【正文】 最小軸徑應(yīng)在的基礎(chǔ)上增大5%，即：取主軸內(nèi)徑和外徑之比為，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（中冊(cè)）表8361《空心軸系數(shù)表》得計(jì)算系數(shù)，則滿足強(qiáng)度要求的主軸最小直徑為：根據(jù)主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖上主要零件的布置圖和軸的初步估算軸徑，進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因?yàn)檗D(zhuǎn)軸工作時(shí)，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(guān)，所以當(dāng)軸的結(jié)構(gòu)尺寸未確定前，無法求出軸所受的彎矩。查《金屬工藝學(xué)》（下冊(cè)）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(huì)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，取；切削層公稱厚度在銑削中與每齒進(jìn)給量有關(guān)，故取。而功率選得過大，電動(dòng)機(jī)價(jià)格高，且經(jīng)常不在滿載下運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)效率和功率因數(shù)都很低，造成很大的浪費(fèi)。并且，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，指導(dǎo)老師建議我按中型數(shù)控機(jī)床規(guī)格進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖4　臥式鏜銑數(shù)控機(jī)床布局方案圖3主傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動(dòng)進(jìn)行的，因此大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用無級(jí)變速系統(tǒng)，以使變速機(jī)構(gòu)適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。機(jī)床總體布局應(yīng)能同時(shí)保證機(jī)床具有良好的精度、剛度、抗振性和熱穩(wěn)定性等結(jié)構(gòu)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(gè)交換工作臺(tái)和1個(gè)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，交換工作臺(tái)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(jié)構(gòu)，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(jī)的最大特點(diǎn)是高效、高精，快速移動(dòng)最高達(dá)，最大加速度達(dá)，位置精度。要完成的主要任務(wù)：1）繪制鏜銑數(shù)控機(jī)床總裝配圖1張；2）繪制主軸箱及主軸傳動(dòng)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(bào)告1份；5）翻譯有關(guān)外文資料1份（5000漢字）；6）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1份（10000字以上）。圖2（a）是加工件較輕的升降臺(tái)銑床，一般由工件完成三個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，分別由工作臺(tái)、滑鞍和升降臺(tái)來實(shí)現(xiàn)；當(dāng)加工工件較重或者尺寸較大時(shí)，則不宜由升降臺(tái)帶著工件作垂直方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，而是改由銑頭帶著刀具來完成垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，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(tái)載著工件作一個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其它兩個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由多個(gè)刀架在立柱與橫梁上移動(dòng)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(dāng)加工更大更重的工件時(shí)，由工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)在結(jié)構(gòu)上就很難實(shí)現(xiàn)了，這種情況全部進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均由銑頭運(yùn)動(dòng)來完成，如圖2（d）所示，這種布局形式可以減小銑床的結(jié)構(gòu)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(jī)床總體布局選擇圖3（a）或圖3（b）方案，T形床身設(shè)計(jì)。結(jié)合我的畢業(yè)設(shè)計(jì)分析：銑削過程是斷續(xù)切削，同時(shí)工作的齒數(shù)較多，每個(gè)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(shè)計(jì)中鏜桿的可伸縮結(jié)構(gòu)，為使傳動(dòng)件結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)計(jì)算盡量簡(jiǎn)單，將滑移齒輪布置在Ⅱ軸上，并且齒輪傳動(dòng)的高速級(jí)和低速級(jí)傳動(dòng)比分別為1：1和1：2；Ⅱ軸和Ⅲ軸間采用定比傳動(dòng)，傳動(dòng)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(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表22《各類通用機(jī)床主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速》可以知道，中型臥式鏜銑床無級(jí)傳動(dòng)時(shí)的主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速公式：其中：由此可得主軸（Ⅲ軸）計(jì)算轉(zhuǎn)速：則Ⅰ、Ⅱ軸計(jì)算轉(zhuǎn)速分別為：傳動(dòng)系統(tǒng)中，有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體間總是伴隨著摩擦和磨損，并且嚙合齒輪間也會(huì)因?yàn)橹圃旌桶惭b誤差使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，這些都不可避免地存在功率損失。當(dāng)然，并不是說所有的軸都要做成空心的，對(duì)一些直徑較小的軸，如果加工成空心軸，反而會(huì)因加工工序增加或加工困難而增加成本、造成浪費(fèi)。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是本次主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。另外，花鍵的齒槽較淺而齒數(shù)卻相對(duì)較多，這種設(shè)計(jì)對(duì)軸與輪轂的強(qiáng)度削弱較少，應(yīng)力集中小，配合的對(duì)中性和導(dǎo)向性能好等優(yōu)點(diǎn)。因此，本次設(shè)計(jì)中主軸的支承借鑒CA6140的設(shè)計(jì)，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(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(qiáng)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(guān)。圖19　主軸主要軸向尺寸前面?zhèn)鲃?dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，因?yàn)楫?dāng)時(shí)箱體寬度無法確定，因此只對(duì)Ⅰ、Ⅱ軸各段軸頸進(jìn)行了設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)選用的主軸電機(jī)功率為，主軸箱內(nèi)高速端是一級(jí)變速組、低速端是一級(jí)定比傳動(dòng)。在前面軸的設(shè)計(jì)中，只是用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算了軸的最小直徑，進(jìn)而進(jìn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。圖22?、蜉S的強(qiáng)度計(jì)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(gè)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(dòng)軸承，經(jīng)常發(fā)生點(diǎn)蝕，因此要對(duì)其進(jìn)行壽命計(jì)算，防止軸承在預(yù)期工作時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕破壞。A、B兩軸承處徑向載荷的大小可參考校核Ⅱ軸強(qiáng)度時(shí)求解得到的A、B兩處軸承支反力的大小，因此：又因?yàn)棰蜉S上外加軸向力大小為0，則等于軸承預(yù)緊力的大小，此處計(jì)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(jì)算靜載荷為：式中：—?jiǎng)虞d荷系數(shù)，查查《數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)踐指南》表414《動(dòng)載荷系數(shù)》，取；—硬度影響系數(shù)，查《數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)踐指南》表415《硬度影響系數(shù)、》，取；—最大工作載荷，在這里—滾珠絲杠螺母副的額定靜負(fù)荷。它直接影響著箱體的外形尺寸、傳動(dòng)系統(tǒng)精度和箱體內(nèi)的空間利用率。在Ⅰ軸上設(shè)計(jì)一個(gè)凸輪，當(dāng)主軸電機(jī)啟動(dòng)后，Ⅰ軸通過鍵連接帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，以推動(dòng)潤滑油泵活塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)將箱底滑潤油吸起并泵送至各滑潤點(diǎn)的功能，同時(shí)還可以起到給運(yùn)動(dòng)部件降溫的作用。9換刀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的臥式鏜銑數(shù)控機(jī)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(shí)間允許，接下來，還應(yīng)對(duì)機(jī)床的液壓系統(tǒng)進(jìn)行完整設(shè)計(jì)，并完成機(jī)床的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。最后，我還要感謝我的家人和與我四年相依相伴的同學(xué)們，他們的支持與情感，是我永遠(yuǎn)的財(cái)富。因此，研究雙層主軸設(shè)計(jì)的臥式鏜銑床結(jié)構(gòu)，作為畢業(yè)設(shè)計(jì)，是一個(gè)很好的鍛煉學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課題，但倘若作為新的機(jī)床產(chǎn)品來研究，其價(jià)值可能就不是很大了。在此，也采用液壓機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。圖29　潤滑油泵結(jié)構(gòu)圖圖30　分油器結(jié)構(gòu)圖在各潤滑點(diǎn)，油嘴直接將潤滑油噴到需要潤滑的部件上。針對(duì)于本次臥式鏜銑數(shù)控機(jī)床，主軸箱通過導(dǎo)軌與立柱相連，并沿導(dǎo)軌在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，因此箱體高度方向尺寸不能太小，而應(yīng)保證主軸箱沿導(dǎo)軌滑動(dòng)時(shí)有足夠長的導(dǎo)向長度，如圖28所示，擬定下面兩種布局方案。細(xì)長絲杠在受壓縮載荷時(shí)，不會(huì)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(shè)計(jì)中主軸進(jìn)給絲杠采用兩端固定設(shè)計(jì)。查指導(dǎo)