XK714数控铣床总体设计及主传动系统的设计 立柱设计 床身设计【三维SW建模】【含CAD图纸+PDF图】
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XK714数控铣床总体设计及主传动系统的设计
专业：机械设计制造及其自动化 学号： 姓名： 指导老师： 职称：
摘要
本文介绍了立式数控铣床XK714的一些基本概况，简述了机床主传动系统方面的原理和类型，分析了各种传动方案的机理，立式数控铣床主传动系统包括了主轴电动机、主轴传动系统和主轴组件三部分组成。其次详细介绍了XK714的设计过程，该立式数控铣床主轴变速箱是靠齿轮进行传动的，主轴变速采用双联滑移齿轮。齿轮传动具有传动效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长，传动比准确等优点。文中介绍了数控铣床主传动系统各种优缺点的比较，主传动方案的选择和确定、主传动变速系统的设计计算、主轴组件的设计、轴承的选用及其润滑、关键零件的校核等。
关键词：立式数控铣床、主传动系统、主轴组件
一． 绪论
（一）概述
1.数控铣床概述
数控铣床是一种功能很强大的数控机床，目前迅速发展起来的加工中心柔性加工单元都是在数控铣床、数控镗床的基础上生产的，两者都离不开铣削方式，由于数控铣削方比较复杂，需要解决的技术问题也就很多，因此，人们在研究和开发数控系统级自动化编程语言软件时，一直把铣削加工作为重点，数控铣床机械部分与普通铣床基本相同，工作台可以做横向、纵向和垂直三个方向的运动，因此普通铣床能加工的工艺内容，数控铣床都能做到。
2.数控机床的发展
随着机械性能不断的提高，其价格成倍地下降；随着网络通讯的普及化、信息处理的智能化、多媒体技术的实用化；数控技术的普及应用越来越广泛，越来越深入，数控技术正在向着开放、集成、智能和标准化的方向发展。90年代以来，从事科研和应用开发数控的技术人员认识到，要让数控技术成为第一生产力，关键是让设计人员都用上、会用数控系统。今天，许多地方、企业己经推广了数控技术，取得了较好的效果，但也还存在一些问题值得探讨。
二．数控铣床的结构设计
（一） 控铣床结构组成
1.数控铣床组成
数控铣床的机械结构主要由：主传动系统；进给传动系统；支撑件；辅助装。本次设计的铣床采用工作台移动，主轴升降转动的布局形式。
2.XK714主传动系统方案的确定
为了适应不同的加工要求，目前主传动系统分为三种变速方式：（1）、二级以上齿轮变速系统；（2）、一级带传动方式；（3）、调速电动机直接驱动方式。
由于二级以上齿轮变速系统变速装置多采用齿轮变速结构。通常使用滑移齿轮实现二级变速的主传动系统。滑移齿轮的移位大都采用液压驱动。因为数控铣床使用可调无机变速交流、直流电动机，所以经齿轮变速后，实现分段无级变速，调速范围增加。其优点是能够满足各种切削运动的转矩输出，且具有大范围调速的能力。故本次设计采用二级以上齿轮变速系统。
三．主传动变速系统主要参数计算
（一）计算切削功率
1.切削功率的计算
铣削时切削公式：
2.切削功率的计算
切削功率计算公式：
3.主传动功率的计算及电动机的初选
用一下公式初选电动机的功率；
其中为铣床传动总的机械效率，
则主轴电动机选用5.5KW，额定转速为：1500Rr/min;最高转速为：6000r/min。
（二）分级变速箱的传动系统的设计
1.变速范围
计算转速的确定：=380；
主轴要求恒功率调速范围：
电动机恒功率的调速范围：
变速级数：=1.99； 可以取Z=2
（三）传动系统图
图1 传动系统图
四．齿轮传动设计
（一）齿轮的概述
1.齿轮简单概述齿轮
齿轮传动式机械传动种应用最广泛的一种传动形式。齿轮的直径可以从不足1mm到100m，甚至超过100m，传递的功率可以不足1W到数万KW，圆周速度可以从很小到200m/s以上。常见的齿轮传动场合包括家用电器的机械定时，机床主轴箱以及用于各种加速器等
（二）齿轮设计
1.齿轮设计方法
(1).材料选择热处理方式及进度等级
考虑到该铣床功率较大，且有中等的冲击载荷，故大小齿轮采用40Cr钢表面淬火，平均硬度52HRC，选用6级精度。
（2）.按齿轮接触疲劳强度设计：；可取d=70mm
则m=2
（3）.采用齿根弯曲疲劳强度进行校核:
2.齿轮基本参数
齿轮参数
=35
=77
=35
=41
=73
d
70mm
154mm
158mm
70mm
82mm
146mm
m
2mm
2mm
2mm
2mm
2mm
2mm
b
14mm
15mm
16mm
15mm
15mm
16mm
a
112mm
114mm
114mm
表1 齿轮基本参数表
五．主轴组件的设计
（一）主轴的结构设计
1.概述
主轴部件设计是机床设计重要的部件之一，它是机床的执行件。它的功用是支持并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，完成表面成型运动。
2.结构设计
主轴的结构如图
（二）主轴的校核
1.主轴刚度校核
阶梯轴的刚度条件：； =0.168°/m；
查手册
六．轴承的选用
（一）概述
滚动轴承是现代化机器中广泛应用的部件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支撑主动零件的。与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小，启动灵活，效率高，润滑方便和互换性好等优点，其缺点是抗干扰能力差，工作时有噪声，工作寿命不及液体摩擦的滑动轴承。
1.寿命计算
寿命计算公式：
满足机床的设计要求
2.轴承的润滑
本设计采用脂润滑，其优点是润滑膜强度高，能够承受较大的载荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以维持相当长的一段时间，方便简洁。
3.轴承的密封
本次采用非接触式密封中的迷宫密封，其优点是在于工作中几乎不产生摩擦热没有磨损，特别适用于高速和高温场合。前段轴承受力较大，且要求较高故采取迷宫密封方式。
七.结论
本次设计任务是XK714的总传动系统及主传动系统的设计，主要是数控铣床主传动系统的设计，该立式数控铣床主轴采用齿轮传动的，传动形式采用集中式传动，主轴变速采用多联滑移齿轮变速。齿轮传动具有传动效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长，传动比准确等优点。还对立式数控铣床各种传动系统做了对比，主传动方案的选择与确定，主传动变速系统的计算，主轴组件设计，轴承的选用密封及润滑等，关键零件的设计校核。
本次毕业设计中所有零件的设计与绘制均是在三维绘图软件solidworks中进行的，然后完成所绘零件的装配，完成主轴箱的三维绘制。最终与同组成员所绘制的部分进行总体的装配完成XK714的总体设计。最后按照要求对相应的零部件进行工程图的生成并修改完成任务的要求。
经过三个月的努力，我们的毕业设计完成了，大学生活也即将结束，毕业设计是我们对大学四年的机械知识的总结与整理，也是理论与实践的结合。在这次毕业设计过程中我们学习到了很多东西，不光是理论知识，还有互相帮助的重要，团队合作的重要性等，这些收获会将在今后的道路上帮助我指导我前行的更远。
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