買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要 摘要： 本課題研究的內(nèi)容是針對車銑復(fù)合加工機床 主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計。車銑復(fù)合加工集傳統(tǒng)銑削與車削加工技術(shù)于一身，可顯著提高機械加工效率、降低生產(chǎn)加工成本。所以車銑復(fù)合加工機床電主軸可以實現(xiàn)主軸的 C 軸功能，機床在加工時直接帶動零件作旋轉(zhuǎn)運動并與機床的 軸聯(lián)動，提高機床的生產(chǎn)率。本文采用文獻分析法、比較法的方法，進行車銑復(fù)合加工機床 主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計。車銑復(fù)合加工機床電主軸取消了齒輪與帶傳動，消除機械傳動，采用內(nèi)藏式電機 傳動 的方式。設(shè)計過程中采用角接觸軸 承，實現(xiàn)電主軸的高速、高精度性能。采用油氣潤滑的方式，使得電主軸成本變低，并且潤滑效好。采用油水的冷卻系統(tǒng)，使電主軸更加簡便，冷卻效果更好。本設(shè)計提高了機床的加工精度，實現(xiàn)機床的高速性能，可以實現(xiàn)車銑復(fù)合加工。 關(guān)鍵詞： 電主軸 車銑復(fù)合加工 高精度 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 業(yè)設(shè)計說明書（論文）英文摘要 28 he of is 28 In of So in of of or to In of 28 of of be 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 目 錄 前 言 . 1 第一章 緒 論 . 2 題的研究背景和意義 . 2 銑復(fù)合電主軸的概述 . 3 內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 . 4 題研究主要內(nèi)容 . 6 第二章 電主軸系統(tǒng)方案設(shè)計 . 7 銑復(fù)合加工中心主傳動系統(tǒng)的要求 . . 7 傳動系統(tǒng)的功能要求 . 7 傳動的動平衡要求 . 7 軸部件的組成及要求 . 8 傳動系統(tǒng)的主要參數(shù) . . 9 傳動功率 . 9 軸內(nèi)徑的確定 . 9 軸強度的計算 . 10 主軸檢測系統(tǒng)方案設(shè)計與確定 . . 12 銑復(fù)合加工中心對電主軸系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)精度的要求 . 12 軸準(zhǔn)停裝置的選擇 . . 14 主軸水溫控制系統(tǒng)的確定 . 14 第三章 電主軸組件設(shè)計和選用 . 16 主軸受力分析及主軸最佳支承計算 . 16 定主軸切削扭矩 . 17 軸的材料以及結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計 . 18 軸前后軸承壽命計算 . . 18 軸軸承的選用和配置方式 . 21 軸軸承間隙的調(diào)整和預(yù)緊 . 23 第 4 章 潤滑、密封和冷卻 . 25 軸軸承的潤滑 . 25 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 機的冷卻 . 26 軸的密封 . 26 第五章 技術(shù)經(jīng)濟分析 . 28 術(shù)經(jīng)濟分析的目的與意義 . 28 本材料分析 . 28 標(biāo)準(zhǔn)件 . 28 準(zhǔn)件 . 29 課題技術(shù)經(jīng)濟成本計算依據(jù) . 30 本計算依據(jù) . 30 題技術(shù)經(jīng)濟成本計算 . 31 第六章 結(jié) 論 . 33 致 謝 . 34 參 考 文 獻 . 35 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 前 言 本文是對車銑復(fù)合加工機床 主軸結(jié)構(gòu)進行設(shè)計和研究。作為復(fù)合加工技術(shù)的一種，銑車復(fù)合加工要求有很高的加工效率和加工精度。 車銑復(fù)合加工主要是使機床主軸實現(xiàn) c 軸功能，機床在加工時直接帶動零件作旋轉(zhuǎn)運動并與機床的 X 軸或與機床的 Z 軸聯(lián)動，實現(xiàn)插補，完成零件的銑削功能。車銑復(fù)合電主軸與傳統(tǒng)方式相比，車銑復(fù)合電主軸采用內(nèi)裝式電機，取消了齒輪傳動，皮帶傳動等中間傳動設(shè)備，實現(xiàn)機床的 “零傳動 ”1。車銑復(fù)合電主軸在高速下因熱而會產(chǎn)生故障，因此限制了車銑復(fù)合電主軸的有效應(yīng)用。 本車銑復(fù)合加工機床電主軸由于是內(nèi)置電動機 2，電機運轉(zhuǎn)的過程中所以會產(chǎn)生的熱量而且軸承轉(zhuǎn)動也會摩擦發(fā)熱，使得電主軸的發(fā)熱量很大，由此產(chǎn)生的很大熱變形大大導(dǎo)致車銑復(fù)合加工機床的加工精度降低的更多。因此對于車銑復(fù)合電主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來說，冷卻是主要方面，選擇良好的冷卻方式 極為重要。 本文首先從電主軸的電機的結(jié)構(gòu)方面進行歸納，比較系統(tǒng)的敘述了電主軸的設(shè)計理論。主要根據(jù)軸的主要參數(shù)選擇電機型號，主軸的剛度也影響電主軸的工作性能，在設(shè)計主軸部件過程中，需要考慮、傳動力、扭矩的作用，來決定主軸部件參數(shù)。主軸軸承的徑向剛度是隨著軸承預(yù)緊力的增加而增大，所以主軸剛度也會隨著主軸前軸承剛度的增加而明顯增大。在電主軸中，主軸前軸承對主軸的剛度影響是比較大的，所以軸承預(yù)緊力變大，主軸的剛度也明顯加大，但是主軸后軸承對主軸剛度的影響并不大 3。 本課題主要的研究方面主要還有選擇良好的支承跨距 。角接觸球軸承是電主軸選擇的最好選擇，并且選擇正確的主軸軸承配置方式，影響軸承壽命的主要原因主要是主軸的溫升，采用合適的控制溫升系統(tǒng)很關(guān)鍵。主軸的潤滑和密封的合理選擇也是電主軸的關(guān)鍵所在 4，為提高加工精度和降低電機的熱量則需要選擇良好的冷卻方式。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 第一章 緒 論 題的研究背景和意義 車銑復(fù)合加工技術(shù)是 20 世紀(jì) 80 年代工業(yè)歷史上發(fā)展起來的一種新型的數(shù)控加工技術(shù)，他是近代發(fā)展的主要標(biāo)志，標(biāo)志著現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的飛躍性發(fā)展，并成為 20 世紀(jì) 90 年代各個國家想整設(shè)計研究和發(fā)展的重要方向。車銑 復(fù)合加工是指將車床加工與銑床加工結(jié)合在一起 5，利用車銑復(fù)合運動對零件進行加工，可以實現(xiàn)零件的全部加工和一次性加工的先進加工技術(shù)，適用于一些薄壁零件間的粗精加工，還是用于航天行業(yè)，軍事行業(yè)等大型產(chǎn)品的加工，也。采用銑車復(fù)合加工技術(shù)不但提高了機床的生產(chǎn)率，而言的話。車銑復(fù)合加工技術(shù)是一種高金屬去除率的 “整體制造 ”技術(shù)，是新時代成長的標(biāo)志，所以目前數(shù)控技術(shù)發(fā)展的重要方向就是車銑復(fù)合加工技術(shù)的實現(xiàn) 6。 在當(dāng)今市場一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家對于車銑復(fù)合加工技術(shù)的應(yīng)用相當(dāng)熟練，處于高應(yīng)用狀態(tài)。德國就會專門建立研究機構(gòu) ,從 事車銑復(fù)合加工的設(shè)計與研究 ,并且德國的研究技術(shù)都在全球處于最前端的位置。美國在一些實際應(yīng)用中就比較突出，比如航空行業(yè)，軍事產(chǎn)品制造等。使用車銑復(fù)合加工技術(shù)為了節(jié)省一半以上的生產(chǎn)時間，而尺寸和切削刀具的數(shù)量大大減少，成本是傳統(tǒng)加工的百分之一左右。 車銑復(fù)合加工機床的主要特點功能運用的范圍廣而且結(jié)構(gòu)之間也很緊湊。因此，車床銑削機床的要求比普通機床的更高。為了使車銑機床可實現(xiàn)高速，高效率的一些關(guān)鍵技術(shù)，主要有以下 5 個方面 7： 3雙功能銑車轉(zhuǎn)臺； 4擺頭動力刀塔，銑車復(fù) 合加丁中心電主軸熱態(tài)； 5輕量化設(shè)計。 這其中，車銑復(fù)合加工機床種主要的功能部件就是電主軸了，并且電主軸的性能直接影響車銑復(fù)合加工機床的工作性能，車銑復(fù)合加工機床電主軸在運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生大量的熱量，加大電主軸的溫升和熱變形，從而降低整個加工機床的精度。零件加工過程中，電主軸的高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生大量的熱能產(chǎn)生熱變買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 形，整個熱變形產(chǎn)生誤差占到整個機床加工誤差的百分之四十到百分之七十。現(xiàn)在車型復(fù)合加工技術(shù)的發(fā)展最關(guān)鍵的就是抑制溫升、減小熱變形。國內(nèi)在電主軸研究和發(fā)展方面重要認(rèn)識比較晚，國內(nèi)電主軸技 術(shù)的落后是導(dǎo)致中國銑車復(fù)合加工技術(shù)落后重要原因。圖 1 1 所示為立式銑車復(fù)合加工中心整體結(jié)構(gòu)圖。 圖 式銑車復(fù)合加工機床整體結(jié)構(gòu)圖 1直 線導(dǎo)軌 ;23刀架滑板裝置 ;4銑車刀架； 56789銑復(fù)合電主軸的概述 現(xiàn)代機床普遍精度不高，效率低，所以導(dǎo)致產(chǎn)品水平不高，但車銑復(fù)合加工機床電主軸具有動平衡的能力，降低主軸振動對加工精度的影響，并且電主軸的結(jié)構(gòu)簡單并緊湊而且體積小重量輕。是復(fù)合機床主軸單元的理想結(jié)構(gòu)。數(shù)控車床只能做軸向加工，主軸并不具備 c 軸功能，當(dāng)需要進行工件表面加工的時候，就需要用到 c 軸功能，所以需用到車銑復(fù)合加工機床車銑復(fù)合加工機床電主軸系 統(tǒng)是由內(nèi)藏式電主軸及高精度速度與位置反饋裝置組成，使機床的主軸具有 C 軸功能，機床在加工時直接帶動零件作旋轉(zhuǎn)運動并與機床的 X 軸或與機床的 Z 軸聯(lián)動，實現(xiàn)插補，完成零件的銑削加工 8。 所謂車銑復(fù)合加工，就是使機床主軸具有復(fù)合加工的功能，主軸具有 C 軸功能，通過 C 軸傳動機構(gòu)中的齒輪與主軸上的齒輪嚙合實現(xiàn) C 軸功能，但齒輪之間的嚙合，會導(dǎo)致兩個齒輪的齒頂相碰，使機床出現(xiàn)故障 ,。用機械傳動的方式實現(xiàn) C 軸功能，主要是在不用改變主軸箱的基礎(chǔ)上，增加一個 C 軸主軸箱就買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 行，不過 C 軸控制箱傳動軸只能通過錐形環(huán)聯(lián)軸套與主軸后端相連， 使用的場合比較少，用起來十分麻煩 9。 為了更好的實現(xiàn) C 軸功能的方式主要有三種。第一種由電主軸直接驅(qū)動，電主軸的驅(qū)動慣性小，傳動鏈的間隙徹底的消除了，當(dāng)切削材質(zhì)較軟的材料和較小零件時，如加工鋁及鋁合金、銅及銅合金等零件時零件表面的加工質(zhì)量都會顯著提高，在切削一些高硬質(zhì)材料的零件同樣滿足切削要求。第二種是伺服主軸電機由帶輪驅(qū)動，用帶輪驅(qū)動方式轉(zhuǎn)矩要比主軸的轉(zhuǎn)矩大，所以只能加工一些較大的零件。第三種用進給伺服電機經(jīng)減速器驅(qū)動。運用減速器進行 C 軸功能的時候，有減速器的減速比會很大，導(dǎo)致主軸的扭矩也會變大，為了保 持加工精度，機床的旋轉(zhuǎn)速度要求都會很高，會導(dǎo)致 C 軸出啊動系統(tǒng)直接與工件主軸脫離，不然會成為車削障礙的。對比三種方式 ,電主軸驅(qū)動的方式實現(xiàn) C 軸功能是最好不過的。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 20 世紀(jì) 80 年代， 電主軸已經(jīng)呈現(xiàn)快速發(fā)展的的趨勢，我國最早電主軸應(yīng)用在磨床行業(yè)，因此，電主軸技術(shù)是越來越重要，更是對復(fù)合加工機床等高檔機床更重要 。 現(xiàn)在數(shù)控化行業(yè)快速發(fā)展，對機床的加工精度和高速加工的要求也越來越高所以在電主軸應(yīng)用也越來越多，國外主要從事電主軸方面制造的主要有以下幾家 ：德國 瑞士 日 本大限等， 其中更是以 幾家的 電主軸技術(shù)水平成為全球最先進發(fā)展標(biāo)志 。這些公司生產(chǎn)的電主軸 和 國內(nèi)生產(chǎn)的 電主軸相比 有以下幾個特點 10： (1)大功率、高轉(zhuǎn)速 (2)精密裝配 與 精密加工工藝水平高 （ 3)高速和高剛性軸承。在國外高剛度和高速軸承主要在在高精密高速主軸使用。主軸承是液體動壓軸承和陶瓷軸承。 (4)配套控制系統(tǒng)水平高 一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國家都開始研究并發(fā)展和生產(chǎn)各種商品化的加工機床 。 所以我國與國外的電主軸技術(shù)有很大的差距，國產(chǎn)電主軸在性能當(dāng)面和質(zhì)量綿綿與國外比較都是有很大的差距的。國 內(nèi)與國外的電主軸的產(chǎn)品的差距主要體現(xiàn)在以下幾個方面 11： 與國外相比 國內(nèi)目前 最多也就 在 100買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 內(nèi)。國外 電主軸 低速段的輸出轉(zhuǎn)矩可以達(dá) 到 300N m 以上 ,最高也可 以達(dá)到600上 。 主軸帶的 高速方面 ,我國電主軸的最高轉(zhuǎn)速為 150000r / 國外的高速 電主軸的轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到 75000r/不過 我國 大多數(shù) 在 20000r/下。 國電主軸主要還是油霧潤滑和油霧潤滑，這是在我國主要的兩種潤滑方式，不過國外對潤滑的研究就更加先 進了，為了滿足電主軸高速高精度的要求，用的是尤其潤滑的方式。 在我國，電主軸主要還是用于不同機床，應(yīng)用的不夠全面，但是與國內(nèi)不同的是，國外早已在高速、高精度、和多功能方面發(fā)展了。 承選用 方面， 國外高速軸承電主軸應(yīng)用的很多，但是在國內(nèi)我們對于電主軸的應(yīng)用還是不夠全面，對于電主軸的研究還是欠缺許多。 電主軸配合裝配 方面， 如快速 啟動與停止技術(shù)、 主軸 C 軸傳動技術(shù)、停機角向準(zhǔn)確定位 (準(zhǔn)停 )技術(shù)等， 國內(nèi)電主軸發(fā)展技術(shù)太慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上國外的發(fā)展與進步，滿足不了國內(nèi)現(xiàn)在 數(shù)控市場應(yīng)用的需要 。 小，數(shù)量的 方面， 在我國有很多大的企業(yè)針對電主軸進行設(shè)計、研究和制造，但那是在我國電主軸 還主要應(yīng)用于磨床的方面。在國內(nèi)，電主軸在數(shù)控機床上應(yīng)用，還處于最開始的階段，尤其在研究和設(shè)計方面還處于最基礎(chǔ)的階段 ，并沒有產(chǎn)生沒有多大進步 ， 因此與國外的先進水準(zhǔn)比較存在較大滯后 ， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上國外的產(chǎn)品 。 并且國外的企業(yè)在電主軸關(guān)鍵部件的研究上有很高的創(chuàng)新性 ， 在 國際上 ，電主軸中的編碼器，道具接口等主要部件產(chǎn)品都是國外企業(yè)自主設(shè)計，研究并制造的，這就是國外最重要的地方 。 電主軸技術(shù)的 發(fā)展趨勢表現(xiàn)在以下幾個方面 12： 剛度方向發(fā)展； 由于現(xiàn)在電主軸越來愈注重主軸當(dāng)剛度的影響，所以都會增加主軸剛度，所以主軸剛度的增加也滿足了數(shù)控機床高速高精度的要求?，F(xiàn)代數(shù)控機床在實際應(yīng)用出高速是主要條件 ， 并且當(dāng)今主軸軸承和器潤滑技術(shù)的發(fā)展等些主要的技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床已經(jīng)是當(dāng)今最主要的應(yīng)用機床 。 速 并且 功率 大的方向和主軸 低速 且 大轉(zhuǎn)矩方向發(fā)展。 根據(jù)要求現(xiàn)代數(shù)控復(fù)合機床就要滿足低速大轉(zhuǎn)矩和高速功率大 。 高機床的可靠性和機床的精度方向發(fā)展 。 現(xiàn)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 在數(shù)控機 床市場的精度和可靠性要求越來越高。而目前的精密主軸軸承、先進的潤滑方法和預(yù)負(fù)荷的特殊方法，使電主軸的壽命得到了改善，電主軸的可靠性得到了提高。 方向發(fā)展。 當(dāng)今市場中， 潤滑方式有油脂、油霧、油氣等 。油脂潤滑是現(xiàn)在市場最主要的潤滑方式，油氣潤滑主要應(yīng)用于告訴場合和安全節(jié)約資源的場合，因此油氣潤滑的潤滑方式得到廣泛應(yīng)用；在滾動軸承中，使使用也壓得方式對軸承施加壓力，而且還可以根據(jù)周周負(fù)載的載荷和主軸反饋的負(fù)載大小。因此可以讓軸承的性能更加全面 。 題研究主要內(nèi)容 本課題的研究內(nèi)容主要以車銑復(fù)合，高速，高精度的電主軸為主要研究目標(biāo)。從實現(xiàn)電主軸的車銑復(fù)合，高速，高精度入手。 1、復(fù)合機床電主軸向高速化、高精度發(fā)展，所以電主軸的冷卻和潤滑是一個問題，對冷卻系統(tǒng)和潤滑方式進行研究。 2、 計算 確主軸切削扭矩 ，分析主軸的剛性和剛度，計算主軸的最佳支撐跨距，分析主軸實際支撐跨距。 3、 研究軸承的潤滑和磨損，還有主軸軸承預(yù)緊力影響剛度。從而對機床主軸結(jié)構(gòu)的理解和分析。 4、根據(jù)主軸直徑選擇合理的軸承，研究軸承配置方式來減輕軸承預(yù)緊力，并研究軸承的使用壽命，選 擇合適的方式提高軸承壽命。 5、車銑復(fù)合加工是我國現(xiàn)在主要的發(fā)展方向，車銑復(fù)合加工主要是使主軸具有 C 軸的功能。為實現(xiàn)復(fù)合加工機床 C 軸功能， 機床在加工時直接帶動零件作旋轉(zhuǎn)運動并與機床的 X 軸或與機床的 Z 軸聯(lián)動，實現(xiàn)插補 。比較三種實現(xiàn) 擇出電主軸驅(qū)動的方式是實現(xiàn) C 軸功能最好的方式。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 第二章 電主軸系統(tǒng)方案設(shè)計 銑復(fù)合加工中心主傳動系統(tǒng)的要求 車銑復(fù)合加工機床具有較高的精度及豐富 的加工性能，特別適用于軍工，航天，航空等復(fù)雜零件加工。當(dāng)機床進行銑削加工時，工作臺會作為主軸，也就是具有 C 軸功能，實現(xiàn)機床的銑削加工。當(dāng)機床進行車削加工時工作臺只做旋轉(zhuǎn)運動，對旋轉(zhuǎn)的位置不進行控制。作為 C 軸時時工作臺需要的驅(qū)動扭矩小，而作為車削運動旋轉(zhuǎn)時需要的驅(qū)動扭矩較大。具有更大的調(diào)速范圍并實現(xiàn)無極調(diào)速。 主軸的動平衡就是指主軸的動態(tài)平衡 ,主要就是主軸在旋轉(zhuǎn)的過程中產(chǎn)生振動的程度。電主軸中，轉(zhuǎn)子按主軸軸線旋轉(zhuǎn)，并轉(zhuǎn)子軸向分布質(zhì)量不均勻，導(dǎo)致離心力的產(chǎn)生，這種離心力就會讓主軸產(chǎn) 生振動，從而對主軸的軸承產(chǎn)生較大的磨損，影響軸承的使用壽命，并且主軸產(chǎn)生振動也會發(fā)出噪聲。 去重法和增重法是使主軸動平衡常用方法。去重法主要用于小型主軸的場合。這種方法就是在電動機的轉(zhuǎn)子上裝一個去重盤，當(dāng)電動機轉(zhuǎn)自和主軸其他重要部件安裝在主軸，當(dāng)主軸產(chǎn)生振動產(chǎn)生的時候，切除去重盤上的不平衡量保證主軸的動平衡。增重法是一種新型的動平衡方法，主要用于高速和無框架電機場合。再點擊兩端安裝平衡盤，在平衡盤上設(shè)計有螺紋孔，在螺紋空內(nèi)擰進螺釘，控制擰入落定的深度和回轉(zhuǎn)位置來使主軸實現(xiàn)動平衡。如圖 示。電主 軸的主軸是轉(zhuǎn)軸，電主軸的最終精度是和轉(zhuǎn)軸的精度息息相關(guān)的。轉(zhuǎn)軸的位置、尺寸和形狀精度的要求都很高。主軸在進行高速運轉(zhuǎn)時，會產(chǎn)生離心力，導(dǎo)致主軸會發(fā)生抖動，影響電主軸的加工精度，所以轉(zhuǎn)軸和安裝在主軸上的零件都要滿足動平衡能力。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 圖 軸部件的組成及要求 1、主軸 主軸的主要尺寸參數(shù)包括：主軸的直徑、主軸內(nèi)孔直徑、主軸的懸伸長度和主軸的支承跨距。要確定各個主軸的合理的參數(shù)，要根據(jù)比較主軸的剛度，主軸結(jié)構(gòu)上工藝性能和主軸部件的 適用范圍內(nèi)的懸伸長度和支承跨距。通常根據(jù)主軸的剛度。耐磨性、熱處理變形大小和載荷等因素確定。根據(jù)比較所以主軸材料選擇 20最合適的。 2、主軸軸承 電主軸主要支承部件是精密高速軸承。軸承具有高速性能，動載荷承載能力高，發(fā)熱量小，潤滑性能好等優(yōu)點。車銑復(fù)合加工機床具有高精度，高速度的要求。所以要選擇滾動軸承，綜合比較角接觸球軸承是最好的選擇。并且軸承之間的配置方式進行要求，選擇正確的配置方式。 3、軸殼 電主軸的主要部件軸殼。軸殼的位置精度和尺寸精度直接影響主軸的綜合精度。 4、主軸的潤滑與密封裝 置 主軸在高速回轉(zhuǎn)中，要保證零件的高精度，必須保持良好的潤滑性與密封性能。選擇良好的潤滑方式是最主要的要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 傳動系統(tǒng)的主要參數(shù) 主軸端部尺寸 28 根據(jù)表 2 2軸端部尺寸 選擇主軸前軸直徑 30軸后軸直徑 10據(jù)對比，主軸在強度一定下，空心軸的重量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)比實心軸小，小了大約有三 分之一，不僅減輕了主軸的重量而且也節(jié)約材料。改為空心軸主要是因為扭轉(zhuǎn)圓截面上的切應(yīng)力是按照主軸半徑呈線性分布的，主軸中心線周圍的切削應(yīng)力都會很小，發(fā)揮不了主軸材料的基本特性。當(dāng)把實心主軸改為空心主軸的時候，就是相當(dāng)于把主軸中心線周圍的材料往周邊偏移，然后導(dǎo)致主軸截面的極慣性矩抗扭截面系數(shù)，使主軸的扭轉(zhuǎn)強度得到了提高?？招闹羞m用于一些使用大型軸的場合或者有主軸重量要求的場合中。需要注意的是，空心軸的壁厚也不能過薄，以免導(dǎo)致軸產(chǎn)生局部變形產(chǎn)生裂紋，從而降低軸的承載能力。因此，本車銑復(fù)合加工機床的電主軸的主軸一采 用空心軸。 查詢機械設(shè)計手冊 圖可知，當(dāng) 孔直徑的對主軸的剛度是沒有影響的，因此主軸內(nèi)孔直徑 d 的極限 ： ，即剛度削弱小于 25%。若孔徑再大，主軸剛度就會急買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 劇下降。所以選擇 中 前軸頸內(nèi)孔直徑。 所以選擇內(nèi)孔直徑的：前內(nèi)孔直徑 00內(nèi)孔直徑 5據(jù)主軸參數(shù)前軸直徑 30軸直徑 10主軸強度的計算 扭矩計算： 549(2P主軸的功率 n主軸的轉(zhuǎn)速 16 00 4 9 (2主軸的極慣性矩計算： 4432 p (2 D主軸直徑 d主軸內(nèi)孔直徑 前軸的極慣性矩： 45441 (2后軸的極慣性矩： 45442 (2主軸的抗扭界面系數(shù)計算： 2t(2 D主軸直徑 前軸的抗扭截面系數(shù)： 3451 (2 后軸的抗扭截面系數(shù)： 3452 (2 主軸的強度計算： (2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 T主軸的扭矩 軸的抗扭矩截面系數(shù) 主軸前軸強度： 1 41 (2主軸后軸強度： 2 (2表 2機參數(shù) 表 2機型號 如表 2表 2據(jù)主軸直徑和內(nèi)孔直徑選擇電機型號 率范圍 p=擇最大的電機功率 p=速 n=600r/上公式均引用于機床設(shè)計手冊第三冊 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 主軸檢測系統(tǒng)方案設(shè)計與確定 主軸系統(tǒng)是機床的重要部件。所以主軸系統(tǒng)對主軸系統(tǒng) 對于高速、精密的數(shù)控 機床就顯得特別重要。主軸系統(tǒng)普遍采用內(nèi)置電動機，而且內(nèi)置電動機是現(xiàn)代國際數(shù)控機床的最新發(fā)展方向，電機定子安裝在主軸箱體的孔中，電機與主軸是一體的，所以取消了機械傳動并消除機械間隙。電主軸在如今數(shù)控市場應(yīng)用的越來越廣泛。 電主軸中電機轉(zhuǎn)自和主軸由于是直接接觸的，電機工作會產(chǎn)生大量的 熱量，熱量會傳遞給主軸箱，導(dǎo)致電主軸的精度，速度受到影響，所以必須選擇合適的溫升系統(tǒng)。 主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指主軸在運轉(zhuǎn)過程中發(fā)生空載運動，主軸端面定位面的徑向跳動、端面跳動和軸向竄動值。 電機的轉(zhuǎn)子一般是處在前軸承和后軸承之間的，電機轉(zhuǎn)子是與主軸過盈配合的，由于是過盈配合，所以轉(zhuǎn)子與主軸之間產(chǎn)生較大的摩擦力，以摩擦力來傳遞扭矩。不過轉(zhuǎn)子內(nèi)孔與主軸配合面之間有很大的過盈量， 所以采用熱裝方式，加熱電機轉(zhuǎn)子裝配主軸 。在電主軸的后端部會裝有一個位置和速度反饋裝置，讓主軸呈現(xiàn)主軸回轉(zhuǎn)全閉環(huán)狀態(tài)。 影響電主軸的旋轉(zhuǎn)精度的 因素可以分為五類： （ 1）工作環(huán)境的影響 ，電主軸的潤滑，負(fù)載 （ 2）主軸系統(tǒng)的組件，包括主軸本身、軸承等相重要組件的幾何精度及其裝配精度 （ 3）隨機因素影響 （ 4）熱變形，電主軸在回轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生熱量，然后導(dǎo)致熱變形 電主軸的回轉(zhuǎn)因素有許多，而且也特別復(fù)雜，所以在做精確計算時候無法考慮所有因素。所以為了對主軸系統(tǒng)進行精確的系統(tǒng)計算，對以下方面進行了考慮： （ 1）工作溫度環(huán)境溫度低于 20 （ 2）主軸部件在力的作用下，產(chǎn)生的變量可以不考慮 （ 3）采取正確的裝配方式 （ 4）合適的潤滑方式 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 主軸組件的幾 何誤差會由于主軸的受力不同對主軸回轉(zhuǎn)精度的影響也會不一樣。如圖 示主軸值金額帶著道具進行回轉(zhuǎn)切削運動，刀具也會受到切削反力的作用，并且會隨著主軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，所以導(dǎo)致主軸上的某一地方也會繞著滾動軸承旋轉(zhuǎn)。 圖 承的誤差的類型有很多所以對回轉(zhuǎn)精度也會產(chǎn)生不同的影響。如圖 身的誤差可以分為四種： 1、在滾動軸承中會產(chǎn)生尺寸誤差，然后導(dǎo)致軸承內(nèi)圈向某個位置偏離。一些大尺寸的滾動體會使得軸承內(nèi)圈向?qū)γ嫫x，讓軸承外圈與軸承出現(xiàn)誤差。 2、回轉(zhuǎn)性的主軸的滾到的圓度差別的影響往往是小于刀具旋轉(zhuǎn)型主軸的。有些軸承的滾到也是具有圓度誤差。在刀具旋轉(zhuǎn)型主軸當(dāng)中，刀具會受到切削力，讓主軸上的某一個位置沿著滾道滑動，并且軸承滾道的圓度誤差會直接在軸頸上反映出來，形成徑向跳動。當(dāng)遇到這種情況下，滾動體會受到主軸旋轉(zhuǎn)停止時的擠壓，增加磨損，降低軸承的壽命。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 3、軸承中的滾動體是有減小摩擦和定位的作用的。不過軸承滾動體存在圓度誤差和尺寸誤差都會影響主軸的定位精度，主軸旋轉(zhuǎn)的時候同時帶動軸承內(nèi)圈回轉(zhuǎn)，軸承滾動體也隨之旋轉(zhuǎn)。在滾動軸承中是會有許多滾動體的，當(dāng)所有滾動體一起旋轉(zhuǎn)的時候，主軸的軸頸會產(chǎn)生不同位置的跳動，從而形成徑向跳動。滾動軸承中滾動體是要大于其他滾動體直徑的，當(dāng)壓力大于零界點的時候，主軸軸頸的回轉(zhuǎn)中心就會偏置。 4、在滾動軸承中滾道是有斜度的，并且使?jié)L動體與滾道產(chǎn)生巨大的磨損，從而影響到主軸的高速旋轉(zhuǎn)。而且滾到的斜度影響滾動體繞主軸中心公轉(zhuǎn)，使得滾動體 的自傳變大，影響軸承的冷卻和潤滑。 軸準(zhǔn)停裝置的選擇 主軸的準(zhǔn)停其實是指主軸的定位方向功能，也就是機床受到準(zhǔn)停裝置發(fā)放準(zhǔn)停命令的時候，主軸停止在規(guī)定的方向和位置，還保持力矩存在。 在加工中心中，主軸的準(zhǔn)停功能就是自動換刀功能，使主軸與刀柄上的鍵槽對準(zhǔn)，使主軸停轉(zhuǎn)并準(zhǔn)確停在固定位置上。在車銑復(fù)合加工機床中，主軸的準(zhǔn)停功是在加工過程中，使機床可以對零件平面的銑削加工，主軸做主運動外，可以做分度運動和圓周進給運動。車銑復(fù)合加工機床進行 銑削加工時，機床主軸與 C 軸聯(lián)動，主軸保持緩慢旋轉(zhuǎn)或者停止?fàn)顟B(tài)，這時候主軸是作為進給軸工作，在車削過程中，主軸是作為主運動進行旋轉(zhuǎn)，刀架作為進給軸進行軸向移動。 主軸的準(zhǔn)停裝置有機械控制的主軸準(zhǔn)停裝置和電氣控制的主軸準(zhǔn)停方式。機械控制的準(zhǔn)停方式定向可靠，精確，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。電氣控制的準(zhǔn)停方式主要由安裝在主軸上的編碼器實現(xiàn)，不需要機械部件，可靠性高，準(zhǔn)停時間短，且有高的精度和剛性， 車銑復(fù)合加工電主軸的準(zhǔn)停裝置是由安裝在主軸上的編碼器實現(xiàn)。實現(xiàn)方式主要由光柵式編碼器、磁性式編碼器和齒輪式編碼器。本車銑復(fù)合加工 機床的電主軸的設(shè)計采用的圓磁柵編碼器作為反饋元件，磁性式編碼器可以使使主軸輸出最小單位 1/1000。 圖 通過一個冷卻套 2固定在電主軸的主軸箱體 1上。冷卻水從冷卻水進口 3 流入復(fù)合電主軸的冷卻套，在電主軸中循環(huán)流淌，帶走在電主軸中產(chǎn)生的熱量，最后冷卻水從出水口 6 流出來。并且在機床外有一個水溫控制的裝置。這個裝置中水的溫度保持在 20 23 中間，如果水溫買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 不在這個范圍內(nèi)的話，水溫控制會自動的加熱或者冷卻。電主軸在高速運轉(zhuǎn)下，內(nèi)置電動機會產(chǎn)生大量的熱 量，熱量傳遞到冷卻套上，冷卻再循環(huán)流淌的過程中帶走產(chǎn)生的熱量，以確保電主軸的溫升在規(guī)定之內(nèi)。 123456出口； 78910圖 主軸結(jié)構(gòu) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 第三章 電主軸組件設(shè)計和選用 主軸受力分析 及主軸最佳支承計算 電主軸的受力分析如圖 示 圖 軸受力 主軸懸伸量 a 是指主軸前端面到前支撐徑向反力作用中點的距離。主軸懸伸量與主軸端部的結(jié)構(gòu)，大小，密封裝置和軸承的分布情況等有關(guān)所以主軸懸伸量在滿足要求下盡可能去最小 值。所以選擇主軸懸伸量 a=102。支撐跨距 根據(jù)表 出剛度 : 17602 （ 3 主軸前軸直徑 電主軸前軸剛度： 10213076021 （ 3 電主軸后軸剛度 : （ 3 根據(jù) （ 3 查表 3軸最佳跨距計算線圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 0_120(64 0 0 0354431 I （ 3 表 3軸跨距最佳計算線圖 式中 E彈性模量。鋼的102 I主軸的截面慣性矩 C主軸的前軸剛度 a主軸的懸伸量 選擇 302a ，最佳支撐跨距 3060 實際除了結(jié)構(gòu)設(shè)計原因外，從主軸旋轉(zhuǎn)精度來看，當(dāng)直徑 D 和跨距 a 一定時， L 越大， 則軸承的徑向跳動對主軸前端的徑向跳動影響越小。當(dāng)由于結(jié)構(gòu)的原因而需要 L 遠(yuǎn)大于 增加中間支撐，就是三支撐結(jié)構(gòu)。中支撐為主要支承，且取前，中支撐跨距 1 ，便可顯著增加主軸部件剛度。選擇實際跨距 76。 定主軸切