【正文】 上述參數(shù)代入公式（ 38），則軸的計算剛度為 )( 41 344 221 mmy ?????? ?? 由于 pyy?1 ，所以軸 能夠滿足剛度要求。 在圖 所示的配置形式中，前支撐采用雙列圓錐滾子軸承，承受徑向載荷和軸向載荷，后支承采用單列圓錐滾子軸承，這種配置徑向和軸向的剛度高，可承受重載荷，尤其能承受較強的動載荷，安裝與調(diào)整性能好，但主軸轉(zhuǎn)速和精度的提高受到限制，因此適用于中等精度，低速與重載荷的數(shù)控機床主軸[15]。 圖 在主軸凸緣上均布數(shù)個螺釘以調(diào)整內(nèi)圈的移動量，調(diào)整方便，但是用幾個螺釘調(diào)整。從圖上可知，在 A、 B兩處所用的是同種型號的角接觸球軸承，且 D 處的軸承是成對使用，共同承擔支承作用。 將 1d ， 2d 值代入公式（ 310），得 mmamm 2 5 4 0 ?? 。帶寬為： mmmmPK PbbZdss 00??????? 式中： ZK —— 嚙合齒數(shù)系數(shù) 0sb — — 同步帶的基準寬度， mm 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 33 按照帶寬 ?sb ，同步帶帶型為 H 型，由表 4812? 確定選帶寬代號為 075的 H 型帶，其帶寬 mmbs ? (14) 作用在軸上的力 NNv PF dr 1110001000 ????? 式中： rF —— 作用在軸上 dP —— 設計功率； v —— 帶速。主軸軸蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 34 承油脂封入量，通常為軸承空間容積的 %10 ，切忌隨意填滿。 主軸的密封分接觸式密封和非接觸式密封兩類。 圖 是迷宮式密封結構，對于采用脂潤滑的主軸，密封主要是防止外界異物進入。 同時，由于本課題的軸承采用油脂潤滑方式，其密封目的主要是防止外界異物進入，所以可以采用較為簡單的密封方式。 由于 ? ?pp ?? ? ，所以能滿足要求。 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 39 活塞桿的材料為 45 鋼，其抗拉強度 MPab 560?? 。根據(jù)估算得出的電動機功率kWPf ? ，選用 FANUC 的 6L型電動機，其主要性能指標如下： a) 輸出功率： ； 額定轉(zhuǎn)矩： mN? ； 最大轉(zhuǎn)矩： mN? ； 最高轉(zhuǎn)速： min2021r ； 轉(zhuǎn)子慣量： mkg? 。故能夠滿足要求。當然，寬調(diào)速直流伺服 電動機體積較大，其電刷易磨損，壽命受到一定限制 。 彈簧預壓縮量為 )( 241 mmKGS ??? 根據(jù)結構設計要求，確定活塞行程 mmL 12? ，則彈簧力為 [7] ? ? ? ? )( 2 NLSKF t ??????? 液壓 缸的夾緊力為 ? ? ? ? )( 22222 NFPdDF t ?????????????? ???? 式中： D —— 活塞的直徑，單位為 mm ； d —— 活塞桿的直徑，單位為 mm ； P —— 液壓油 的工作壓力， 22108 mmNP ??? ； ? —— 效率系數(shù)，一般取 ?? ； tF —— 彈簧力，單位為 N 。 假定載荷在鍵的工作面上是均勻分布的，則普通平鍵聯(lián)接的強度條件為[23]： ? ?pP dlkT ?? ????? 3102 ?????????????????? （ 311） 式中： T —— 傳遞的轉(zhuǎn)矩（ 2dFyFT ???? ），單位為 mN? ； k —— 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， hk ?? ，此處 h 為鍵的高度，單位為mm ； l —— 鍵的工作長度，單位為 mm ，圓頭平鍵 bLl ?? ，平頭平鍵 Ll? ，這里的 L 為鍵的公稱長度，單位為 mm ， b 為鍵的寬度，單位為 mm ； d —— 軸的直徑，單位為 mm ； ? ?p? —— 鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應力，單位 MPa 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 37 已知：帶輪作用在軸上的力 NF ? ，鍵所處主軸段直徑 mmd 72? ，鍵的寬度 mmb 20? ，鍵的公稱長度 mmL 70? ，鍵的高度 mmh 12? 。 (a) (b) 圖 接觸式密封 1— 甩油環(huán) 2— 油氈圈 3— 耐油橡膠密封圈 本課題的潤滑與密封方案的確定 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 36 本課題中主軸組件的潤滑方式采用油脂潤滑方式，由于潤滑脂的粘度大，不易流失，因此不需要經(jīng)常更換。這種密封用在工作環(huán)境比較清潔的油脂潤滑處。 但是，油霧容 潤滑方式是將油液經(jīng)高壓氣體霧化后，從噴嘴成霧狀噴到需潤滑部位的潤滑 易吹出，污染環(huán)境 。當然，如果主軸箱中沒有冷卻潤滑油系統(tǒng)，那么后支承軸承和其他軸承一般采用油脂潤滑方式。 (12) 基本額定功率 0P 按 照同 步帶的 帶型為 H 型 ，由表 5312? [5]查 得帶的 許用 工作拉 力NTa ? ，帶的單位長度的質(zhì)量 mkgm ? 。 大帶輪齒數(shù) 6030212 ????? ZiZ (6) 大帶輪節(jié)圓直徑 2d mmmmpZd b ????? ? 式中： bp —— 節(jié)距 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 31 按大帶輪齒數(shù) 602?Z ，同步帶帶型為 H 型，由表 5612? [5]查得其外徑mmda ? (7) 帶速 v smvsmsmndv m a x11 ???? ???? ??? ? 式中： 1d —— 小帶輪節(jié)圓直徑； 1n —— 小帶輪轉(zhuǎn)速。 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 29 另一種方法是將兩個厚度不同的隔套放在兩軸承內(nèi)、外圈之間，同樣將兩個軸承軸向相對壓緊，使?jié)L道之間產(chǎn)生預緊，隔套調(diào)整法如圖 所示 。 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 28 (a) (b) (c) (d) 圖 軸承的預緊 形式 圖 結構簡單，但預緊量不易控制，常用于輕載機床主軸部件。 在圖 所示的配置形式中，前軸承采用角接觸球軸承，由 3~2 個軸承組成一套，背靠背安裝，承受徑向載荷和軸向載荷，后支承采用雙列短圓柱滾子軸承，這種配置適用于高速、重載的主軸部件。軸計算剛度經(jīng)驗公式為 prt yLIE FFy ???? ?? 3221 48 ????????????????? （ 38） 式中： 1y —— 軸的計算撓度，單位為 mm； I —— 軸慣性量，單位為 mm4； E —— 軸所用材料的彈性模量，單位為 N/mm2； L —— 支承跨度，單位為 mm； 1tF —— 軸所受圓周力，單位為 N； 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 26 1rF —— 軸所受徑向力，單位為 N。 軸的彎扭合成強度條件為 [23] ? ? ? ?222214 2caMTMTW W W??????? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ??????????（ 37） 式中： ca? —— 軸的計算應力， MPa ； W —— 軸的抗彎截面系數(shù)， 3mm ； ? —— 折合系數(shù)； ? ?1?? —— 軸的許用彎曲應力， MPa ； 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 25 T —— 軸所受的扭矩，單位為 mmN? ； M —— 軸所受的彎矩，單位為 mmN? 。 (h)轉(zhuǎn)矩圖 (a) (b) (c) 圖 軸承受力圖 主軸上的軸承采用一端固定，另一端游動的支承形式。實驗證明，動態(tài)作用下最優(yōu)跨距很接近于推蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 19 得的最優(yōu)值。它主要取決于主軸端部結構型式和尺寸、前支承的軸承配置和密封裝置等，有的還與機床其他結構參數(shù)有關，如工作臺的行程等，因此主要由結構設計確定。確定孔徑 d 的原則是，為減輕主軸重量，在滿足對空心主軸孔徑要求和最小壁厚要求以及不削弱主軸剛度的要求下，應盡量取大值。其主要技術參數(shù)如下： 額定輸出功率： ； 最高速度： min/6000r ； 額定輸出轉(zhuǎn)矩： mN? ； 主軸 主軸的結構設計 主軸的主要參數(shù)是指：主軸前軸頸直徑 1D ；主軸內(nèi)孔徑 d ；主軸懸伸量 a 和主軸支承跨 距 l ，見圖 。 在伺服系統(tǒng)中，本課題在進給系統(tǒng)中選用直流伺服電動機，而在主運動系統(tǒng)中則選用交流伺服電動機。在本課題中，主軸準停機構采用磁力傳感器檢測定向，其不僅能夠使主軸停止在調(diào)整好的位置上，而且能夠檢測到主蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 13 軸的轉(zhuǎn)速，并在加工中心的操控面板上顯示出來，方便機床操作者調(diào)整轉(zhuǎn)速。 表 伺服電動機的特點及應用實例 [19] 種類 主要特點 應用實例 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 12 DC 伺服電動機 1. 高響應特性； 2. 高功率密度（體積小、重量輕）； 3. 可實現(xiàn)高精度數(shù)字控制； 4. 接觸換向部件（電刷與換向器）需要維護； 5. 不能高速大扭矩工作 。 直流伺服電動機通過電刷和換向器產(chǎn)生的整流作用，使磁場磁動勢和電樞電流磁動勢正交，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。為了提高吹屑效率，噴氣小孔要有合理的噴射角度，并均勻布置。待機械手將新刀裝入后，油缸 10 的下腔通入壓力油，活塞 12 向上移，碟形彈簧伸長將拉桿 7 和雙瓣 5 拉著向上，雙瓣卡爪 5 重新進入套筒 14，將刀柄拉緊。發(fā)磁體可安裝在一個圓盤的邊緣，但這對較精密的、高轉(zhuǎn)速加工中心主軸來說，由于需要較高的動平衡指標，就不十分有利。另一延時繼電器延時 ～ 后，壓力油進入定位液壓缸下腔，使定向活塞向左移動，當定向活塞上的定向滾輪 5 頂入定位盤的 V 形槽內(nèi)時，行程開關 LS2 發(fā)出信號，主軸準停完成。 應用場合 適用于中、高速的輕、中、重載荷，如一般機床的進給 機構。 螺旋傳動按摩擦狀態(tài)通常分為滑動螺旋，滾動螺旋，滾滑螺旋以及液壓螺旋。 同步帶是嚙合傳動中唯一 一種 不需要潤滑的傳動方式。主軸的啟動、停止和變速等均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸上的刀具參與切削運動，是切削加工的功率輸出部件。并且溫度過高會改變軸承等元件的間隙、破壞潤滑條件，加速磨損。主軸組件和進給組件的設計和制造，都是圍繞著解決這個基本問題出發(fā)的。 相對而言，國內(nèi)生產(chǎn)的高速加工中心快速進給大多在 300m/min左右，個別達到60m/min。 加工中心的發(fā)展狀況 對于高速加工中心，國外機床在進給驅(qū)動上，滾珠絲杠驅(qū)動的加工中心快速進給大多在 40m/min以上，最高已達到 90m/min。到 90年代，我國的數(shù)控機床技術發(fā)展才得到了一個較大的提速。 關鍵詞 ： 臥式加工中心，主軸箱，刀庫，主軸獻的基礎 II Abstract With modern machinery manufacturing industry, the rapid development of new technology, full use of new technology, horizontal machining center used in a variety of occasions, more and more mon, more and more sophisticated technology. The purpose of this subject is to be horizontal machining centers design, and meet the relevant technical requirements. The graduation design of process of horizontal machining center are analyzed, spindle box and knife database are made and the overall scheme of the structure design, and the bearing capacity of the key parts are analyzed, finally use CAD drawings, parts graph drawing parts. Based on consulting literatures through research, on the basis of analyzing the different processing center spindle ponent,theprehensiveparative performance characteristics, and draws up the reasonable structure scheme. Keywords: Horizontal processing center, spindle box, knife library, spindl