【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算包括：主軸端部撓度和主軸傾角的計算。通常能滿足剛度要求的主軸也能滿足強度的要求。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；（3） L=（1～2）a，用于懸伸長度較大時。 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)按標準選取，有時為了提高主軸剛度或定心精度，也可不按標準取。 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)，空心與實心截面主軸的剛度很接近；當(dāng)=，空心主軸的剛度為實心主軸剛度的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《金屬切削機床設(shè)計簡明手冊》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，要達到相同的公差則制造越困難，重量也增加。 主軸組件的計算主軸組件的結(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，以軸頸作為工作基面進行旋轉(zhuǎn)運動；加工主軸時，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，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，同時還要考慮主軸加工和裝配的工藝性，一般在機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，因為前者節(jié)省了兩個軸承，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，則可在一個支承（尤其是前支承）中配置兩個或兩個以上的軸承。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 命受疲勞強度限制在不頻繁啟動時，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。因為前支承剛度對主軸組件剛度的影響要比后支承的大。徑向載荷較大時，可選用滾子軸承；較小時，可選用球軸承。 主軸組件的布局主軸組件的設(shè)計，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)以主軸組件運轉(zhuǎn)一定時間后各部分位置的變化來度量。對于精密機床，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)有機床的試驗表明，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，并遠離激振頻率；主軸振型的節(jié)點應(yīng)靠近切削部位。根據(jù)所設(shè)計的機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，評價是否滿足要求。隨著機床向高精度、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。各類通用機床主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度已在機床精度標準中作了規(guī)定，專用機床主軸部件的旋轉(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，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《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第155頁表121，選Y90S4電機，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。計算銑削工件時的切削力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到設(shè)計尺寸，則銑削深度為工件加工余量，即a=。此次設(shè)計主要確定主運動的運動參數(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的余量達到R=。 選擇切削用量由于被加工零件的銑削寬度為175mm,需進行二次走刀，故一次走刀為90mm(寬度)，二次走刀為17590=85mm，即：a=90mm。相應(yīng)的表面成形運動為：單主軸的回轉(zhuǎn)運動，工作臺縱向進給運動；輔助運動為：主軸軸向調(diào)整運動。根據(jù)減荷閥體的加工要求，機床總體布局圖如圖11所示： 圖12 機床總體布局圖 減荷閥體安裝在工作臺上，銑削動力頭帶動銑刀作旋轉(zhuǎn)主運動，工作臺作縱向進給運動，完成對工件的切削加工。對于VF6/7型空壓機減荷閥體，用車床進行車削加工時，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行加工，裝夾穩(wěn)定性也不高；用刨床進行刨削加工時，機床需要兩個運動，機床和刀具結(jié)構(gòu)簡單，裝夾在工件臺上快速，穩(wěn)固，但生產(chǎn)率低，加工精度也達不到工件要求；用端銑刀進行銑削加工時，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、經(jīng)濟合理?？傮w方案是機床部件和零件的設(shè)計依據(jù)，對整個設(shè)計的影響較大。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動關(guān)系；(2)保證機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)濟效果好；(5)造型美觀。本次畢業(yè)設(shè)計的組合機床的工藝方法是，用一把端銑刀直接進行加工。查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》～,(此為雙邊加工)。當(dāng)銑削表面粗糙度數(shù)值要求較低時，銑削速度應(yīng)選高一些，每齒走刀量應(yīng)小些。 運動參數(shù) 機床的運動參數(shù)包括主運動轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速范圍、進給量范圍、進給量數(shù)列以及空行程速度等。即：n=56， n=100, n=180, n=315 (r/min)—主運動驅(qū)動電動機功率的確定(1) 切削力的計算由前面已知，本次設(shè)計的組合機床的最高轉(zhuǎn)速為n=315r/min，則此時的切削速度為： V===200m/min由此可見，切削速度滿足要求。 進給驅(qū)動電動機功率的確定查《金屬切削機床設(shè)計》第41頁，可知：進給驅(qū)動電動機功率取決于進給的有效功率和傳動件的機械效率，即：N=式中：N—進給驅(qū)動電動機功率(KW) Q —進給抗力(N) V—進給速度(m/min)η—進給傳動系統(tǒng)的總機械效率(～)粗略計算時，可根據(jù)進給傳動與主傳動所需功率之比值來估算進給驅(qū)動電機功率。主軸和一般傳動軸的相同點是，兩者都傳遞運動、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，實現(xiàn)表面成形運動，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