【正文】 主軸的傾角。此處，F(xiàn)=F=l—A、B之間的距離。主軸組件的彈性變形計(jì)算包括：主軸端部撓度和主軸傾角的計(jì)算。通常能滿足剛度要求的主軸也能滿足強(qiáng)度的要求。有關(guān)資料對合理跨距選擇的推薦值可作參考：（1） L=（4～5）D；（2） L=（3～5）a，用于懸伸長度較小時(shí)；（3） L=（1～2）a，用于懸伸長度較大時(shí)。 主軸支承跨距主軸支承跨距L是指主軸前、后支承支承反力作用點(diǎn)之間的距離。主軸前端懸伸量a取決于主軸端部的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸，一般應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選取，有時(shí)為了提高主軸剛度或定心精度，也可不按標(biāo)準(zhǔn)取。 圖25 推力球軸承（GB30184）結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝尺寸 圖26 圓柱滾子軸承（GB28387）結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝尺寸由材料力學(xué)可知，剛度K正比于截面慣性矩I，它與直徑之間有下列關(guān)系：===1（）=1根據(jù)此式可得：當(dāng)，空心與實(shí)心截面主軸的剛度很接近；當(dāng)=，空心主軸的剛度為實(shí)心主軸剛度的90%，對剛度影響不大；≥，則主軸剛度急劇下降，故一般應(yīng)使，即d。具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖25所示：（2） 主軸后支承軸承的選擇查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊》第368頁，選取主軸后支承的圓柱滾子軸承型號為2213。主軸后軸頸直徑D和前軸頸直徑D的關(guān)系，可根據(jù)下列經(jīng)驗(yàn)公式來定：D=（～）D因此，有D=（～）D=（～）80=56～68，取D=65。但主軸前端軸頸直徑D越大，與之相配的軸承等零件的尺寸越大，要達(dá)到相同的公差則制造越困難，重量也增加。 主軸組件的計(jì)算主軸組件的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括：主軸的平均直徑D（初選時(shí)常用主軸前軸頸的直徑D來表示）；主軸內(nèi)孔直徑d；主軸前端部的懸伸量a；以及主軸支承跨距L等。 內(nèi)錐孔內(nèi)錐孔是安裝刀具或頂尖的定位基面。主軸工作時(shí)，以軸頸作為工作基面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；加工主軸時(shí)，為了保證錐孔中心和軸頸中心同軸，一般都以軸頸作為工藝基面來最后精磨錐孔；在檢查主軸精度時(shí)，以軸頸作為測量基面來檢查各部分的同軸度和垂直度。主軸和軸承、齒輪等零件相連接處的表面幾何形狀誤差和表面粗糙度，關(guān)系到接觸剛度，零件接觸表面形狀愈準(zhǔn)確、表面粗糙度愈低，則受力后的接觸變形愈小，亦即接觸剛度愈高。m/cm主軸的剛度與材料的彈性模量E值有關(guān)，鋼的E值較大（10N/cm左右），所以，主軸材料首先考慮用鋼料。它的形狀決定于機(jī)床的類型、安裝夾具或刀具的形式，并應(yīng)保證夾具或刀具安裝可靠、定位準(zhǔn)確，裝卸方便和能傳遞一定的扭矩。 主軸結(jié)構(gòu)的初步擬定主軸的結(jié)構(gòu)主要決定于主軸上所安裝的刀具、夾具、傳動件、軸承和密封裝置等的類型、數(shù)目、位置和安裝定位的方法，同時(shí)還要考慮主軸加工和裝配的工藝性，一般在機(jī)床主軸上裝有較多的零件，為了滿足剛度要求和能得到足夠的止推面以及便于裝配，常把主軸設(shè)計(jì)成階梯軸，即軸徑從前軸頸起向后依次遞減。在中速和大載荷情況下，采用圓錐滾子軸承要比采用向心軸承和推力軸承組合的配置型式成本低，因?yàn)榍罢吖?jié)省了兩個(gè)軸承，而且箱體工藝性較好。 適應(yīng)結(jié)構(gòu)的要求當(dāng)要求主軸組件在性能上有較高的剛度和一定的承載能力，而在結(jié)構(gòu)上徑向尺寸要緊湊時(shí)，則可在一個(gè)支承（尤其是前支承）中配置兩個(gè)或兩個(gè)以上的軸承。因此，應(yīng)綜合考慮轉(zhuǎn)速和承載能力兩方面要求來選擇軸承型式。低速時(shí)形不成油漠，無承載能力適應(yīng)于各種轉(zhuǎn)速摩擦功耗一般較小，潤滑調(diào)整不當(dāng)時(shí)則較大f=～較小f=～本身功耗小，但有相當(dāng)大的泵功耗f=～噪 聲較大無噪聲本身無噪聲，泵有噪聲壽 命受疲勞強(qiáng)度限制在不頻繁啟動時(shí)，壽命較長本身壽命無限，但供油系統(tǒng)的壽命有限 適應(yīng)轉(zhuǎn)速要求由于結(jié)構(gòu)和制造方面的原因，不同型號和規(guī)格的軸承所允許的最高轉(zhuǎn)速是不同的。因?yàn)榍爸С袆偠葘χ鬏S組件剛度的影響要比后支承的大。徑向載荷較大時(shí)，可選用滾子軸承；較小時(shí)，可選用球軸承。 主軸組件的布局主軸組件的設(shè)計(jì)，必須保證滿足上述的基本要求，從而從全局出發(fā)，考慮主軸組件的布局。主軸在切削力和傳動力的作用下，應(yīng)有可靠的徑向和軸向定位，使主軸在工作時(shí)受到的切削力和傳動力通過軸承可靠地傳至箱體等基礎(chǔ)零件上。 耐磨性主軸組件的耐磨性是指長期保持其原始精度的能力，即精度的保持性。熱變形應(yīng)以主軸組件運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間后各部分位置的變化來度量。對于精密機(jī)床，切削用量小，切削自振的可能性小，但允許的振幅小，可主要考慮抵抗受迫振動的能力。對現(xiàn)有機(jī)床的試驗(yàn)表明，切削自振頻率往往接近于主軸組件彎曲振動的低階固有頻率。一般來說，低階固有頻率應(yīng)高些，并遠(yuǎn)離激振頻率；主軸振型的節(jié)點(diǎn)應(yīng)靠近切削部位。根據(jù)所設(shè)計(jì)的機(jī)床加工表面粗糙度的要求，確定主軸前端的允許振幅，然后計(jì)算或測定主軸組件在各種動態(tài)干擾力的作用下，其前端的振幅，并同允許值比較，評價(jià)是否滿足要求。隨著機(jī)床向高精度、高效率方向發(fā)展，對抗振性要求越來越高。圖22 主軸組件靜剛度主軸組件的剛度是綜合剛度，影響主軸組件剛度的因素很多，主要有：主軸的結(jié)構(gòu)尺寸、軸承的類型及其配置型式、軸承的間隙大小、傳動件的布置方式、主軸組件的制造與裝配質(zhì)量等。各類通用機(jī)床主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度已在機(jī)床精度標(biāo)準(zhǔn)中作了規(guī)定，專用機(jī)床主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度則根據(jù)工件精度要求確定。 主軸的基本要求 旋轉(zhuǎn)精度主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指主軸在手動或低速、空載時(shí)，主軸前端定位面的徑向跳動△r、端面跳動△a和軸向竄動值△o。對于銑床： N=N=4=查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》第155頁表121，選Y90S4電機(jī)，主要參數(shù)有：額定功率P=，滿載轉(zhuǎn)速n=1440r/min，同步轉(zhuǎn)速n=1500r/min，級數(shù)P=4，質(zhì)量m=22kg。計(jì)算銑削工件時(shí)的切削力F=aaZd式中：a—銑削寬度，a=90mma—銑削深度，由于是一次銑削就能達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸，則銑削深度為工件加工余量，即a=。此次設(shè)計(jì)主要確定主運(yùn)動的運(yùn)動參數(shù)。若生產(chǎn)率要求不高，可以取很小的每齒走刀量，一次銑削4～5mm的余量達(dá)到R=。 選擇切削用量由于被加工零件的銑削寬度為175mm,需進(jìn)行二次走刀，故一次走刀為90mm(寬度)，二次走刀為17590=85mm，即：a=90mm。相應(yīng)的表面成形運(yùn)動為：單主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，工作臺縱向進(jìn)給運(yùn)動；輔助運(yùn)動為：主軸軸向調(diào)整運(yùn)動。根據(jù)減荷閥體的加工要求，機(jī)床總體布局圖如圖11所示： 圖12 機(jī)床總體布局圖 減荷閥體安裝在工作臺上，銑削動力頭帶動銑刀作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動，工作臺作縱向進(jìn)給運(yùn)動，完成對工件的切削加工。對于VF6/7型空壓機(jī)減荷閥體，用車床進(jìn)行車削加工時(shí)，由于減荷閥體外形復(fù)雜，且為殼類零件，不宜裝夾在車床主軸上進(jìn)行加工，裝夾穩(wěn)定性也不高；用刨床進(jìn)行刨削加工時(shí)，機(jī)床需要兩個(gè)運(yùn)動，機(jī)床和刀具結(jié)構(gòu)簡單，裝夾在工件臺上快速，穩(wěn)固，但生產(chǎn)率低，加工精度也達(dá)不到工件要求；用端銑刀進(jìn)行銑削加工時(shí)，生產(chǎn)率不僅提高了，也能滿足工件所要求的加工精度，且裝夾快速，方便。 圖11 減荷閥體簡圖硬質(zhì)合金端銑刀，刀齒材料為YG6，銑刀盤直徑為φ75～110，刀具齒數(shù)Z=4。因此，在擬定總體方案的過程中，必須全面地、周密地考慮，使所定方案技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理?？傮w方案是機(jī)床部件和零件的設(shè)計(jì)依據(jù)，對整個(gè)設(shè)計(jì)的影響較大。加工部位的加工要求如下：(1)被加工表面的粗糙度均為R10；(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～。加工平面的方法有很多，比如說車削，銑削，刨削。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運(yùn)動關(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。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。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》～,(此為雙邊加工)。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。 運(yùn)動參數(shù) 機(jī)床的運(yùn)動參數(shù)包括主運(yùn)動轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速范圍、進(jìn)給量范圍、進(jìn)給量數(shù)列以及空行程速度等。即：n=56， n=100, n=180, n=315 (r/min)—主運(yùn)動驅(qū)動電動機(jī)功率的確定(1) 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n=315r/min，則此時(shí)的切削速度為： V===200m/min由此可見，切削速度滿足要求。 進(jìn)給驅(qū)動電動機(jī)功率的確定查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》第41頁，可知：進(jìn)給驅(qū)動電動機(jī)功率取決于進(jìn)給的有效功率和傳動件的機(jī)械效率，即：N=式中：N—進(jìn)給驅(qū)動電動機(jī)功率(KW) Q —進(jìn)給抗力(N) V—進(jìn)給速度(m/min)η—進(jìn)給傳動系統(tǒng)的總機(jī)械效率(～)粗略計(jì)算時(shí)，可根據(jù)進(jìn)給傳動與主傳動所需功率之比值來估算進(jìn)給驅(qū)動電機(jī)功率。主軸和一般傳動軸的相同點(diǎn)是，兩者都傳遞運(yùn)動、扭矩并承受傳動力，都要保證傳動件和支承的正常工件條件，但主軸直接承受切削力，還要帶動工件或刀具，實(shí)現(xiàn)表面成形運(yùn)動，因此對主軸有較高的要求。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)動精度還取決于主軸的轉(zhuǎn)速、軸承的性能和潤滑以及主軸部件的動態(tài)特性。顯然，主軸組件的剛度越高，主 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