【正文】 已知主電機(jī)功率 PE =4KW，機(jī)床類型是銑床，查上表中對(duì)應(yīng)項(xiàng)，初取 D1 =80。 主軸直徑的選擇 主軸直徑對(duì)主軸組件剛度的影響很大，直徑越大，主軸本身的變形和軸承變形引起的主軸前端位移越小，即主軸組件的剛度越高。 錐孔與軸承軸頸的同軸度，一般以錐孔端部及其相距 100～ 300 毫米處對(duì)軸頸的徑向跳動(dòng)表示；其形狀誤差用標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)錐著色檢查的接觸面積大小來檢驗(yàn)，此乃綜合指標(biāo)；還要求一定的表面粗糙度和硬度等。 對(duì)于普通精度級(jí)機(jī)床的主軸，其支承軸頸的尺寸精度為 IT5，軸頸的幾何形狀允差（圓度、 圓柱度等）通常應(yīng)小于直徑公差的 1/4～ 1/2。支承軸頸是主軸的工作基面、工藝基面和測(cè)量基面。 主軸的技術(shù)要求 主軸的精度直接影響到主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度。 當(dāng)主軸軸承采用滾動(dòng)軸承時(shí)，軸頸可不淬硬，但為了提高接觸剛度，防止敲 碰損傷軸頸的配合表面，不少 45鋼主軸軸頸仍進(jìn)行高頻淬火（ HRC48～ 54） .有關(guān) 45鋼主軸熱處理情況如下表 22所列： 表 22 使用滾動(dòng)軸承的 45鋼主軸熱處理等參數(shù) 工 作 條 件 使 用 機(jī) 床 材 料 牌 號(hào) 熱 處 理 硬 度 常 用 代 用 輕中負(fù)載 車、鉆、銑、磨床主軸 45 50 調(diào)質(zhì) HB220～ 250 輕中負(fù)載局部要求高硬度 磨床的砂輪軸 45 50 高頻淬火 HRC52～ 58 輕中負(fù)載 PV≤400（ N主軸是空心的，前端有錐度為 7:24 的錐孔，結(jié)構(gòu)如下所示： 圖 23 短圓錐法蘭盤式主軸端部結(jié)構(gòu) 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 主軸的材料與熱處理 主軸材料主要根據(jù)剛度、載荷特點(diǎn)、耐磨性和熱處理變形大小等因素選擇。 主軸端部系指主軸前端。前支承的總體特點(diǎn)是：主軸靜剛度好，回轉(zhuǎn)精度高，溫升小，徑向間隙可以調(diào)整，易保持主軸精度，但由于前支承結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，前、后支承的溫升不同，熱變形較大，此外，裝配、調(diào)整比較麻煩。例如，在能夠滿足要求的情況下，一般采用已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，且大批量生產(chǎn)的滾動(dòng)軸承較為經(jīng)濟(jì)，但對(duì)于一些大型、重型機(jī)床的主軸組件，當(dāng)沒有標(biāo)準(zhǔn)的大型號(hào)滾動(dòng)軸承時(shí)，可采用動(dòng)壓軸承或靜壓軸承。 采用前端定位時(shí)，主軸受熱變形向后延伸，不影響軸向定位精度，但前支承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào) 整軸承間隙較不便，前支承處發(fā)熱量較大；后端定位的特點(diǎn)與前述的相反；兩端定位時(shí)，主軸受熱伸長(zhǎng)后，軸承軸向間隙的改變較大，若止推軸承布置在徑向軸承內(nèi)側(cè)，主軸可能因熱膨脹而彎曲。在承受軸向載荷的軸承當(dāng)中，向心推力軸承的極限轉(zhuǎn)速最高；推力球軸承的次之；圓錐滾子軸承的最低，但承載能力與上述次序相反。精度也可以很高，但制造困難 單油楔軸承一般，多油楔軸承較高 可以很高 剛 度 僅與軸承型號(hào)有關(guān)，與轉(zhuǎn)速 、 載荷無關(guān)，預(yù)緊后可提高一些 隨轉(zhuǎn)速和載荷升高而增大 與節(jié)流形式有關(guān)，與載荷轉(zhuǎn) 速無關(guān) 承載能力 一般為恒定值，高速時(shí)受材料疲勞強(qiáng)度限制 隨轉(zhuǎn)速增加而增加，高速時(shí)受溫升限制 與油腔相對(duì)壓差有關(guān)，不計(jì)動(dòng)壓效應(yīng)時(shí)與速度無關(guān) 抗振性能 不 好 ， 阻 尼 系 數(shù)D= 較 好 ， 阻 尼 系 數(shù)D= 很 好 ， 阻 尼 系 數(shù)D= 速度性能 高速受疲勞強(qiáng)度和離心力限制，低中速性能較好 中高速性能較好。一般來說，前支承的剛度，應(yīng)比后支承的大。在選擇時(shí)，具體有以下要求： 適應(yīng)剛度和承載能力的要求 主軸軸承選型應(yīng)滿足所要求的剛度和承載能力。在保證好用的基礎(chǔ)上，盡可能地做到好造、好裝、好拆及好修，并盡可能降低主軸組件的成本。 其他 主軸組件除應(yīng)保證上述基本要求外，還應(yīng)滿足下列要求： （ 1）主軸的定位可靠。 目前，對(duì)各種類型機(jī)床連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)下的允許溫升都有一定的規(guī)定。 溫升和熱變形 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 主軸組件工作時(shí)因各種相對(duì)運(yùn)動(dòng)處的摩擦和攪油等而發(fā)熱，產(chǎn)生了溫升，溫升使主軸組件的形狀和位置發(fā)生畸變，稱為熱變形。 對(duì)于粗加工機(jī)床，切削寬度大，切削自振的可能性大，但加工表面質(zhì)量要求不高，可主要考慮不產(chǎn)生顫振的條件。 機(jī)床切削時(shí)，從沒有顫振到顫振的產(chǎn)生之間存在著明顯的界限，這個(gè)界限即是穩(wěn)定性的極限，或稱為機(jī)床穩(wěn)定性的條件。此外，主軸組件的低階固有頻率與振型也是其抗振性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。由于這些干擾力，引起主軸并帶著刀具或工件一起振動(dòng)，而在加工表面上留下振紋，使工 件表面粗糙度提高。如果主軸組件的抗振性差，工作時(shí)容易產(chǎn)生振動(dòng)， 從而影響工件的表面質(zhì)量，降低刀具的耐用度和主軸軸承的壽命，還會(huì)產(chǎn)生噪聲影響工作環(huán)境。顯然，主軸組件的剛度越高，主 △a△o△r 圖 21 主軸的旋轉(zhuǎn)誤差 軸受力后的變形就越小，如若剛度不足，在加工精度方面，主軸前端彈性變形直接影響著工件的精度；在傳動(dòng)質(zhì)量方面，主軸的彎曲變形將惡化傳動(dòng)齒輪的嚙合狀況，并使軸承產(chǎn)生側(cè)邊壓力，從而使這些零件的磨損加劇，壽命縮短；在工件平穩(wěn)性方面，將使主軸在變化的切削力和傳動(dòng)力等作用下，產(chǎn)生過大的受迫振動(dòng)，并容易引起切削 自激振動(dòng)，降低了工件的平穩(wěn)性。 主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度取決于部件中各主要件（如主軸、軸承及支承座孔等）的制造精度和裝配、調(diào)整精度；運(yùn)動(dòng)精度還取決于主軸的轉(zhuǎn)速、軸承的性能和潤(rùn)滑以及主軸部件的動(dòng)態(tài)特性。 主軸和一般傳動(dòng)軸的相同點(diǎn)是，兩者都傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩并承受傳動(dòng)力，都要保證傳動(dòng)件和支承的正常工件條件，但主軸直接承受切削力，還要帶動(dòng)工件或刀具，實(shí)現(xiàn)表面成形運(yùn)動(dòng)，因此對(duì)主軸有較高的要求。 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》第 41頁(yè)，可知：進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率取決于進(jìn)給的有效功率和傳動(dòng)件的機(jī)械效率，即：第二章 主軸組件設(shè)計(jì) 6 Ns =ssQV?60000 式中： Ns — 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率 (KW) Q — 進(jìn)給抗力 (N) Vs— 進(jìn)給速度 (m/min) η s— 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的總機(jī)械效率 (一般取 ～ ) 粗略計(jì)算時(shí)，可根據(jù)進(jìn)給傳動(dòng)與主傳動(dòng)所需功率之比值來估算進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率。 運(yùn)動(dòng)參數(shù) 機(jī)械主要技術(shù)參數(shù)的確定 7 動(dòng)力參數(shù) — 主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電 動(dòng)機(jī)功率的確定四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 切削力的計(jì)算 由前面已知，本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的最高轉(zhuǎn)速為 n4=315r/min，則此時(shí)的切削速度為： V=1000n4 d?=1000 ??=200m/min 由此可見，切削速度滿足要求。當(dāng)銑削表面粗糙度數(shù)值要求較低時(shí)，銑削速度應(yīng)選高一些，每齒走刀量應(yīng)小些。 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 ～ ,取加工余量為 (此為雙邊加 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定 6 工 )。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的工藝方法是，用一把端銑刀直接進(jìn)行加工。 合理的總體布局的基本要求有： (1)保證工藝方法所要求的工件與刀具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系； (2)保證機(jī)床具有足夠的加工精度和相適應(yīng)的剛度和抗振性； (3)便于操縱、調(diào)整、維修，便于輸送、裝卸工件和排屑等； (4)節(jié)省材料，占地面積小，即經(jīng)濟(jì)效果好； (5)造型美觀。 加工平面的方法有很多，比如說車削，銑削，刨削。加工部位的加工要求如下： (1)被加工表面的粗糙度均為 Ra 10； (2)被加工表面的相互位置精度為： 平面 1～ 2 之間的距離為 225mm； 平面 1～ 2 與φ 95中心線的垂直度要求為 ?？傮w方案是機(jī)床部件和零件的設(shè)計(jì)依據(jù)，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的影響較大。 此次設(shè)計(jì)的是銑削組合機(jī)床及主軸組件。目前，我國(guó)已加入世界貿(mào)易組織，經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代已經(jīng)到來，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，也面臨著新的形勢(shì)：知識(shí) —— 技術(shù) —— 產(chǎn)品的更新周期越來越短，產(chǎn)品的批量越來 越小，產(chǎn)品的性能和質(zhì)量的要求越來越高，環(huán)境保護(hù)意識(shí)和綠色制造的呼聲越來越強(qiáng)，因而以敏捷制造為代表的先進(jìn)制造技術(shù)將是制造業(yè)快速響應(yīng)市場(chǎng)需要、不斷推出新產(chǎn)品、贏得競(jìng)爭(zhēng)、求得生存和發(fā)展的主要手段。金屬切削機(jī)床所擔(dān)負(fù)的工作量約占機(jī)器制造總工作量的 40%～ 60%，金屬切削機(jī)床的技術(shù)水平直接影響到機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。機(jī)械制造業(yè)不僅為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、科研和國(guó)防等部門提供各種生產(chǎn)設(shè)備、儀器儀表和工具，而且為制造業(yè)包括機(jī)械制造業(yè)本身提供機(jī)械制造裝備。 本次設(shè)計(jì)的題目是銑削組合機(jī)床及主軸組件。其特點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)緊湊、工作質(zhì)量可靠、設(shè)計(jì)和制造周期短、投資少、經(jīng)濟(jì)效果好、生產(chǎn)率高等。 關(guān)鍵 詞： 組合機(jī)床，主軸組件，剛度，主軸，軸承，軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 2 ABSTRACT Modular Machine, by the large number of mon parts and a small number of specialized ponents of the process focused efficient machine. Its features include : pact, reliable quality, design and manufacturing cycle shorter, less investment and economic effects, and higher productivity . The design is the subject of bined milling machine spindle ponents. First in response to the processing of parts, the paper machine for the overall program design, which will determine the overall layout of the machine. Subsequently, the spindle ponents of the design. Spindle ponents in the design, a spindle for clues to meet stiffness and precision requirements, the pletion of the other (eg, bearings, Axial adjustment, locking, etc.) all parts of the design. Keywords: Modular Machine, spindle ponents, stiffness, spindle, bearings, axial adjustment 目 錄 摘要 ............................................................................................................................... 1 ABSTRACT ....................................................................................................................... 2 前言 .............................................................................................................................