數(shù)控立式車床關鍵零件輕量化設計研究

王祎凱

（天津昱輝科技有限公司，天津 300000）

一、主驅動系統(tǒng)的變化

主驅動器是用于執(zhí)行機床主要運動的驅動器。它具有恒定速度和可變速度范圍。主傳動單元驅動車床軸以提供主切削力并完成加工操作。它可以處理不同材料，不同尺寸和不同要求的工件，并且可以輕松實現(xiàn)移動起停，換擋，倒檔和制動。

（一）主驅動系統(tǒng)的設計要求

除了滿足通用機床的主驅動要求外，還必須滿足以下要求。

（1）有足夠的動力和扭矩。

（2）傳輸精度足夠。

（3）強大的動態(tài)響應，快速穩(wěn)定的變速。

（4）溫升低，熱變形小。

（二）主驅動系統(tǒng)的修改設計

原始的主驅動系統(tǒng)通過4 軸齒輪傳動實現(xiàn)16 速變速。由于傳動齒輪的數(shù)量大，齒輪箱的體積大，換檔既費時又麻煩，生產效率低，加工零件的精度不高。因此，有必要重新配置主傳輸系統(tǒng)。

修改了主驅動系統(tǒng)，以縮短改造周期，降低改造成本并實現(xiàn)無級調速。該電動機仍使用原始主軸交流電動機，并且與相應的變頻器配合使用以實現(xiàn)速度控制。一對錐齒輪用于改變方向，一對斜圓柱齒輪用于減小機構。為了實現(xiàn)公轉同步進給切削，將編碼器安裝在軸上，形成半閉環(huán)感應結構。通過改造，大大簡化了軸箱的結構，縮短了傳動鏈，調速更加方便。

（三）驅動控制和驅動電機設計改革

在車床加工過程中，根據工件的材料和尺寸，刀具的切削性能以及加工質量要求，設計機床時方便地調整主軸轉速。機床。機床主軸驅動控制系統(tǒng)。在進行驅動電機轉換設計和主軸驅動控制時，應在充分考慮使用要求的前提下，將變頻器和多圈電位計組合在一起進行速度調節(jié)。

（四）主傳動斜齒輪設計

根據技術解決方案的要求：主軸最高轉速：160 r/min，最低轉速2 r/min，總切削力為39200N，工作臺的最大扭矩為31360N？m，相應主軸驅動電機的功率N=37kw。

在原始車床主驅動系統(tǒng)中維護大型主驅動圓柱蝸輪蝸桿。原始主驅動齒輪的齒數(shù)為Z1=17，Z2=153，mn=5 毫米。檢查蝸輪的強度，以確保其滿足您的工作要求。

1）根據電動機IV 的功率計算主驅動蝸輪的功率N0。

2）主變速器蝸輪扭矩計算

二、水平軸（X 軸）機械結構變形設計

最初的立式車床使用齒輪箱驅動T 型螺栓以實現(xiàn)X 軸進給運動，變形后使用蝸輪驅動絲杠。這種設計方法減小了傳輸距離，大大提高了效率，并使改進的傳輸機構簡單實用。

X 軸絲杠的選擇是根據加工零件的特性和精度要求，更換磨損的絲杠，并使用相同規(guī)格的新絲杠。

修改后的蝸輪機構必須完成X 軸的移動。傳動裝置必須克服縱向切割力并完成切割操作。有必要檢查蝸輪的設計并檢查螺釘?shù)膹姸取４_定制度變革的結果。

三、縱軸（Z 軸）機械結構的修改設計

Z 軸的結構基本上與X 軸相似，本文使用同軸減速器轉換Z 軸的機械結構，同軸減速器的傳動軸和傳動軸排列在同軸線上。其優(yōu)點是執(zhí)行各種安裝方法并使設備結構更緊湊?？梢允褂猛S減速器拆下原始機床的電源箱和滑動箱，并且可以在原始螺釘位置安裝相同規(guī)格的新螺釘。傳動系統(tǒng)使用交流伺服電機通過同軸減速器與絲杠連接，從而節(jié)省了空間。

四、橫梁提升機的改造設計

普通立式車床橫梁的工作狀態(tài)：用梯形螺紋螺釘拉動橫梁，將起重箱放在柱上，并通過交流電動機的轉矩將功率傳遞給螺釘。蠕蟲。確定橫梁的位置后，將其分別固定在正面和背面，左側和右側，左側和右側，然后先將其左右固定，然后再從正面和后面固定。框架的夾緊力由框架兩端的液壓缸產生。夾緊裝置類似于齒條齒輪機構。齒條和小齒輪的運動說明了梁的垂直運動。移動到所需位置時，請使用壓板擰緊。液壓驅動具有許多優(yōu)點，但是長期使用液壓機構無法防止機油泄漏。因此，大多數(shù)中國的立式車床機械提升裝置都是從原始機床上機械拆除的，并用滾珠代替。對于螺絲，我用步進電機替換了原來機器上的舊電機，然后替換了相應的螺母滑塊和軸承。在這種結構設計中，必須增加自動鎖定裝置，并且使用滾珠絲杠的成本相對較高。裝修的總費用增加了。

從實際的工作需要出發(fā)，通過實際的導航，可以直接采用蝸輪傳動機構，這樣的設計不僅可以滿足所有運動，而且可以簡化設備控制。它基于梁本身的重量和相關零件重量的計算。蝸輪的自鎖功能可以滿足強度要求，設計結構簡單，成本低。

在設計和驗證橫梁的傳遞機構的過程中，必須充分考慮橫梁的力，例如橫梁本身的重量，滑動座的重量，刀架的重量以及移動摩擦力。蝸輪的功率情況很復雜，需要充分考慮以合理地計算蝸輪的功率并設計合適的蝸輪。

五、結論

本文對C5126 的主驅動系統(tǒng)和進給驅動系統(tǒng)進行了轉換和計算。去除了原始主變速箱系統(tǒng)的多級減速機構，并將其轉換為一對錐齒輪以實現(xiàn)切換，并且使用了由一對齒輪執(zhí)行的兩級減速機構螺旋圓柱消除了原來的傳動機構和表殼打滑。在系統(tǒng)中，Z 軸采用同軸減速器，并與軸相連的伺服電機驅動方式，X 軸采用斜齒輪減速機構，梁升降裝置采用斜齒輪機構來實現(xiàn)自鎖。改造后的主傳動系統(tǒng)和動力系統(tǒng)符合設計要求，具有結構簡單，成本低廉，維護方便的優(yōu)點。