表 1 极限切削速度参考值 加 工 条 件 Vmax（m/min） Vmin（m/min） 30~50 150~300 3~8
硬质合金刀具粗加工铸铁工件 硬质合金刀具半精加工碳钢工件 螺纹（丝杠等）加工和铰孔
通过比较最后选取：
Vmax=300 Vmin=6
m min
m min
（2） 主轴的极限转速 计算车床主轴极限转速时的的加工直径， 按经验分别取 （0.1~0.2） D 和(0.45~0.5)D。 则主轴极限转速应为：
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1 数控车床的加工特点分析
1.1 数控车床的优点
数控车床已越来越多的应用于现代制造业，并发挥出普通车床无法比拟的优势， 数控车床主要有以下几优点： （1） 传动链短，与普通车床相比主轴驱动不再是电机 皮带 齿轮副机构变速， 而是采用横向和纵向进给分别由两台伺服电机驱动运动完成，不再使用挂轮、离合器 等传统部件，传动链大大缩短。 （2） 刚性高，为了与数控系统的高精度相匹配，数控车床的刚性高，以便适应 高精度的加工要求。 （3） 轻拖动，刀架（工作台）移动采用滚珠丝杠副，摩擦小，移动轻便。丝杠 两端的支承式专用轴承，其压力角比普通轴承大，在出厂时便选配好；数控车床的润 滑部分采用油雾自动润滑，这些措施都使得数控车床移动轻便。
1.2 数控车床加工特点 qq2567214873
（1） 自动化程度高，可以减轻操作者的体力劳动强度。数控加工过程是按输入 的程序自动完成的，操作者只需起始对刀、装卸工件、更换刀具，在加工过程中， 主 要是观察和监督车床运行。但是，由于数控车床的技术含量高，操作者的脑力劳动相 应提高。 （2） 加工零件精度高、 质量稳定。 数控车床的定位精度和重复定位精度都很高， 较容易保证一批零件尺寸的一致性，只要工艺设计和程序正确合理，加之精心操作， 就可以保证零件获得较高的加工精度，也便于对加工过程实行质量控制。 （3） 生产效率高。数控车床加工是能再一次装夹中加工多个加工表面，一般只 检测首件，所以可以省区普通车床加工时的不少中间工序，如划线、尺寸检测等，减 少了辅助时间，而且由于数控加工出的零件质量稳定，为后续工序带来方便，其综合 效率明显提高。 （4） 便于新产品研制和改型。数控加工一般不需要很多复杂的工艺装备，通过 编制加工程序就可把形状复杂和精度要求较高的零件加工出来，当产品改型，更改设 计时，只要改变程序，而不需要重新设计工装。所以，数控加工能大大缩短产品研制 周期，为新产品的研制开发、产品的改进、改型提供了捷径。 （5） 可向更高级的制造系统发展。数控车床及其加工技术是计算机辅助制造的 基础。
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图 1 ck6136 数控卧式车床
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2.1 主传动的组成部分
主传动由动力源、变速装置及执行元件（如主轴、刀架、工作台等）部分组成。 主传动系统属于外联系传动链。 主传动包括动力源（电动机） 、变速装置、定比传动机构、主轴组件、操纵机构等 十部分组成。
2.1.1 动力源
电动机或液压马达，它给执行件提供动力，并使其获得一定的运动速度和方向。 2.1.2 定比传动机构 具有固定传动比的传动机构，用来实现降速、升速或运动联接，本设计中采用齿 轮和带传动。 2.1.3 变速装置 传递动力、运动以及变换运动速度的装置，本设计中采用两个滑移齿轮变速组和 一个背轮机构使主轴获得 18 级转速。 2.1.4 主轴组件 机床的执行件之一，它由主轴支承和安装在主轴上的传动件等组成， 2.1.5 开停装置 用来实现机床的启动和停止的机构，本设计中采用直接开停电动机来实现主轴的 启动和停止。 2.1.6 制动装置 用来控制主轴迅速停止转动的装置，以减少辅助时间。本设计中采用电磁式制动 器。 2.1.7 换向装置 用来变换机床主轴的旋转方向的装置。本设计中采用电动机直接换向。 2.1.8 操纵机构 控制机床主轴的开停、换向、变速及制动的机构。本设计中，开停、换向和制动 采用电控制；变速采用液压控制。 2.1.9 润滑与密封 为了保证主传动的正常工作和良好的使用寿命，必须有良好的润滑装置和可靠的 密封装置。本设计中采用箱外循环强制润滑，主轴组件采用迷宫式密封。 2.1.10 箱体 上述个机构和装置都装在箱体中，并应保证其相互位置的准确性。本设计中采用 灰铁铸造箱体。
2.3 机床参数的拟定
2.3.1 主参数的拟定 机床设计的初始，首先需要确定有关参数，它们是传动设计和结构设计的 依据，影响到产品是否能满足所需要的功能要求。 机床主参数直接反映机床的加工能力、特性，决定和影响其它基本参数的数值， 如车床的最大加工直径 D。 机床基本参数是一些与加工工件尺寸、机床结构、运动和动力特性有关的数， 可归纳为：尺寸参数、运动参数和动力参数。 在拟定参数时，还要考虑机床发展趋势的要求，与国内外同类型机床的对比 等，使拟定的参数 能满足机床在经济合理的原则下，最大限度地适应各种不同的工 艺要求。 设计题目中已直接给出 CK6136 数控车床的主参数： 最大工件回转直径 D=360 ㎜ 刀架上最大工件回转直径 D1=180 ㎜
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2.1.11 刀架 数控机床中为了实现对刀架的自动控制，采用制动转位刀架。
2.2 机床主要部件及其运动方式的选定
2.2.1 主运动的实现 根据设计要求，本设计采用分离式主传动系统，包括变速箱、主轴箱两部分。其 中，变速箱与电动机至于机座内，主轴箱与变速箱采用带传动连接。所有的变速都采 用液压操作。 2.2.2 进给运动的实现 本次所设计的机床进给运动均由单片机进行数字控制，因此在 X、Y 方向上，进 给运动均采用滚珠丝杠螺母副，其动力由步进电机通过齿轮传递。齿轮的消隙采用偏 心环调整。 2.2.3 数字控制的实现 采用单片机控制，各个控制按扭均安装在控制台上，而控制台摆放在易操作的位 置，这一点须根据实际情况而定。 2.2.4 机床其它零部件的选择 考虑到生产效率以及生产的经济性，机床附件如油管、行程开关等，以及标准件 如滚珠丝杠、轴承等均选择外购形式。
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选取最大工件长度 L=1000 ㎜ 主轴通孔直径 d=36 ㎜ 主轴头号： （JB2521-79）5 号 2.3.2 拟定基本参数的步骤和方法 （1） 极限切削速度 Vmax、Vmin 根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑：工序种类、工艺要求、刀具 和工件材料等因素。允许的切削速度极限参考值如下：
参考文献 .............................................................. 48 致 谢 ................................................................ 49 附 录 ................................................................ 50
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2 总体方案设计
机床工业是机器制造业的重要部门，肩负着为农业、工业、科学技术和国防现代 化提供技术装备的任务，是使现代化工业生产具有高生产率和先进的技术经济指标的 保证。设计机床的目标就是选用技术先进。经济效果显著的最佳可行方案，以获得高 的经济效益和社会效益。 我国是一个机床拥有量大、 大部分机床役龄长、数控化程度不高的发展中国家。 因此，从事机床设计的人员，应不断地把经过实践检验的新理论、新技术、新方法应 用到设计中，做到既要技术先进、经济效益好、效率高。要不断的吸收国外的成功经 验，做到既要符合我国国情，又要赶超国际水平。要不断的开拓创新，设计和制造出 更多的生产率高、静态动态性能好、结构简单、使用方便、维修容易、造型美观、耗 能少、成本低的现代化机床。设计本着以上原则进行，尽量向低成本、高效率、简化 特点分析 ............................................... 1 1.1 数控车床的优点 .................................................. 2 1.2 数控车床加工特点 ................................................ 2 1.3 适合数控车床加工的零件 .......................................... 3 2 总体方案设计 ......................................................... 4 2.1 主传动的组成部分 ................................................ 5 2.2 机床主要部件及其运动方式的选定 .................................. 6 2.3 机床参数的拟定 .................................................. 6 2.4 各组成部件的特性与所应达到的要求 ................................ 9 3 机床主传动设计 ...................................................... 11 3.1 主要技术参数的确定 ............................................. 11 3.2 电动机的选择 ................................................... 19 3.3 齿轮传动的设计计算 ............................................. 20 3.4 轴的设计计算 ................................................... 22 4 横向进给系统的设计计算 .............................................. 34 4.1 滚珠丝杠螺母副的选择计算 ....................................... 34 4.2 步进电机的选择 ................................................. 38 5.1 绘制控制系统结构框图 ........................................... 41 5.2 选择中央处理单元（CPU）的类型 .................................. 42 5.3 存储器扩展电路设计 ............................................. 42 5.４ I/O 接口电路及辅助电路设计 ................................... 43