斜床身卧式数控车床结构设计.doc

1前言1.1斜床身数控车床的设计背景机床产业是机械制造业的关键产业，为机械制造业提供装备。从经济角度来讲，机床产业对于发展国民经济、增强国家的综合国力和发展高新技术产业有着重要的作用。机床产品的发展是高精度、高效率、柔性化、智能化和自动化。我国的机床产业在总体设计制造水平与工业发达的国家相比，还有很大的差距。主要是表现在设计方法的落后、设计标准难于与国际发达国家的技术指标接轨。在机械加工工业中，由于加工复杂工件的需要，一般机床已不能满足要求，因而出现了自动控制机床及数字控制机床，用以加工复杂曲面和形状的工件。斜床身数控机床因其独特的优点，成为数控车床中比较优秀的床种，是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。但我国的机床制造业由于起步晚，发展慢，经验少而造成与发达国家的距离较大的局面，在这类机床上的成就也是平平淡淡，都是一些低端产品。从现在国内的情况来看，大部分厂家都在制造数控车床，数控机床成本较高，不够专业化，没有突出的优点和特长，设备的故障率过高，一旦有小故障发生，整个机床就处于瘫痪状态。这种状态使的我国数控车床在国际市场上很难占有很大市场，跟发达国家的差距更大了。因此，有必要在充分借鉴和吸收国外先进技术的基础上，进一步鼓励创新技术，从我国现阶段斜床身数控车床的弱势与缺点分析，全力提升我国生产企业，把低档次数控车床做出高质量来，打造出特色产品，去占领发展中国家这块大市场。1.2斜床身数控车床设计的目的毕业课程设计是在学生学完大学课程及先行课程之后，在大学的最后阶段进行的实习性创新设计环节，是大学生的必修环节。本次设计目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使在拟定传动和变速结构的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。2机床总体方案设计此次的设计任务是一台斜床身数控车床，整体方案采用45度后置斜床身布置，以便于操作者装工件和完成加工动作，机床有床身、主轴箱、自动回转刀架、进给系统、冷却和润滑系统等部分组成，结构图如下：图2.1数控车床结构图设计要求和参数的拟定如下表：表2.2机床设计参数机床名称斜床身卧式数控车床床身最大工件回转直径/mm400最大工件长度/mm1000最大切削长度/mm930最大切削直径/mm400滑板上最大回转直径/mm210进给x轴坐标进给速度/（mm/min）3600y轴坐标进给速度/（mm/min）4500主轴主电机功率/kw7.5主轴最高转速/（r/min）1400机床最小设定单位/mm0.01刀架刀架形式电动多工位立式刀架重复定位精度/mm≤0.01尾架最大行程/mm150精度定位精度（x/z）/mm0.045/0.05重复定位精度（x/z）/mm0.010/0.015加工工件精度IT6~IT73机床各系统的设计3.1床身机床的床身是整个机床的基础支承件，是机床的主体，一般用来放置导轨、主轴箱等重要部件。床身的设计一般从床身与导轨和滑板的相对位置结构和床身的材料方面考虑。床身的结构对机床的布局有很大的影响。数控车床床身一般可分为卧式和立式两大类。卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。其中倾斜导轨结构在现代数控车床中被广泛应用，原因是：容易实现机电一体化；容易排屑和安装自动排屑器；从工件上切下的炽热切屑不至于堆积在导轨上影响导轨精度；宜性好，便于操作等等。档次较高的数控卧车一般都采用倾斜导轨。按要求，本次设计应选卧式倾斜导轨的床身。按照床身导轨面与水平面的相对位置，床身与滑板又有5种布局形式，分别为：后斜床身－斜滑板；直立床身－直立滑板；平床身－平滑板；前斜床身－平滑板；平床身－斜滑板。本次所设计的车床床身为后斜床身－斜滑板，如下图3.1。为了使机床有较高的精度性,尽可能地减少电器和机械故障,应充分考虑机床零部件的耐磨性,尤其是机床导轨的耐磨性。机床的床身采用普通铸铁。图3.1后斜床身结构另外，车床的导轨也是对车床的加工精度容易产生很大影响的因素。导轨可分为滑动导轨和滚动导轨两类。滑动导轨具有结构简单、制造方便、接触刚度大等优点。但传统滑动导轨摩擦阻力大，磨损快，动、静摩擦系数差别大，低速时易产生爬行现象。但考虑到经济因素，节约成本，我们采用的是带有耐磨粘贴带覆盖层的滑动导轨，它具有摩擦性能良好和使用寿命长等特点。而导轨则采用淬硬的合金钢材料,其耐磨性较高。据此,采用GCR15轴承钢淬硬到65-62HRC制成导轨,用螺钉和粘接剂固定在铸铁的床身上。3.2传动系统的设计数控车床的传动系统的组成与普通车床的相似，分为主轴传动系统和进给