談CQK5240數控雙柱立式車床的（de）設計
2017-1-22 來源：哈爾濱艾瑞汽車排氣係統有限公司 作者：吳（wú）娜 陳（chén）君玲 趙玉英
摘（zhāi）要：介紹CQK5240 數控雙柱立式車床分類及主要結（jié）構特點,)針對該車（chē）床（chuáng）工作（zuò）台的設（shè）計要求，本文給出了（le）該車床工作台結構及傳動部分的設計。
關鍵詞：立式車床工作（zuò）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代， 通過“六五”期（qī）間引進數控技術，“七五”期間組（zǔ）織消化吸收“科技攻關”，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年（nián）， 我國數控產業發展迅速，1998～2004 年國產數控機床產量和消（xiāo）費（fèi）量的年平均（jun1）增（zēng）長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此（cǐ），進口機床的發展勢頭依然強勁，2004 年中國機床主機消費高達94.6 億美元（yuán）， 國內數控機床製（zhì）造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方麵與（yǔ）國外的差距更加明顯（xiǎn），70%以上的（de）此類設備和（hé）絕大（dà）多數的功能部件均依賴進口。由此（cǐ）可以看（kàn）出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力， 究其原因主要在於國產數（shù）控機床的（de）研究開發深度不夠、製造水平依然落後、服務意識與（yǔ）能力欠缺、數控,係（xì）統生產應（yīng）用推廣不力及（jí）數控人才缺乏等（děng）。我們應看清形勢， 充分認識國產數控機床（chuáng）的不足，努力發展先進技術，加大技術創新（xīn）與培訓（xùn）服務力度（dù），以縮短與發達國家之間的差距。
二、CQK5240 數控雙（shuāng）柱立式車床的結構特點
CQK5240 機床是數控雙柱立（lì）式車床。不僅具有普通立式車床的粗車、精車工件外圓、內孔及端（duān）麵等加（jiā）工功能，還有加工大圓錐體、任意（yì）圓弧曲麵等功能。該（gāi）車床原采用主軸和進（jìn）給（gěi）係統采用交流電機拖（tuō）動，用液壓傳動來實現工作台的變速、橫梁夾緊機構（gòu）的（de）放鬆、立刀架（jià）滑枕的平衡，工作台變速由電磁換向閥控（kòng）製齒輪變速（sù）手工調速。
主要由左、右（yòu）立（lì）柱、頂梁（liáng）、工作台、底座等（děng）部件（jiàn）組成的框架，以承受切削時的負（fù）荷。機床最大加工工件直徑4000mm，最大加工（gōng）工（gōng）件高度1600mm，最大加工工件重量30噸，工作（zuò）台直徑3150mm，工作台轉速14 級，工作台轉（zhuǎn）速範圍2～40r7/min，工作台的最大扭矩63000N.m， 交流主電機功率為55kw，刀架水平行程2200mm，刀架垂（chuí）直行程1000mm。機床重量（liàng）(約)46000Kg。機床（chuáng）操縱皆集中在懸掛操縱箱上進行。
三、CQK5240 數控雙柱立（lì）式車床（chuáng）的主要結構（gòu）設計
（一）CQK5240雙柱式立式車床主傳動伺（sì）服電（diàn）機類型的選擇
交流伺服電動機采用了全封閉無刷（shuā）構造， 不需要定期檢（jiǎn）查維修。定子省去了鑄造件殼（ké）體，結構緊湊，重量輕（qīng）。定子鐵（tiě）心較一般電動機開槽多且（qiě）深，絕緣可靠，磁場均勻。可（kě）對定子鐵心（xīn）直接冷卻，散熱效果好，因（yīn）而傳給機械（xiè）部分的熱（rè）量少（shǎo），提高了整個係統的可靠（kào）性。轉子采用具有精密磁極開關（guān）的永久磁鐵，因而可得到高的轉（zhuǎn）矩慣量比。因此，交流（liú）伺（sì）服電動機以其高性（xìng）能、大容量得到廣泛的應用。考慮到該（gāi）車（chē）床的工作要求，選用變頻調速電機。
（二）CQK5240 雙柱（zhù）式立（lì）式車床無（wú）級變速係統的設計
機床（chuáng）主（zhǔ）軸所傳遞的功率或轉矩與轉速（sù）之間的關（guān）係， 稱為機床主軸的功（gōng）率或轉矩特性， 如（rú）圖3－5 所示， 主軸從最高轉速nmax 到某一轉速nj 間，能傳遞運動源（yuán）的全部功率，在這個區域（yù）內，主軸的最大輸出轉矩應隨（suí）轉速的（de）降低而加大，稱之為恒功率區，從nj 以下直到最（zuì）低轉（zhuǎn）速nmin，這個區域內的各級轉速並不傳遞全部功率。主（zhǔ）軸（zhóu）的（de）輸出轉矩不再隨轉速的降低而加大，而（ér）是保（bǎo）持nj 時（shí）的轉矩不變。所能傳遞的功（gōng）率，則隨轉速的降低而降（jiàng）低（dī）。
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 各類機床的主軸（zhóu）計算轉速表可得：因此主軸輸出的恒功率範圍（wéi）而已主軸輸（shū）出恒轉矩範圍為電動機的調（diào）磁（即恒功率） 調速範圍為＝2 電動機的調壓（即恒轉（zhuǎn）矩）調速範（fàn）圍16.67因此（cǐ）電動機的總調速範圍＝33.34 主軸的調速（sù）範圍應是12.57
（三）傳動方案的確定（dìng）
圓柱（zhù）齒輪用於平行軸間的傳動，一般（bān）傳動比單級（jí）可到8,最大20，兩級可到45,最大60，三（sān）級可（kě）到200，最（zuì）大300。傳遞功率可到10 萬（wàn）千瓦, 轉（zhuǎn）速可到10 萬轉／分， 圓周速度可到300 米/ 秒。單級效率為0.96～0.99。直齒輪傳動適（shì）用於中、低速傳動。斜齒輪傳動運轉平穩，適（shì）用於中、高速傳（chuán）動。根據該車床主傳動特點，選（xuǎn）用直齒圓柱齒輪傳（chuán）動。
（四）主軸材料的選（xuǎn）擇
軸的常用材料（liào）是（shì）碳鋼和合（hé）金鋼（gāng）。?碳鋼比合金鋼價格低廉，對應（yīng）力集中的敏感（gǎn）性低，可通過熱處理改善其綜合性能，加工工藝性好， 故應用最廣， 一般用途（tú）的軸， 多用含碳量為0.25～0.5%的中碳鋼。尤其（qí）是45 號鋼，對於不重要或受力較小的軸也可用Q235A 等普通碳素鋼。根據CQK5240 雙柱式（shì）立式車床的特性，選用（yòng）45 號鋼。
四、結（jié）語
本文對CQK5240 雙柱式立式車床結構、工（gōng）作原理及特性進行了研究，並對該車床的主要結構進行設計。該車床主軸變速為液（yè）壓變速14 級， 采（cǎi）用無級調（diào）速提高（gāo）了生產效率和加工質量，考慮到（dào）其工作特性及使用壽命，工（gōng）作台主軸的材料選用45號鋼，以（yǐ）提（tí）高其使用壽命。
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