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談CQK5240數控雙（shuāng）柱立（lì）式車床的設計

2017-1-22 來源：哈爾濱艾（ài）瑞汽車（chē）排氣係統有限公司作者：吳娜陳君玲趙（zhào）玉英

摘要（yào）：介紹CQK5240 數控（kòng）雙柱立式車床分類及主要結構特點,)針對該車床工作台的設計要求，本文給出了該車床（chuáng）工（gōng）作台結構及傳（chuán）動部分的設計。

關鍵詞：立式車床工作台（tái）結（jié）構傳（chuán）動部分設計

一、我國數控機床的現狀

我國數控技（jì）術的發展起（qǐ）步於二十世紀五十年代（dài），通（tōng）過“六五”期間引進數控技術（shù），“七五”期（qī）間組織消化吸收“科技攻關”，我國（guó）數控技術和數控產業取得了（le）相當大的成績。特別是最近幾年，我（wǒ）國數控產業發展迅速，1998～2004 年國產數控機床產（chǎn）量和消費量的年（nián）平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡（jìn）管如此，進口（kǒu）機床的發展勢（shì）頭依然強勁，2004 年中國機床主機消費（fèi）高達94.6 億美元，國內數控機床製造（zào）企業在中高檔與大型數控機床的研究開發（fā）方麵（miàn）與國外的差（chà）距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的（de）功能部（bù）件均依賴進口。由（yóu）此可以看出國產數控機床（chuáng）特別是中高檔數控機床仍然缺乏市（shì）場競爭力（lì），究其原因（yīn）主要在於國產數控機床的研究開發深度不夠、製造水（shuǐ）平依（yī）然落後、服務意識與（yǔ）能力欠缺、數控,係統生產應用推廣不力及數控人才缺（quē）乏等。我們應看清形勢（shì），充分認識國產數控機床的不足，努力發展先進技術，加（jiā）大技術創（chuàng）新與培訓（xùn）服務力度，以縮短與發達國家（jiā）之間的差距。

二、CQK5240 數控雙柱立式車床的結構特點（diǎn）

CQK5240 機床是數控雙（shuāng）柱立式（shì）車床（chuáng）。不僅具（jù）有普通立式（shì）車床的粗車（chē）、精（jīng）車工件外圓（yuán）、內（nèi）孔及端麵等加工功能，還有加工大圓錐體、任意圓弧曲麵等功能。該車床原采用主軸和進給係統采用交流電機拖（tuō）動，用液壓傳動來（lái）實現工作台的變速、橫梁（liáng）夾緊機構的放鬆、立（lì）刀架（jià）滑枕的平衡，工作台（tái）變速（sù）由電磁換向閥（fá）控製齒輪變速手工調速（sù）。

主要由左、右立柱、頂梁、工作台、底座等部件組（zǔ）成的框架，以承受（shòu）切削時的負（fù）荷。機床（chuáng）最（zuì）大加工工（gōng）件直徑4000mm，最大加工工件高度1600mm，最大加工工件重量30噸，工作台直徑3150mm，工作台轉速14 級（jí），工作台轉速範圍2～40r7/min，工作台的（de）最大（dà）扭矩63000N.m，交（jiāo）流主電機功率為55kw，刀架水平行程2200mm，刀架垂直行程1000mm。機床重量(約)46000Kg。機床操縱皆（jiē）集中在懸掛操縱箱上進行。

三、CQK5240 數控雙柱立式車床（chuáng）的主要結（jié）構設計

（一）CQK5240雙（shuāng）柱式立式車床主傳動伺服電機類型的選擇

交流伺服電動機采用了全封（fēng）閉（bì）無（wú）刷構造，不需要定期檢查維修。定子省去了鑄（zhù）造（zào）件殼體，結構緊湊，重量（liàng）輕。定子鐵（tiě）心較（jiào）一般電動機開槽多且深，絕緣可靠，磁場均勻。可對定子鐵心直接冷卻，散熱（rè）效果好，因而傳（chuán）給機械部分的熱量少，提高了整個係統的可靠性。轉子采用（yòng）具有精密磁極開關的永久（jiǔ）磁鐵，因而可得到高的轉矩慣（guàn）量比。因此（cǐ），交流伺服電動機以其高性能、大容量得到廣泛的應（yīng）用。考慮到（dào）該車（chē）床（chuáng）的工作要求，選用變頻調速電機（jī）。

（二（èr））CQK5240 雙柱（zhù）式立式車床無級變速（sù）係統的設計

機床主軸所傳遞的功率或轉矩與轉速之間的關係，稱為機床主軸（zhóu）的功率或（huò）轉矩特性，如圖3－5 所示（shì），主軸從最高轉速nmax 到某一（yī）轉速nj 間，能傳（chuán）遞運動源的全部功（gōng）率，在這個區域內（nèi），主軸的（de）最大輸出轉矩應隨轉速的降低而加大，稱之為恒功率區，從nj 以下直到最低轉速nmin，這個區域內的各級轉速（sù）並不傳遞全部功（gōng）率。主軸的輸出轉矩不再隨轉速的降低而加大，而是保持nj 時的（de）轉（zhuǎn）矩不變。所（suǒ）能傳遞的功率，則隨轉速的降（jiàng）低（dī）而降低。

車床主（zhǔ）軸的最高轉速為nmax=25r/min，最低（dī）轉速為nmin=2r/min.根據《實用機床設計手冊》P511，表（biǎo）3.1－1 各類機床的主軸（zhóu）計算轉速表可得：因此主軸（zhóu）輸出的恒功率（lǜ）範圍而已（yǐ）主軸輸出恒轉矩範圍為（wéi）電動機的調磁（即恒功率）調速範圍為（wéi）＝2 電動機的調壓（即恒轉矩）調速範圍16.67因此電動機的總調速範圍（wéi）＝33.34 主軸的調速範圍應是12.57

（三）傳動方案的確定（dìng）

圓柱齒輪用於平行軸間的傳（chuán）動，一般（bān）傳動比單級可到8,最（zuì）大20，兩級可到45,最大60，三級可到200，最大300。傳遞功率可到10 萬千瓦, 轉速可到10 萬轉／分，圓周速度可到300 米/ 秒。單級效率為0.96～0.99。直齒輪傳動適用於中、低速（sù）傳動。斜齒輪傳動運轉平（píng）穩，適用於（yú）中、高速傳動。根據該車（chē）床主傳動特點，選用直齒圓柱齒輪傳動。

（四）主軸材料（liào）的選擇

軸的常用材料是碳鋼（gāng）和合金鋼（gāng）。?碳鋼比（bǐ）合金鋼價格低廉，對應力集中的敏感性低，可通過（guò）熱處理（lǐ）改善其（qí）綜合性能（néng），加工工藝性好，故（gù）應用（yòng）最（zuì）廣（guǎng），一般用途的軸，多用含碳量為0.25～0.5%的中碳鋼（gāng）。尤其是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 雙柱式立式車床的特性，選用45 號鋼。

四（sì）、結語

本文對CQK5240 雙（shuāng）柱式立式車床結構、工作原理（lǐ）及特性進行了研究，並對該（gāi）車床的主要結構進行設計（jì）。該車床主軸（zhóu）變速為（wéi）液壓變（biàn）速14 級，采用無級調速提高了生產效率和加工質量（liàng），考慮到其（qí）工作特性及使用壽命，工作台主軸的材料選用45號鋼（gāng），以提（tí）高其使用壽命。

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