另外对工艺性需求的考虑与可行性分析，对产品的性能、性价比等方面进行全面的分析。

1）传动方案的选择及计算。C6163型数控机床的基本结构较繁杂庞大，在一定要求原则内，参照其他机床使用手册以及金属切削机床的特点，初步拟定采用两箱分离传动结构，该传动结构就是把主轴传动部分机构进行分解，采用两箱结构定义为减速箱与主轴箱。在分离两箱结构，使得主轴不会直接传导因传动所产生的部分振动和热量，从而规避了因主振动而产生的热变形，进而保证精度要求。另外在主轴箱齿轮的结构进行简化，箱体震动所产生的热量与噪音也可大大减少。皮带传动下，能简化机构传动链，提高工作运转稳定性，提高加工进度；

图1 转速图

2 传动机构设计

1）齿轮机构设计。按照《机械设计基础》中齿轮的设计原

则确定齿轮组齿数：空间机构安排合理，输出轴的转速误差保

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度与刚度、齿轮接触疲劳强度等进行校核验算，根据得到的结果进一步修改结构和方案。

高科技产品研发

持在一定范围之内。其中齿数和S≤100-120；根据传动性能要求，齿轮齿数Z一般范围18～20，高速齿轮齿数Z大于25；并且齿轮齿根处最小壁厚不少于2 m。齿轮的齿数同时与传动比和径向尺寸有关。如果在相同变速组中，模数相同，且齿轮为非变位齿轮，则齿轮组的齿数和一致；模数不同，且齿轮为非变位齿轮，齿轮模数跟齿数成反比。

另外，传动副的径向尺寸不宜过大，应尽量减小，然而传动副中，小齿数齿轮的根切条件受限于齿根圆直径，在一定直径下的传动轴设计要符合强度要求，齿数不宜过小。对三联滑移齿轮而言，模数相同，不同齿数的标准齿轮齿数差不能小于4，防止滑移过程中的齿顶干涉。

3 传动系统轴的相关设计

1）传动轴设计计算。传动轴在设计过程中需要给予足够的强度与刚度。足够的强度能够使得轴在长时间工作中制动和转向时不易发生疲劳损伤。为确保数控机床在工作中拥有良好的稳定性，需要在设计过程中给予较高的精度要求。同样，轴在载荷下扭转弯曲下也有刚度要求，避免产生过度形变。为了保证轴上的齿轮、轴承正常工作，而不因振动产生的发热造成轴的磨损失效，因此为了保证足够刚度，通过扭转刚度计算轴的直径。

2）滚动轴承设计选择。采用滚动轴承的优点在于在一定转速与载荷的范围内有良好的适应性，能在零间隙或者负间隙的情况下保证旋转精度跟刚度，而滑动轴承具有良好的抗振性与平稳性，旋转精度较高，径向尺寸较小，方便安装。

主轴轴承选择，参考主轴转速、承载力。本次设计的C6163型数控机床的运动特点：载荷较大、转速中等。为了保证主轴刚度，前端支承轴承选择使用双列向心短圆柱滚子轴承，滚子轴承对径向载荷有良好的适应性，后支承轴承选择双列短圆柱滚子轴承，为了控制轴向载荷选择采用推力球轴承，深沟球轴承，在一定程度上提高主轴的刚性特征与抗振性，保证了主轴的回转精度。参考文献

[1]闻邦椿.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2010.[2]杜伟迪.JIFCNC-B数控车床主传动系统的设计[J].科技与生活，2011.

[3]孔杰.数控车床主轴传动系统的动力学优化设计[J].机械传动，2012.

图2 传动机构图

2）带传动设计。确定传动方案之后，对方案进行结构化，确定零件的实际尺寸，位置结构。于是，我们需要计算传动件的数据，例如带轮的设计与计算，如：①确定带轮基准直径；②校核带速；③确定带的计算长度与初定中心距；④校验小带轮包角；⑤确定V带根数；⑥求张紧力、压轴力。

各传动轴的直径的估算与计算、齿轮模数估算与计算等。以传动结构设计为前提，得出基本的与结构的相关的空间布置与公差尺寸配合，继而对主要传动零件进行校核，像主轴的强场学习达到基本一致的学习效果。

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③电子阅览系统。电子阅览内容以计算机技术和网络通信技术为基础，将电子类型的文献阅览、咨询、培训和服务为一体构建的现代化多功能阅览室。为学生提供统一上网进行资料搜集和学习的地方，其中包含的数据库内容，为学生免费使用，为学生的科学研究提供平台和场所，有助于提高学生的科学研究能力。

科研、管理等工作越来越多地使用信息化和数字化。建设资源丰富的校园网络平台，使学生能够充分利用现代网络技术辅助学习，提高学生综合素质，提升校园文化底蕴，丰富学生校园文化。参考文献

[1]刘峰.高校信息话校园网络设计及教育应用[D].华中师范大学，2004.

[2]郝平.赵明威.国家示范院校校园网络平台建设的探索与实践[J].邢台职业技术学院学报，2010.

[3]邓志武.校园网的设计与实现[D].北京邮电大学，2012.[4]朱萍.高校网络教学平台的管理研究[D].燕山大学，2012.作者简介

张晓苗，大连艺术学院教育技术中心，实验师。

3 总结

信息技术的发展，给高校的传统教学模式提出了挑战，教学、

有着积极意义。而对于整个机房环境，以及其内部安置的诸多设备，都应当建立起良好的档案体系，帮助维护工作人员更好地把握其生命周期不同阶段的特征，并且依据不同阶段的维护工作展开记录获取到相关数据系统的更多信息，有的放矢调整机房环境，以服务其内部的众多数据设备为准绳，更好的展开工作。

主要表现。在实际的工作过程中，积极关注机房动态，发现和深入分析其所面临的问题，以生态的视角建立起完整的机房维护管理体系，唯有如此，才能使其成为诸多设备的有力保护和支持。参考文献

[1]程爱英.浅谈通信机房的维护与管理[J].科技情报开发与经济，2007（14）.

[2]王德言.移动通信基站防雷与接地浅谈[J].中国雷电与防护，2006（3）.

3 结论

数据机房在当前社会中的地位举足轻重，不仅仅其自身高造价不容忽视，其服务区域广大，也是其本身价值和重要性的18