【正文】 最小軸徑應在的基礎上增大5%，即：取主軸內(nèi)徑和外徑之比為，查《機械設計手冊》（中冊）表8361《空心軸系數(shù)表》得計算系數(shù)，則滿足強度要求的主軸最小直徑為：根據(jù)主軸箱傳動系統(tǒng)簡圖上主要零件的布置圖和軸的初步估算軸徑，進行軸的結構設計。因為轉(zhuǎn)軸工作時，受彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用，而彎矩又與軸上載荷的大小及軸上零件相互位置有關，所以當軸的結構尺寸未確定前，無法求出軸所受的彎矩。查《金屬工藝學》（下冊）表12《幾種常用材料的值》，考慮到在日后生產(chǎn)過程中，可能會遇到一些難加工材料，因此，取值稍偏大，為；切削層公稱寬度在銑削中表現(xiàn)為切削深度，而在加工過程中，為了使刀尖避開鑄、鍛工件毛坯表面硬化層，第一次的背吃刀量要盡可能大，?。磺邢鲗庸Q厚度在銑削中與每齒進給量有關，故取。而功率選得過大，電動機價格高，且經(jīng)常不在滿載下運行，電動機效率和功率因數(shù)都很低，造成很大的浪費。并且，在畢業(yè)設計過程中，指導老師建議我按中型數(shù)控機床規(guī)格進行設計。圖4　臥式鏜銑數(shù)控機床布局方案圖3主傳動系統(tǒng)方案設計數(shù)控機床的變速是按照控制指令自動進行的，因此大多數(shù)數(shù)控機床采用無級變速系統(tǒng)，以使變速機構適應自動操作的要求。機床總體布局應能同時保證機床具有良好的精度、剛度、抗振性和熱穩(wěn)定性等結構性能。歸納起來，臥式鏜銑床的加工可分為平面和孔加工兩大類。配有2個交換工作臺和1個回轉(zhuǎn)工作臺，交換工作臺的定位精度在以內(nèi)。臥式鏜銑床在發(fā)展早期，主軸多采用經(jīng)典的鏜軸與銑軸組成的雙層主軸結構，為保證剛性與高精度加工，主軸前端由雙列圓柱滾子軸承與推力球軸承支承。該機的最大特點是高效、高精，快速移動最高達，最大加速度達，位置精度。要完成的主要任務：1）繪制鏜銑數(shù)控機床總裝配圖1張；2）繪制主軸箱及主軸傳動系統(tǒng)總成部件裝配圖1張；3）繪制典型零件的零件圖若干張（總繪圖工作量：折合0圖紙不少于3張）；4）編制開題報告1份；5）翻譯有關外文資料1份（5000漢字）；6）編寫設計計算說明書1份（10000字以上）。圖2（a）是加工件較輕的升降臺銑床，一般由工件完成三個方向的進給運動，分別由工作臺、滑鞍和升降臺來實現(xiàn)；當加工工件較重或者尺寸較大時，則不宜由升降臺帶著工件作垂直方向的進給運動，而是改由銑頭帶著刀具來完成垂直進給運動，如圖2（b）所示；圖2　數(shù)控銑床總體布局示意圖2（c）所示的龍門數(shù)控銑床，其工作臺載著工件作一個方向的進給運動，其它兩個方向的進給運動由多個刀架在立柱與橫梁上移動來完成，這樣的布局不僅適用于較重的工件加工，而且由于增多了銑頭，使銑床生產(chǎn)效率得到很大提高；當加工更大更重的工件時，由工件作進給運動在結構上就很難實現(xiàn)了，這種情況全部進給運動均由銑頭運動來完成，如圖2（d）所示，這種布局形式可以減小銑床的結構尺寸和質(zhì)量。圖3　幾種常見的數(shù)控臥式銑床布局因此機床總體布局選擇圖3（a）或圖3（b）方案，T形床身設計。結合我的畢業(yè)設計分析：銑削過程是斷續(xù)切削，同時工作的齒數(shù)較多，每個刀齒切削的厚度也是變化的，因此銑刀刀刃處于間歇切削狀態(tài)，散熱條件較好，有利于采用高速銑削，以提高生產(chǎn)率?？紤]到設計中鏜桿的可伸縮結構，為使傳動件結構和設計計算盡量簡單，將滑移齒輪布置在Ⅱ軸上，并且齒輪傳動的高速級和低速級傳動比分別為1：1和1：2；Ⅱ軸和Ⅲ軸間采用定比傳動，傳動比為1：。生產(chǎn)中，常用切削層單位面積切削力來估算切削力的大小。查《機械制造裝備設計》表22《各類通用機床主軸的計算轉(zhuǎn)速》可以知道，中型臥式鏜銑床無級傳動時的主軸計算轉(zhuǎn)速公式：其中：由此可得主軸（Ⅲ軸）計算轉(zhuǎn)速：則Ⅰ、Ⅱ軸計算轉(zhuǎn)速分別為：傳動系統(tǒng)中，有相對運動的物體間總是伴隨著摩擦和磨損，并且嚙合齒輪間也會因為制造和安裝誤差使其在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生振動和噪聲，這些都不可避免地存在功率損失。當然，并不是說所有的軸都要做成空心的，對一些直徑較小的軸，如果加工成空心軸，反而會因加工工序增加或加工困難而增加成本、造成浪費。查《機械設計課程設計》表135《彈性柱銷聯(lián)軸器》，選擇LT7型即可滿足要求。因此，主軸的結構設計是本次主傳動系統(tǒng)設計的一個重要環(huán)節(jié)。另外，花鍵的齒槽較淺而齒數(shù)卻相對較多，這種設計對軸與輪轂的強度削弱較少，應力集中小，配合的對中性和導向性能好等優(yōu)點。因此，本次設計中主軸的支承借鑒CA6140的設計，前端采用雙列圓柱滾子軸承配雙向推力軸承的支承形式，后端采用單列圓柱滾子軸承支承。按照機械結構設計由內(nèi)至外的原則，先確定拉刀桿的尺寸，再選擇合適的碟形彈簧，確定出內(nèi)層主軸最大孔徑，然后根據(jù)強度需要給主軸選擇合適的壁厚以確定內(nèi)層主軸的最小外徑尺寸，并依此完成主軸末端螺母座的結構設計如圖16所示。因此，外層主軸的軸向尺寸在保證軸上各零件正常安裝的前提下，與主軸箱寬度有關。圖19　主軸主要軸向尺寸前面?zhèn)鲃虞S結構設計中，因為當時箱體寬度無法確定，因此只對Ⅰ、Ⅱ軸各段軸頸進行了設計。本次設計選用的主軸電機功率為，主軸箱內(nèi)高速端是一級變速組、低速端是一級定比傳動。在前面軸的設計中，只是用扭轉(zhuǎn)強度初步估算了軸的最小直徑，進而進行的結構設計。圖22?、蜉S的強度計算b)求軸承的支反力水平面上支反力：垂直面上支反力：c)畫彎矩圖截面C處的彎矩為：水平面上的彎矩：垂直面上的彎矩：合成彎矩：同上可得，截面D處的彎矩為：水平面上的彎矩：垂直面上的彎矩：合成彎矩：Ⅱ軸上只有兩個齒輪的作用力，沒有其它外力作用。一般工作條件下的回轉(zhuǎn)滾動軸承，經(jīng)常發(fā)生點蝕，因此要對其進行壽命計算，防止軸承在預期工作時間內(nèi)產(chǎn)生疲勞點蝕破壞。A、B兩軸承處徑向載荷的大小可參考校核Ⅱ軸強度時求解得到的A、B兩處軸承支反力的大小，因此：又因為Ⅱ軸上外加軸向力大小為0，則等于軸承預緊力的大小，此處計算中取。因此主軸軸向抗力要折算成絲杠所承受的轉(zhuǎn)矩。最大計算靜載荷為：式中：—動載荷系數(shù)，查查《數(shù)控機床設計實踐指南》表414《動載荷系數(shù)》，??；—硬度影響系數(shù)，查《數(shù)控機床設計實踐指南》表415《硬度影響系數(shù)、》，?。弧畲蠊ぷ鬏d荷，在這里—滾珠絲杠螺母副的額定靜負荷。它直接影響著箱體的外形尺寸、傳動系統(tǒng)精度和箱體內(nèi)的空間利用率。在Ⅰ軸上設計一個凸輪，當主軸電機啟動后，Ⅰ軸通過鍵連接帶動凸輪轉(zhuǎn)動，以推動潤滑油泵活塞在缸體內(nèi)作往復運動，實現(xiàn)將箱底滑潤油吸起并泵送至各滑潤點的功能，同時還可以起到給運動部件降溫的作用。9換刀機構設計本次設計的臥式鏜銑數(shù)控機床，銑刀頭和鏜桿安裝完畢后，都是通過內(nèi)層主軸的碟形彈簧將其拉緊的。如果時間允許，接下來，還應對機床的液壓系統(tǒng)進行完整設計，并完成機床的控制系統(tǒng)設計。最后，我還要感謝我的家人和與我四年相依相伴的同學們，他們的支持與情感，是我永遠的財富。因此，研究雙層主軸設計的臥式鏜銑床結構，作為畢業(yè)設計，是一個很好的鍛煉學生結構設計和傳動系統(tǒng)設計的課題，但倘若作為新的機床產(chǎn)品來研究，其價值可能就不是很大了。在此，也采用液壓機構實現(xiàn)。圖29　潤滑油泵結構圖圖30　分油器結構圖在各潤滑點，油嘴直接將潤滑油噴到需要潤滑的部件上。針對于本次臥式鏜銑數(shù)控機床，主軸箱通過導軌與立柱相連，并沿導軌在豎直面內(nèi)運動，因此箱體高度方向尺寸不能太小，而應保證主軸箱沿導軌滑動時有足夠長的導向長度，如圖28所示，擬定下面兩種布局方案。細長絲杠在受壓縮載荷時，不會發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮載荷為臨界載荷：式中：，；—絲杠公稱直徑，；—滾珠絲杠直徑，；—絲杠最大受壓長度，；—絲杠支承方式系數(shù)，本次設計中主軸進給絲杠采用兩端固定設計。查指導