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對(duì)數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)
常熟市濱江職業(yè)技術(shù)學(xué)校 呂逸 2017/4/27 19:05:59
摘要：在絕大多數(shù)的機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，傳動(dòng)裝置均是其中最為關(guān)鍵的一項(xiàng)構(gòu)成部件，傳動(dòng)裝置將會(huì)直接決定整個(gè)數(shù)控機(jī)床的質(zhì)量水平與成本價(jià)格。機(jī)械設(shè)備本身的工作性能又會(huì)直接受到傳動(dòng)裝置的質(zhì)量影響，因此就做好對(duì)數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)工作意義重大。本文簡(jiǎn)要介紹了現(xiàn)代機(jī)器的構(gòu)成及運(yùn)動(dòng)原理，而后就傳動(dòng)裝置的構(gòu)成與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了具體分析，并最終就無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)設(shè)計(jì)原則、數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)、變速箱公比選取等主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容展開(kāi)了深入的分析與探討。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；機(jī)械；傳動(dòng)裝置；設(shè)計(jì)
安裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床即為數(shù)字控制機(jī)床，簡(jiǎn)稱為數(shù)控機(jī)床。其中所安裝的程序控制邏輯可以對(duì)程序編碼抑或是其他符號(hào)所規(guī)定的程序按照一定的邏輯進(jìn)行處理，同時(shí)將之譯碼，并促使機(jī)床可進(jìn)行零件的加工生產(chǎn)。數(shù)控機(jī)床一種高度自動(dòng)化生產(chǎn)的機(jī)器設(shè)備，然而因機(jī)械結(jié)構(gòu)所難以避免的會(huì)存在著一定的幾何誤差，同時(shí)在進(jìn)行零件加工生產(chǎn)時(shí)機(jī)床的加工精度還會(huì)受到熱變形、運(yùn)動(dòng)摩擦、傳動(dòng)間隙等因素的影響，因此就針對(duì)數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)還有一定的改進(jìn)空間，本次研究旨在加深對(duì)數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)，提高其加工精度。
一、現(xiàn)代機(jī)器的構(gòu)成及運(yùn)動(dòng)原理
現(xiàn)代機(jī)器的構(gòu)成主要就包括原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)、執(zhí)行三基礎(chǔ)部件。其中原動(dòng)機(jī)部件是帶動(dòng)整個(gè)機(jī)器來(lái)使之能夠達(dá)到預(yù)定功能的主要?jiǎng)恿?lái)源。傳動(dòng)部件是將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式、動(dòng)力參數(shù)轉(zhuǎn)換成最終在執(zhí)行過(guò)程當(dāng)中所要應(yīng)用到的運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)動(dòng)力參數(shù)的中間轉(zhuǎn)換部件。執(zhí)行部件即為達(dá)成機(jī)器預(yù)先設(shè)定功能的一項(xiàng)構(gòu)成部件。其中機(jī)器的傳動(dòng)部件大都是應(yīng)用的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)部件同時(shí)也是幾乎所有機(jī)器設(shè)備所不可或缺的一項(xiàng)核心構(gòu)成部件，其在整個(gè)機(jī)器設(shè)備當(dāng)中占到了極大的質(zhì)量與成本比例。機(jī)器設(shè)備的性能水平也會(huì)直接受制于傳動(dòng)裝置的性能水平。
二、傳動(dòng)裝置的構(gòu)成及設(shè)計(jì)要求
機(jī)械傳動(dòng)裝置的作用即為將通過(guò)軸與軸之間的旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力的傳輸，同時(shí)其還可通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)速大小與轉(zhuǎn)動(dòng)方位的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速與方向的調(diào)控。較常應(yīng)用到的機(jī)械傳動(dòng)裝置包括了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)以及蝸桿傳動(dòng)等多種形式。
（一）主要構(gòu)成部件
通常傳動(dòng)裝置的構(gòu)成部件就包括了電動(dòng)機(jī)、變速裝置、刀架、主軸、換向、開(kāi)停，以及制動(dòng)機(jī)等構(gòu)成部件。通過(guò)電動(dòng)機(jī)為主軸、刀架提供動(dòng)力，同時(shí)使其獲取到一定的運(yùn)動(dòng)速度與方向；依據(jù)實(shí)際的零件加工需要來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)傳遞動(dòng)力與速度的調(diào)控；通過(guò)主軸、刀架等來(lái)對(duì)機(jī)床所要求的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行具體執(zhí)行，并由此便可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)以及直線運(yùn)動(dòng)。開(kāi)停機(jī)構(gòu)應(yīng)用于對(duì)主軸開(kāi)啟與停止的控制裝置；在要進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)則可應(yīng)用到變換機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)方向裝置；制動(dòng)機(jī)構(gòu)可通過(guò)對(duì)主軸停轉(zhuǎn)裝置的控制，來(lái)大幅度的降低對(duì)輔助時(shí)間的耗費(fèi)。
（二）系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求
在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)之時(shí)不但要能夠達(dá)到一般機(jī)床主傳動(dòng)的需求，同時(shí)還應(yīng)滿足于以下幾項(xiàng)需求：
1、具備更寬廣的速度調(diào)控范圍，同時(shí)還能夠達(dá)到無(wú)級(jí)調(diào)速。數(shù)控機(jī)床為確保在加工的過(guò)程中所應(yīng)用切削量的合理性，便需要能夠?qū)⒌毒咔邢髂芰τ枰猿浞值陌l(fā)揮，并以此來(lái)達(dá)到較高的生產(chǎn)效率、加工精度與質(zhì)量，同時(shí)還應(yīng)有更高的轉(zhuǎn)速以及調(diào)控區(qū)間。
2、在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)確保具備較高的精度與剛度要求，在傳動(dòng)過(guò)程中能夠始終保持良好的穩(wěn)定性，且不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的噪音。要想提高數(shù)控機(jī)床的加工精度，就必須要確保主傳動(dòng)系統(tǒng)能夠具備良好的剛度。對(duì)此，便應(yīng)盡可能的提高傳動(dòng)部件的精度與剛度，并在齒輪表層采取高頻感應(yīng)加熱淬火處理以促使其耐磨性能夠得到大幅度的提高。
3、在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)具備較好的熱穩(wěn)定性與強(qiáng)抗振能力。在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零部件的加工不僅要進(jìn)行粗加工，有時(shí)也要進(jìn)行精細(xì)加工。在實(shí)際的加工過(guò)程當(dāng)中很可能會(huì)會(huì)因?yàn)槌掷m(xù)性的切削、余量不均、運(yùn)動(dòng)部件不均衡、切削自激振動(dòng)等因素而導(dǎo)致沖擊力和交變力的互相交替影響，導(dǎo)致零部件的加工難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的規(guī)定值大小。因而在主傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中每一項(xiàng)零部件不僅需要具備良好的靜剛度要求，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)能夠有效的抑制因各類干擾因素而導(dǎo)致的抗振性影響。
在對(duì)機(jī)床開(kāi)展切削加工之時(shí)主傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中的熱量揮發(fā)會(huì)導(dǎo)致加工零部件發(fā)生熱變形現(xiàn)象，進(jìn)而促使各項(xiàng)零部件間的位置進(jìn)度性與運(yùn)動(dòng)精度性受到較大的誤差影響。對(duì)此，必須要確保主軸部件能夠具備良好的熱穩(wěn)定特性，在進(jìn)行零部件的加工過(guò)程中能夠始終保持以適當(dāng)?shù)拈g隔距離，同時(shí)通過(guò)持續(xù)不間斷的潤(rùn)滑措施來(lái)確保使其能夠達(dá)到較好的熱平衡效應(yīng)。
三、主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)當(dāng)中大多是選用的無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)，這一系統(tǒng)有助于在特定的調(diào)速范圍中達(dá)到較為滿意的切削速率，此舉不但可大幅度的提升加工精度，同時(shí)還有助于對(duì)切削效率的有效增強(qiáng)。
（一）無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)（未完，下一頁(yè)）
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