數(shù)控銑床的主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計.doc

常州工學(xué)院（成人教育） 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）題 目 數(shù)控銑床的主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計 副標(biāo)題 性 質(zhì)： 畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)論文學(xué)生姓名 年 級 教 學(xué) 點 專 業(yè) 指導(dǎo)教師 評定成績 常州工學(xué)院大專（脫產(chǎn)）畢業(yè)設(shè)計開題報告書 題 目數(shù)控銑床的主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計姓 名學(xué) 號專 業(yè)指導(dǎo)教師職 稱 20* 年 5 月 科學(xué)依據(jù)（包括課題的科學(xué)意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應(yīng)用前景等） 數(shù)控機(jī)床是機(jī)、電、液、氣、光，高度一體的產(chǎn)品。要實現(xiàn)對機(jī)床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對運動以及用工藝信息來描述機(jī)床加工必須具備的一些工藝參數(shù)。例如，進(jìn)給速度，主軸轉(zhuǎn)速，主軸正反轉(zhuǎn)，換刀，冷卻液的開關(guān)等。這些信息按一定的格式形成加工文件存放在信息載體上，然后由機(jī)床上數(shù)控系統(tǒng)讀入，通過對其譯碼，從而使機(jī)床動作和加工零件。在機(jī)械加工工業(yè)中大批量零件的生產(chǎn)宜采用專用機(jī)床或自動化生產(chǎn)線。對于小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中產(chǎn)品品種的變換頻繁批量小，加工方法的區(qū)別大，宜采用數(shù)控機(jī)床。隨零件復(fù)雜程序和零件批量的變化，通用機(jī)床，普通機(jī)床和數(shù)控機(jī)床的動用情況。當(dāng)零件不太復(fù)雜，生產(chǎn)批量較小時，宜采用通用機(jī)床；當(dāng)生產(chǎn)批量大時宜采用專用機(jī)床；而當(dāng)零件復(fù)雜程度較高時，宜采用數(shù)控機(jī)床。這是由數(shù)控機(jī)床的特點決定的。數(shù)控機(jī)床加工零件的適應(yīng)性，靈活性好，能完成很多普通機(jī)床難以勝任，或者根本不可能加工出來的復(fù)雜型面的零件，這是由于數(shù)控機(jī)床具有多坐標(biāo)軸聯(lián)動功能，并可按零件加工的要求變換加工程序。因此，數(shù)控機(jī)床在航空航天等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。、 數(shù)控機(jī)床可以獲得較高的加工精度，加工質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控機(jī)床的傳動件，特別是滾珠絲杠精度很高。機(jī)床導(dǎo)軌采用滾動導(dǎo)軌或粘接有摩擦系數(shù)很小的合成塑料，因而減少了摩擦阻力，消除了低速爬行。閉環(huán)、半閉環(huán)伺復(fù)系統(tǒng)，裝有精度很高的位置檢測元件，并隨時把位置誤差反饋給控制系統(tǒng)，使之能夠及時進(jìn)行誤差校正。數(shù)控機(jī)床的一切操作都是由程序裝配的，沒有人為干擾，因而加工質(zhì)量穩(wěn)定。、 具有較高的生產(chǎn)率，切削速度高，空行程的速度達(dá)mm以上，再因輔助時間很短。目前，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床正發(fā)展迅速，正朝以下幾個趨勢發(fā)展：1、具有先進(jìn)的自檢能力使之長期可靠的工作。在現(xiàn)在機(jī)床上裝有多種監(jiān)控、檢測裝置，從而提高了機(jī)床的綜合性能。2、向高速，高精度發(fā)展。新型的數(shù)控系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)，有很高的分辨率和進(jìn)給速度。具有更高的生產(chǎn)率和利用率3、單元模塊化。數(shù)控機(jī)床的部件有專門生產(chǎn)廠家供貨。不僅可提高產(chǎn)品質(zhì)量，也大大的縮短了機(jī)床的生產(chǎn)周期。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，對我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著巨大的作用，特別是對我國要機(jī)械制造工業(yè)的現(xiàn)代化起到至關(guān)重要的作用。課題來源互聯(lián)網(wǎng)。研究內(nèi)容 1主傳動系統(tǒng)設(shè)計 2數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)的配置方式 3主軸電動機(jī)的選取 4同步帶傳動設(shè)計與計算 5主軸組件的設(shè)計 6主軸軸承的選擇 7聯(lián)接鍵的選擇和碟形彈簧的選擇與計算 8螺釘聯(lián)接的設(shè)計 9液壓缸的設(shè)計 10潤滑與密封件設(shè)計擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析按照設(shè)計任務(wù)，根據(jù)調(diào)查研究所提供的權(quán)據(jù)和有關(guān)技術(shù)資料，進(jìn)行以下工作：進(jìn)行數(shù)據(jù)計算、繪制有關(guān)圖紙（“三圖一卡”、部件總圖、裝配圖等），編寫技術(shù)文件等。其基本內(nèi)容如下： 1）繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖。 2）部件裝配圖設(shè)計。 3）按規(guī)定格式編制設(shè)計計算說明書。研究計劃及預(yù)期成果設(shè)計一臺簡易的數(shù)控試驗銑床的主軸箱，包括主軸調(diào)速和換刀裝置的結(jié)構(gòu)，通過CAD軟件畫出所有零件工程圖以及零件圖，并編寫畢業(yè)論文。需要完成的工作：1、銑床主軸箱裝配圖一張（A0）； 2、換刀裝置液壓原理圖一張（A2）； 3、零件圖五張（A2）； 4、外文翻譯一份（3000字，與設(shè)計內(nèi)容相關(guān)）5、畢業(yè)設(shè)計說明書一份（1500020000字）特色或創(chuàng)新之處 數(shù)控機(jī)床的主軸部件、變速箱立柱、工作臺、刀架等都可以模塊化生產(chǎn)，有專門生產(chǎn)廠家供貨。不僅可提高產(chǎn)品質(zhì)量，也大大的縮短了機(jī)床的生產(chǎn)周期。結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便。已具備的條件和尚需解決的問題通過帶傳動的主傳動主要應(yīng)用在中小數(shù)控機(jī)床上，可以避免齒輪傳動時引起的振動和噪聲，同步帶是一種綜合了帶傳動，鏈傳動優(yōu)點的新型傳動。帶的工作面及帶輪外圓上均制成齒形，通過帶輪與輪齒相嵌合，做無滑動的嚙合傳動。帶內(nèi)采用了承載后無彈性伸長的材料作強(qiáng)力層，以保持帶的節(jié)距不變，使主動，從動帶輪可做無相對滑動的同步傳動。與一般帶傳動相比，同步帶傳動具有以下優(yōu)點：滑動，傳動比準(zhǔn)確；傳動效率高，可達(dá)98%以上；傳動平穩(wěn)可靠，噪聲小；使用范圍廣，速度要達(dá)到50m/s，速比可達(dá)10左右，傳動功率由幾瓦到數(shù)千瓦；修保養(yǎng)方便，不需要潤等。已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)的齒輪傳動。 但是同步帶也有不足之處，其安裝時中心距要求嚴(yán)格，帶與帶輪制造工藝較復(fù)雜，成本高。指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名：年 月 日教研室（學(xué)科組、研究所）意見 教研室主任簽名： 年 月 日院系意見 主管領(lǐng)導(dǎo)簽名： 年 月 日常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）評審表（理、工、農(nóng)類）畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 學(xué)號 類別：設(shè)計（ ）、論文（ ） 工作量：（折合零號）圖紙： 張；說明書： 頁一、 指導(dǎo)教師意見：1、評分（占總成績的30%）設(shè)計評分欄論文評分欄序評分標(biāo)準(zhǔn)分值得分序評分標(biāo)準(zhǔn)分值得分1設(shè)計過程中分析、解決問題能力的表現(xiàn)151論文過程中分析、解決問題能力的表現(xiàn)152設(shè)計方案的合理性、新穎性252研究方案制定的合理性、新穎性253設(shè)計過程中的獨立性153課題研究動手能力及獨立性154設(shè)計計算的準(zhǔn)確性、圖紙數(shù)量、質(zhì)量304研究結(jié)果的準(zhǔn)確性305設(shè)計整個過程的工作態(tài)度155整個過程的工作態(tài)度152、評語 評分： 分 指導(dǎo)教師： 年 月 日二、 評閱教師意見：1、評分（占總成績的30%）設(shè)計評分欄論文評分欄序評分標(biāo)準(zhǔn)分值得分序評分標(biāo)準(zhǔn)分值得分1設(shè)計方案、工藝條件論證151論文指導(dǎo)思想與實驗方案制定152設(shè)計計算的準(zhǔn)確性、圖紙數(shù)量及質(zhì)量352論文質(zhì)量（包括論據(jù)的充分性、數(shù)據(jù)的可靠性與正確性）353設(shè)計合理、有創(chuàng)新353論文有創(chuàng)見、有突破、具有一定成果354設(shè)計說明書的結(jié)構(gòu)、文字表達(dá)及書面情況154論文結(jié)構(gòu)、文字表達(dá)及書寫情況152、評語 評分： 分 評閱教師： 年 月 日 三、 答辯小組意見：1、答辯記錄：2、評分（占總成績的40%）： （畢業(yè)答辯評分記錄表由院系歸檔備查） 評分： 分 答辯負(fù)責(zé)人： 年 月 日 答辯小組成員簽名： 3、總成績： 分； 折合五級制： 四 、答辯委員會意見 答辯委員會主任委員簽名： 年 月 日 緒論數(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控（Numerical Control）。它是利用數(shù)字化信息對機(jī)床運動及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。用數(shù)控技術(shù)實施加工控制的機(jī)床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床稱為數(shù)控機(jī)床（NC）。數(shù)控技術(shù)包括：數(shù)控裝置，可編程控制器，主軸驅(qū)動及進(jìn)給裝置等部分。數(shù)控機(jī)床是機(jī)、電、液、氣、光，高度一體的產(chǎn)品。要實現(xiàn)對機(jī)床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對運動以及用工藝信息來描述機(jī)床加工必須具備的一些工藝參數(shù)。例如，進(jìn)給速度，主軸轉(zhuǎn)速，主軸正反轉(zhuǎn)，換刀，冷卻液的開關(guān)等。這些信息按一定的格式形成加工文件存放在信息載體上，然后由機(jī)床上數(shù)控系統(tǒng)讀入，通過對其譯碼，從而使機(jī)床動作和加工零件。在機(jī)械加工工業(yè)中大批量零件的生產(chǎn)宜采用專用機(jī)床或自動化生產(chǎn)線。當(dāng)零件不太復(fù)雜，生產(chǎn)批量較小時，宜采用通用機(jī)床；當(dāng)生產(chǎn)批量大時宜采用專用機(jī)床；而當(dāng)零件復(fù)雜程度較高時，宜采用數(shù)控機(jī)床。這是由數(shù)控機(jī)床的特點決定的。數(shù)控機(jī)床能完成很多普通機(jī)床難以勝任，或者根本不可能加工出來的復(fù)雜型面的零件，這是由于數(shù)控機(jī)床具有多坐標(biāo)軸聯(lián)動功能，并可按零件加工的要求變換加工程序。因此，數(shù)控機(jī)床在航空航天等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用?？貦C(jī)床可以獲得較高的加工精度，加工質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控機(jī)床的傳動件，特別是滾珠絲杠精度很高。機(jī)床導(dǎo)軌采用滾動導(dǎo)軌或粘接有摩擦系數(shù)很小的合成塑料，因而減少了摩擦阻力，消除了低速爬行。閉環(huán)、半閉環(huán)伺復(fù)系統(tǒng)，裝有精度很高的位置檢測元件，并隨時把位置誤差反饋給控制系統(tǒng)，使之能夠及時進(jìn)行誤差校正。數(shù)控機(jī)床的一切操作都是由程序裝配的，沒有人為干擾，因而加工質(zhì)量穩(wěn)定。有較高的生產(chǎn)率，切削速度高，空行程的速度可達(dá) mm以上，再因輔助時間很短。目前，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床正發(fā)展迅速，正朝以下幾個趨勢發(fā)展：1、具有先進(jìn)的自檢能力使之長期可靠的工作。在現(xiàn)在機(jī)床上裝有多種監(jiān)控、檢測裝置，從而提高了機(jī)床的綜合性能。2、向高速，高精度發(fā)展。新型的數(shù)控系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)，有很高的分辨率和進(jìn)給速度，達(dá)到了.m（m/min ），m（m/min），甚至達(dá).m（mm/min）。更高的生產(chǎn)率和利用率3、單元模塊化。數(shù)控機(jī)床的主軸部件、變速箱立柱、工作臺、刀架等都可以模塊化生產(chǎn)，有專門生產(chǎn)廠家供貨。不僅可提高產(chǎn)品質(zhì)量，也大大的縮短了機(jī)床的生產(chǎn)周期。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，對我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著巨大的作用，特別是對我國要機(jī)械制造工業(yè)的現(xiàn)代化起到至關(guān)重要的作用。為此，我們要加大數(shù)控機(jī)床的研究和探討，把三坐標(biāo)銑床主軸設(shè)計作為我的畢業(yè)設(shè)計，也是對我大專期間學(xué)習(xí)成果的一次全方位的檢驗。摘要數(shù)字控制是近代發(fā)展起來的一種自動化控制技術(shù)是用數(shù)字化信號對機(jī)床運動極其加工過程進(jìn)行控制的一種方法,隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)是一個國家機(jī)械工業(yè)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)控機(jī)床是裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床。該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號碼，或其他符號編碼指令規(guī)定的程序。數(shù)控機(jī)床是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，起技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：（1）機(jī)械制造技術(shù)（2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；（3）自動控制技術(shù)；（4）伺服驅(qū)動技術(shù)；（5）傳感技術(shù)；(6軟件技術(shù)等。計算機(jī)對傳統(tǒng)機(jī)械業(yè)的滲透，完全改變了制造業(yè)。制造業(yè)不但成為工業(yè)化的象征，而且由于信息技術(shù)的滲透，使制造業(yè)猶如朝陽產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展天地。數(shù)控機(jī)床就是將加工過程所需的各種步驟以及刀具與工件之間的相對位移量都是用數(shù)字化的代碼來表示。通過控制介質(zhì)數(shù)字信息送入專用區(qū)域通用的計算機(jī)。計算機(jī)對輸入的信息進(jìn)行處理，發(fā)出各種指令來控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使機(jī)床自動加工出所需要的工件。關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計；數(shù)控三坐標(biāo)銑床；主軸；數(shù)控系統(tǒng)。謝謝朋友對我文章的賞識，充值后就可以下載說明書，我這里還有一個壓縮包，里面有相應(yīng)的word說明書和CAD圖紙及答辯ppt。下載后請留上你的郵箱號或QQ號或給我的QQ留言：1459919609。我可以將壓縮包送給你。歡迎朋友下次光臨！目錄緒論.1摘要.2第1章 主傳動系統(tǒng)設(shè)計概述.3第2章 數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)的配置方式.4第3章 主軸電動機(jī)的選取.5第4章 同步帶傳動設(shè)計與計算.64.1、同步材料選擇.64.2、同步帶參數(shù)的計算.64.2.1、模數(shù)的選取.64.2.2、小帶輪齒數(shù).64.2.3、同步帶節(jié)距.64.2.4、節(jié)圓直徑.74.2.5、大帶輪齒數(shù).74.2.6、大帶輪直徑.74.2.7、帶的速度.74.2.8、定中心距.74.2.9、帶的節(jié)線長度.74.2.10、計算中心距.74.2.11、帶輪與帶的嚙合齒數(shù).84.2.12、帶寬.84.2.13、作用在軸上的力.84.2.14、小帶輪的最小包角.84.2.15、帶輪寬度.8第5章 主軸組件的設(shè)計.95.1、主軸組件的設(shè)計要求.95.1.1、回轉(zhuǎn)精度.95.1.2、主軸剛度.95.1.3、主軸的抗振性.105.1.4、主軸溫升.105.1.5、主軸耐磨性.105.1.6、提高主軸組件抗振性的措施.105.2、減少主軸組件熱變形的措施.105.3、主軸材料的選擇及尺寸、參數(shù)的計算.115.4、主軸轉(zhuǎn)動裝置箱體的作用.135.5、主軸箱體的截面形狀和壁厚的計算.15第6章 主軸軸承的選擇.156.1、軸承的選擇和軸承的精度.156.2、軸承預(yù)緊力的要求.156.3、主軸軸承的潤滑與密封.166.4、選取軸承求.166.5、軸承壽命校核.186.6、軸承座孔的設(shè)計要求.19第7章 聯(lián)接鍵的選擇碟形彈簧的選擇與計算.207.1、碟形彈簧的特點.207.2、碟形彈簧材料及熱處理厚度和脫碳.217.3、碟形彈簧的強(qiáng)壓處理.217.4、表面強(qiáng)化處理和防腐處理.21第8章 螺釘聯(lián)接的設(shè)計.238.1、根據(jù)設(shè)計要求計算.238.2、螺釘?shù)膹?qiáng)度計算與校核.23第9章 液壓缸的設(shè)計.249.1.液壓壓缸安裝應(yīng)注意的問題.249.2.壓缸各部分的結(jié)構(gòu)及主要尺寸的確定.249.3.強(qiáng)度校核.25第10章 潤滑與密封件設(shè)計2610.1、封件的作用及其意義.2610.2、密封的分類及密封件的材料要求.2610.3、防塵圈的設(shè)計要求.27結(jié)論.28致謝. .29參考文獻(xiàn). .30第1章 主傳動系統(tǒng)設(shè)計概述數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)包括主軸電動機(jī)，傳動系統(tǒng)和主軸組件。與普通機(jī)床的主傳動系統(tǒng)相比數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)上比較簡單，這是因為變速功能全部或大部分由主軸電動機(jī)的無級調(diào)速來承擔(dān)。省去了繁雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，還有一些數(shù)控機(jī)床設(shè)計中還存在二級或三級齒輪變速機(jī)構(gòu)用以擴(kuò)大主軸電動機(jī)無級變速的范圍。對主傳動系統(tǒng)的要求:范圍： 各種不同的機(jī)床對調(diào)速范圍的要求不同，多用途，通用性比較大的機(jī)床，要求主軸的調(diào)速范圍大，不但有低速大轉(zhuǎn)距的功能，而且還要有比較高的速度。熱變形：電動機(jī)、主軸及傳動件都有熱源。降低溫升，減少熱變形是對主傳動系統(tǒng)要求的重要指標(biāo)。旋轉(zhuǎn)精度和運動精度：主軸的旋轉(zhuǎn)精度:是指裝配后，在無載荷，低速轉(zhuǎn)動條件下，測量主軸前端和300mm處的徑向和軸向跳動值。主軸在以工作速度旋轉(zhuǎn)時，測量上述兩項精度稱為運動精度。數(shù)控機(jī)床要求有較高的旋轉(zhuǎn)精度和運動精度。主軸的靜剛度和抗振性；由于數(shù)控機(jī)床的加工精度比較高，主軸的轉(zhuǎn)速又很高。因此，主軸組件的質(zhì)量分布是否均勻以及主軸組件的阻尼等，對主軸組件的靜剛度和抗振性都會產(chǎn)生影響。主軸組件的耐磨性； 主軸組件必須有足夠的耐磨性，使之能夠長期保持要求的準(zhǔn)確精度。凡是有機(jī)械摩擦的部位，軸承，錐孔等都要有足夠的硬度，軸承還應(yīng)具有良好的潤滑。第2章 數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)的配置方式數(shù)控銑床的主傳動系統(tǒng)要求有較大的調(diào)速范圍，以保證進(jìn)行加工時能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)效率、加工精度和表面質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動進(jìn)行的，因此機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動操作的要求。大多數(shù)的數(shù)控銑床是用無級變速系統(tǒng)控制的。數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主要有以下三種配置方式：帶有變速齒輪的主傳動這種配置方式在大中型數(shù)控機(jī)床中采用比較普遍。它通過少數(shù)幾對齒輪進(jìn)行降速，使之能夠分段變速，確保低速時擁有足夠的扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性。但也有一部分小型數(shù)控機(jī)床也采用這種傳動方式，以獲得強(qiáng)力切削時所需要的扭矩。通過帶傳動的主傳動主要應(yīng)用在中小數(shù)控機(jī)床上，可以避免齒輪傳動時引起的振動和噪聲，但它只能適用于低扭矩特性要求的主軸。同步帶有多楔帶，齒形帶，圓弧帶等，是一種綜合了帶傳動和鏈傳動優(yōu)點的新型傳動。帶的工作面及帶輪外圓上均制成齒形，通過帶輪與輪齒相嵌合，做無滑動的嚙合傳動。帶內(nèi)采用了承載后無彈性伸長的材料作強(qiáng)力層，以保持帶的節(jié)距不變，使主動和從動帶輪可做無相對滑動的同步傳動。與一般帶傳動相比，同步帶傳動具有以下優(yōu)點：1.無滑動，傳動比準(zhǔn)確。2.傳動效率高，可達(dá)98%以上。3.傳動平穩(wěn)可靠，噪聲小。4.使用范圍廣，速度要達(dá)到50m/s，速比可達(dá)10左右，傳動功率由幾瓦到數(shù)千瓦。5.修保養(yǎng)方便，不需要潤滑。但是同步帶也有不足之處，其安裝時中心距要求嚴(yán)格，帶與帶輪制造工藝較復(fù)雜，成本高。由調(diào)速電動機(jī)直接驅(qū)動的主傳動：這種主傳動方式大大簡化了主軸箱與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度。但主軸輸出扭矩小，電動機(jī)轉(zhuǎn)動時發(fā)出的熱量對主軸的精度影響比較大。在低于額定轉(zhuǎn)速時為恒轉(zhuǎn)矩輸出，高于額定轉(zhuǎn)矩時為恒功率輸出。使用這種電動機(jī)可實現(xiàn)電氣定向。我們把機(jī)床主軸驅(qū)動與一般工業(yè)的驅(qū)動相比較，便可知機(jī)床要求其驅(qū)動系統(tǒng)有較高的速度精度和動態(tài)剛度，而且要求具有能連續(xù)輸出的高轉(zhuǎn)距能力和非常寬的恒功率運動范圍。隨著功率電子，計算機(jī)技術(shù)，控制理論，新材料和電動機(jī)設(shè)計的進(jìn)一步發(fā)展和完善，矢量控制交流主軸電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的性能已經(jīng)達(dá)到甚至超過了直流電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)正在逐步取代直流系統(tǒng)。第3章 主軸電動機(jī)的選取正確選擇電動機(jī)的類型、型號及容量是機(jī)床設(shè)計的重要問題之一，它直接影響著機(jī)床的結(jié)構(gòu)和壽命，選擇時要根據(jù)機(jī)床的功能要求，所設(shè)計的結(jié)構(gòu)，工作狀況等全面考慮，然后選擇適宜的結(jié)構(gòu)型式及容量。 圖3-1主軸電動機(jī)電動機(jī)功率的選擇：工作機(jī)所需的有效功率為：Pw=Fv/1000=17.5kw,為了計算電動機(jī)所需的功率，先要確定從電動機(jī)到工作部件的總效率，設(shè)1、2、分別為同步帶輪和同步帶的傳動效率，查表所得1和2都等于0.97。則傳動的總效率為=12=0.94， 所以電動機(jī)所需的功率為Pd=Pw/=18.5KW電動機(jī)傳速的選擇:此次設(shè)計要求電動機(jī)必須有額定轉(zhuǎn)速1500r/min,最高轉(zhuǎn)速必須達(dá)到4000r/min.電動機(jī)型號的選?。焊鶕?jù)設(shè)計要求，本次設(shè)計中選取蘭州電機(jī)廠生產(chǎn)的1PH5167-4CF4型號交流主軸電動機(jī)。其主要參數(shù)如下表：額定轉(zhuǎn)速（r/min）最高轉(zhuǎn)速(r/min)額定轉(zhuǎn)矩慣性矩(N.M)電機(jī)功率(KW)恒功率范70.04618.51:90表3-1第第4章 同步帶傳動設(shè)計與計算同步帶傳動，綜合了帶、鏈和齒輪傳動的優(yōu)點，帶的工作面呈齒形,與帶輪的的齒槽作嚙合傳動，使主、從帶輪間作無滑差的同步運動，其特點是傳動比準(zhǔn)確，對軸作用力小，結(jié)構(gòu) 緊湊，耐油耐磨損，抗老化性能好，傳動效率可達(dá)99.5%，傳動功率從幾瓦到數(shù)百千瓦，傳動比可達(dá)10，線速度可達(dá)40m/s以上。此次設(shè)計選用梯形同步帶，它靠齒嚙合傳動，速比準(zhǔn)確，傳動效率高，初張緊力最小，軸承承受壓力最小，瞬時速度均勻，單位質(zhì)量傳遞的功率最大，與鏈和齒輪傳動相比，噪聲小，不需要潤滑，傳動比、線速度范圍大，傳遞功率大，而沖擊振動較好，維修簡單，經(jīng)濟(jì)。廣泛用于各種機(jī)械傳動中。4.1、材料選擇：根據(jù)設(shè)計要求，選用聚氨酯同步帶，由帶背、帶齒、抗拉層三部分組成。帶背和帶齒材料為聚氨酯，抗拉層采用鋼絲繩，適用于中小功率的高速運轉(zhuǎn)部分。4.2、參數(shù)計算：設(shè)計計算的內(nèi)容主要是：齒形帶的模數(shù)、齒數(shù)、和寬度的結(jié)構(gòu)和尺寸，傳動中心距，作用在軸上載荷以及結(jié)構(gòu)設(shè)計。4.2.1、模數(shù)的選取：模數(shù)主要根據(jù)齒形帶所傳遞的計算功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1確定的，通過查現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床表4-33查得Pd=KA*P, 式中P傳動功率表4-1載荷性質(zhì)一天運轉(zhuǎn)時間/h10101616以上載荷平穩(wěn)1.01.11.2載荷變化小1.21.41.6載荷變化大1.41.72.0選取KA=1.7，所以PC=5.51.7=9.35KW由齒形帶模數(shù)選用圖可選m=44.2.2、小帶輪齒數(shù)Z1:由機(jī)械傳動裝置設(shè)計手冊表8-38 得Zmin=22,所以取Z1=244.2.3、同步帶節(jié)距Pb:由PD=9.35KW n1=1500r/min, 查表選取節(jié)距Pb=12.566mm, 齒形角2=40。齒根厚S=5.75mm。齒頂厚St=4mm, 齒高h(yuǎn)g=ht+e=2.4+2.7=5.1mm, 齒根圓半徑Rr=齒頂圓半徑Ra=0.40mm, 帶高h(yuǎn)s=4.4mm, 節(jié)頂距=1.000mm, 帶bs=3540mm.4.2.4、節(jié)圓直徑d1:d1=96 4.2.5、大帶輪齒數(shù)z2與直徑：z2=iz1=364.2.6、大帶輪直徑d2=id1=1.596=1444.2.7、帶的速度V:V=7.536， (式4-1)由表查得Vmax=3540 VVmax 所以合格。4.2.8、定中心距a0: 5(d1+d2) a02(d1+d2)所以：0.7（96+144）a02(96+144)則有168a0480 初選a0=3004.2.9、帶的節(jié)線長度Lp以及齒數(shù)Zb：Lp0=2a0+(d1+d2)+=2300+240+=978.72 （式4-2）查表選取Lp=1005 Zb=804.2.10、計算中心距a（采用中心距可調(diào)）aa0+=300+ （式4-3） 選取a=314 4.2.11、帶輪與帶的嚙合齒數(shù)Zm：Zm=11.82 取Zm=12 （式4-4）因為當(dāng)m2時，Zm應(yīng)不小于6 ，所以計算的Zm滿足條件。4.2.12、帶寬bs: bs 查表取Kz=1.20, Fa=20N/mm （式4-5）Fc=mbV2=4.810-3 7.5362=0.273所以 bs選取bs=404.2.13、作用與軸上的力Fr：Fr= （式4-6）4.2.14、小帶輪最小包角：180-60（d2-d1）/a=180。-60。（144-96）/314=170.8。5.2.15、帶輪寬度bf, bf1, bf2 bf=bs+(1.53)=41.543bf1=bs+(67)=4647bf2=bs+(35)=4345第5章 主軸組件的設(shè)計主軸組件主要包括：主軸、主軸支撐和安裝在主軸上的傳動件、密封件等，因為主軸帶動工件或刀具直接參加工件表面形成運動，所以它的工作性能對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率產(chǎn)生直接影響，是機(jī)床最重要的部件之一。5.1.主軸組件的設(shè)計要求：主要體現(xiàn)在如下方面：5.1.1回轉(zhuǎn)精度： 主軸組件的回轉(zhuǎn)精度,是指主軸的回轉(zhuǎn)精度。當(dāng)主軸做回轉(zhuǎn)運動時，線速度為零的點的連線稱為主軸的得回轉(zhuǎn)中心線?；剞D(zhuǎn)中心線的空間位置，每一瞬間都是變化的，這些瞬間回轉(zhuǎn)中心線的平均空單位轉(zhuǎn)移不為理想回轉(zhuǎn)中心線。瞬時回轉(zhuǎn)中心線相對于理想回轉(zhuǎn)中心線在空間位置的距離，就是主軸的回轉(zhuǎn)誤差，而回轉(zhuǎn)誤差的范圍，就是主軸的回轉(zhuǎn)精度。純徑轉(zhuǎn)誤差、角度誤差和軸向誤差，它們很少單獨存在。當(dāng)徑向誤差和角度誤差同時存在構(gòu)成徑向跳動，而軸向誤差和角度誤差同時存在構(gòu)成端面跳動。由于主軸的回轉(zhuǎn)誤差一般都是一個空間旋轉(zhuǎn)矢量，它并不是在所有的情況下都表示為被加工工件所得的加工形狀。主軸回轉(zhuǎn)精度的測量，一般分為三種靜態(tài)測量、動態(tài)測量和間接測量。目前我國在生產(chǎn)中沿著傳統(tǒng)的靜態(tài)測量法，用一個精密的檢測棒插入主軸錐孔中千分表觸頭觸及檢測棒圓柱表面，以低速轉(zhuǎn)動主軸進(jìn)行測量。千分表最大和最小的讀數(shù)差既認(rèn)為是主軸的徑向回轉(zhuǎn)誤差。端面誤差一般以包括主軸所在平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系的垂直度，數(shù)據(jù)綜合表示。動態(tài)測量是用一標(biāo)準(zhǔn)球裝在主軸中心線上，與主軸中心線上，與主軸同時旋轉(zhuǎn)；在主軸同時旋轉(zhuǎn)；在工作臺上安裝兩個互成90度角的非接觸傳感器，通過儀器記錄回轉(zhuǎn)情況。間接測量是用小的切削量用小的切削量回工有色金屬試件，然后在圓度儀上測量試件的圓度來評價。出廠時，普通級加工中心的回轉(zhuǎn)精度用靜態(tài)測量法測量，當(dāng)L=300mm時允許誤差應(yīng)小于0.02。造成主軸回轉(zhuǎn)誤差的原因主要是由于主軸的結(jié)構(gòu)及其加工精度、主軸軸承的選用及剛度等，而主軸及其回轉(zhuǎn)零件的不平衡，在回轉(zhuǎn)時引起的激振力，也會造成主軸的回轉(zhuǎn)誤差。因此加工中心的主軸不平衡量要控制在0.4/s以下。5.1.2、主軸剛度：主軸組件的剛度是指受外力作用時，主軸組件抵抗變形的能力。通常抵以主軸前端產(chǎn)生單位位移時，在位移方向上所施加的作用力大小來表示。主軸組件的剛度越大，主軸受力的變形就越小。主軸組件的剛度不足，在切削力及其他力的作用下，主軸將產(chǎn)生較大的彈性變形，不僅影響工件的加工質(zhì)量，還會破壞齒輪、軸承的正常工作條件，使其加快磨損，降低精度。主軸部件的剛度與主軸結(jié)構(gòu)尺寸、支撐跨距、所選軸承類型及配置形勢、砂間隙的調(diào)整、主軸上傳動元件的位置等有關(guān)。5.1.3、主軸抗振性：主軸組件的抗振性是指切削加工時，主軸保持平穩(wěn)的運轉(zhuǎn)而不發(fā)生振動的能力。主軸組件抗振性及在必要時安裝阻尼（消振）器。另外，使主軸固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激振力的頻率。5.1.4、主軸溫升：主軸組件在運轉(zhuǎn)中，溫升過高會起兩方面的不良結(jié)果：一是主軸組件和箱體因熱膨脹而變形，主軸的回轉(zhuǎn)中心線和機(jī)床其他件的相對位置會有變化，直接影響加工精度；其次是軸承等元件會因溫度過高而改變已調(diào)好的間隙和破壞正常潤滑條件，影響軸承的正常工作。嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)生：“抱軸”。數(shù)控機(jī)床在解決溫升問題時，一般采用恒溫主軸箱。5.1.5、主軸的耐磨性：主軸組件必須有足夠的耐磨性，以便長期保持精度。主軸上易磨損的地方是刀具或工件的安裝部位以及移動式主軸的工作部位。為了提高耐磨性，主軸的上述部位應(yīng)該淬硬，或者經(jīng)過氮化處理，以提高硬度增加耐磨性。主軸軸承也需要有良好的潤滑，提高其耐磨性。以上這些要求，有的還是矛盾的，例如高剛度和高速，高速和高精度等，這就要具體問題具體分析，例如設(shè)計高效數(shù)控機(jī)床的主軸組件的主軸應(yīng)滿足高速和高剛度的要求；設(shè)計高精度數(shù)控機(jī)床時，主軸應(yīng)滿足高剛度、低溫升的要求。同時，主軸結(jié)構(gòu)要保證個部件定位可靠，工藝性能好等要求。5.1.6、提高主軸組件抗振性的措施：盡量縮短主軸前軸承結(jié)構(gòu)的長度， 適當(dāng)增大跨矩；盡量提高前軸承的剛度和阻尼；提高前軸承的精度，把推力軸承放在前支撐初可提高抗振性；對高速旋轉(zhuǎn)的零件作靜、動平衡，提高齒輪、主軸的制造精度都可適當(dāng)減少強(qiáng)迫振動源；對于非連續(xù)切削過程的銑削，滾削等加裝飛輪可減少振動；應(yīng)用阻尼器消耗振動能量是有效的措施；考慮系統(tǒng)的固有頻率，避免共振。5.2、減少主軸組件熱變形的措施：把熱源移至機(jī)床以外。改善主傳動的潤滑條件。如進(jìn)行箱外循環(huán)潤滑，用低粘度的潤滑油、油霧潤滑等，特別注意前軸承的潤滑情況。采用冷卻散熱裝置。例如用熱管冷卻減少機(jī)床各部位的溫差,進(jìn)行熱補償。如可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計采用一些自動補償?shù)难b置設(shè)法使熱變形朝不影響加工精度的方向發(fā)展。還可以在工藝上減少熱變形的影響。如先空運轉(zhuǎn)一段時間再加工。把粗、精加工分開等。5.3、主軸材料的選擇及尺寸、參數(shù)的計算：圖5-1主軸主軸是主軸組件的重要組成部分，它的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀、制造精度、材料、及其熱處理，對主軸組件的工作性能都有很大的影響。主軸結(jié)構(gòu)隨系統(tǒng)設(shè)計要求的不同而有各種形式。主軸的主要尺寸參數(shù)包括：主軸直徑、內(nèi)孔直徑、懸伸長度和支撐跨距。評價和考慮主軸的主要尺寸參數(shù)的依據(jù)使主軸的剛度、結(jié)構(gòu)工藝性和主軸組件的工藝適應(yīng)范圍。主軸直徑 主軸直徑越大，其剛度越高，但