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数控管螺纹车床主轴箱传动设计

些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。年后，即在年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第台数控机床。我国目前机床总量余万台，而其中数控机床总数只有.万台，即我国机床数控化率不到。近年来，我国数控机床年产量约为万台，年产值约为亿元。机床的年产量数控化率为。我国机床役龄年以上的占以上年以下的机床中，自动半自动机床不到，等自动化生产线更屈指可数美国和日本自动和半自动机床占以上。可见我们的大多数制造行业和企业的生产加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差品种少档次低成本高供货期长，从而在国际国内市场上缺乏竞争力，直接影响个企业的产品市场效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。在美国日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个永恒的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国日本德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生业。从事再生业的著名公司有工程公司机床公司得宝服务集团设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装业。从事改装业的著名公司有大隈工程集团岗三机械公司千代田工机公司野崎工程公司滨田工程公司山本工程公司等。企业要在当前市场需求多变，竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格最好的质量最短的时间去满足市场需求的不断变化。而普通机床已不适应多品种小批量生产要求，数控机床则综合了数控技术微电子技术自动检测技术等先进技术，最适宜加工小批量高精度形状复杂生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。数控机床在机械加工行业中的应用越来越广泛。数控机床的发展，方面是全功能高性能另方面是简单实用的经济型数控机床，具有自动加工的基本功能，操作维修方便。经济型数控系统通常用的是开环步进控制系统，功率步进电机为驱动元件，无检测反馈机构，系统的定位精度般可达.至.，已能满足车床改造后加工零件的精度要求。.数控机床国内外发展现状自从年美国第台数控铣床问世至今已经历了个年头。数控设备包括车铣加工中心镗磨冲压电加工以及各类专机，形成庞大的数控制造设备家族，每年全世界的产量有万台，产值上百亿美元。世界制造业在世纪末的十几年中经历了几次反复，曾度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国德国等几大制造商都经过较大变动，从年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从年至今已接受个月以后的订货合同，生产任务饱满。我国数控机床制造业在年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到，库存超过个月。从年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统设备技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场派繁荣。从年月份的上海数控机床展览会和年月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。但也反映了下列问题低技术水平的产品竞争激烈，互相靠压价促销高技术水平全功能产品主要靠进口配套的高质量功能部件数控系统附件主要靠进口应用技术水平较低，联网技术没有完全推广使用自行开发能力较差，相对有较高技术水平的产品主要靠引进图纸合资生产或进口件组装。当今世界工业国家数控机床的拥有量反映了这个国家的经济能力和国防实力。目前我国是全世界机床拥有量最多的国家近万台，但我们的机床数控化率仅达到.左右，这与西方工业国家般能达到的差距太大。日本不到万台的机床却有近倍于我国的制造能力。数控化率低，已有数控机床利用率开动率低，这是发展我国世纪制造业必须首先解决的最主要问题。每年我们国产全功能数控机床台，日本年产万多台数控机床，每年我们花十几亿美元进口台数控机床，即使这样我国制造业也很难把行业中数控化率大幅度提上去。因此，国家计委经贸委从“八五”“九五”就提出数控化改造的方针，在“九五”期间，我协会也曾做过调研。当时提出数控化改造的设备可达万台，需投入亿资金，但得到的经济效益将是投入的倍以上。因此，这两年来承担数控化改造的企业公司大量涌现，甚至还有美国公司加入。“十五”刚刚开始，国防科工委就明确提出了在军工企业中投入.亿元，用于对万台机床的数控化改造。数控技术经过年的个阶段和代的发展第阶段硬件数控第代年的电子管第代年晶体管分离元件第代年的小规模集成电路第阶段软件数控第代年的小型计算机第代年的微处理器第代年基于个人机第代的系统优点主要有元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可达到万小时以上基于平台，技术进步快，升级换代容易提供了开放式基础，可供利用的软硬件资源丰富，使数控功能扩展到很宽的领域如，连接网卡声卡打印机摄影机等对数控系统生产厂来说，提供了优良的开发环境，简化了硬件。目前，国际上最大的数控系统生产厂是日本公司，年生产万套以上系统，占世界市场约左右，其次是德国的西门子公司约占以上，再次是德海德汉尔，西班牙发格，意大利菲地亚，法国的，日本的三菱安川。国产数控系统厂家主要有华中数控北京航天机床数控集团北京凯恩帝北京凯奇沈阳艺天广州数控南京新方达成都广泰等，国产数控生产厂家规模都较小，年产都还没有超过套。近年数控机床为适应加工技术发展，在以下几个技术领域都有巨大进步。高速化由于高速加工技术普及，机床普遍提高各方面速度，车床主轴转速由提高到，铣床和加工中心主轴转速由提高到以上快速移动速度由过去的提高到在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度，其已由过去般机床的.重力加速度提高到.，最高可达，直线电机在机床上开始使用，主轴上大量采用内装式主轴电机。高精度化数控机床的定位精度已由般的提高到．左右，亚微米级机床达到.左右，纳米级机床达到，最小分辨率为.的数控系统和机床已有产品。数控中两轴以上插补技术大大提高，纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到的圆度，插补前多程序段预读，大大提高插补质量，并可进行自动拐角处理等。复合加工新结构机床大量出现如轴面体复合加工机床，轴联动加工各类异形零件。也派生出各新颖的机床结构，包括轴虚拟轴机床，串并联铰链机床等。采用特殊机械结构，数控的特殊运算方式，特殊编程要求。使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。如内冷钻头由于使高压冷却液直接冷却钻头切削刃和排除切屑，在钻深孔时大大提高效率。加工钢件切削速度能达，加工铝件能达。数控机床的开放性和联网管理，已是使用数控机床的基本要求，它不仅是提高数控机床开动率生产率的必要手段，而且是企业合理化最佳化利用这些制造手段的方法。因此，计算机集成制造网络制造异地诊断虚拟制造异行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来，这必然成为世纪制造业发展的个主要潮流.本论文主要研究内容本课题研究的主要内容是数控管螺纹车床的主轴箱传动部分。该机床主要为油田管螺纹的车削而开发，且适合于各类管螺纹的车削，还可作普通数控车床使用。该机床属于半闭环控制系统的简式数控管螺纹车床，可以加工以各种曲线为母线的连续的回转体，加工分辨为.。可加工圆柱锥面螺纹，以及圆柱与锥面连续连接螺纹端面螺纹。具有刀具自动补偿功能，具有坯料循环加工螺纹循环切槽循环。可任意设定绝对零点。适合多品种中小批量的轮番加工，工艺适应性强效率高，成品致性好。编程容易，操作简单，是理想中的中型机械加工设设备。数控管螺纹车床是将系列车床进行数控改造而成的，引进了液压系统从而可以实现级转速中的级变速的自动化，由于引进了伺服系统和数控系统，实现了机床的数控化，与普通机床相比省了进给箱和溜板箱，不仅提高了机床的加工精度，而且大大减少了机械设计的繁杂。它与普通机床的具体不同之处在于主轴箱的运动不再传递给进给箱，而是直接传递给个脉冲发生器，从而省略了机械内联系传动链，脉冲发生器发出的脉冲被送到脉冲处理器，并经过由数控系统传来的数控编程指令相应的处理，最后到达控制纵向和横向运动的伺服电动机，这样就可以加工出各种复杂形状的轴类零件但要加工螺纹，还要在加工过程中不乱扣，引进个脉冲相位处理器就可以实现这个功能。本课题的主要任务就是利用引进的液动系统来实现主轴箱的级自动换挡，改进机床的机械结构，实现整个机床的数控化，从而使机床获得较高的生产效率和加工表面质量。第二章主轴箱参数的确定.车床的参数和规格表.主要规格加工最大管子直径主轴通孔直径床身上最大回转直径刀架最大回转直径两顶尖距离最大车削长度表.轮廓尺寸要求规格长度宽度高度净重公比和最大相对转速损失率由已知主轴的最大转速和最小转速分别为和，那么可以知道主轴箱的转速比又因为主轴的转速级数，那么由得最大相对转速损失率为.动力参数的确定和电机的选择机床主运动的功率，包括切削功率空转功率损失和附加机械摩擦损失三部分。进行切削加工时，要消耗切削功率。数控管螺纹车床是专用车床，但也可以当作普通车床使用，所以切削功率与车床的刀具材料工件材料和切削用量的大小有关。本车床所用的刀具材料为中低碳钢，由公式式中转速切削速度工件或刀具的回转直径可以得到最大切削速度在硬质合金钢允许的切削速度范围内。又已知，允许的最大切削力，允许最大纵向进给力，允许最大横向进给力。那么机床运动空转时，要消耗电动机的部分功率，这部分消耗称为空转功率损失，用表示。中型机床传动链的空转功率损失可以用下列的公式进行计算式中为主运动链中除主轴外所以传动轴轴径的平均直径。如果主运动链的结构尺寸未定，初步选定如下表表.传动轴的平均直径.由上表可知。为主轴前后轴颈的平均值为传动链内除主轴外各传动轴的转速之和为主轴转速为润滑油粘度影响的修正系数。用号机械油，系数。主轴用两支承的滚动轴承，.机床切削时，齿轮轴承等零件上也有功率的损耗，比多出来的部分称为附加机械损耗功率。切削功率越大，这部分损耗月大。综上所述，主电动机功率为为主运动链中各传动副机械效率之积。由机械系统图可以算出.，那么。暂时选用电动机的功率为,转速为，查表得主电动机的型号为.第三章传动方案的设计.传动顺序组的安排传动