【正文】 規(guī)格最大的產(chǎn)品，處國內(nèi)領(lǐng)先水平。關(guān)鍵詞：臥式鏜銑床；主傳動(dòng)系統(tǒng)；進(jìn)給系統(tǒng)AbstractNC horizontal boring and milling machine is a machine tool with a very wide range of processing and large degree of freedom. It is mainly used to machine Box Parts those which have plex shapes and high accuracy requirements, to mill plane, drill hole, bore hole and machine face etc.Though the traditional structure of telescopic boring bar has the characteristics of being able to bore deep hole and cut with highpower, recent years, as the elements such as Electric Spindle, Linear Motion Actuator and Linear Guides, etc, those which can provide technical support for the highspeed operation, were widely used, Spindle Designing transform from the traditional structure of telescopic boring bar to a modern highspeed electric spindle gradually.Compared with the similar products abroad, home products has a single form, and there are still a large gap of the product’s operation and feed speed and other properties between product home and abroad.This paper was based on the structure of telescopic boring bar and on the premise of widely referring to related and absorbing data of CNC machine tool design ,I plete designing for main drive of the machine tool, Spindle Feed System and the check of the strength of the main transmission parts.Key Words: horizontal boring and milling machine；main drive of the machine tool。本文以鏜桿伸縮式結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在廣泛參考數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)相關(guān)資料和吸收消化的前提下，完成了對機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及主要傳動(dòng)件的強(qiáng)度校核。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。考慮到設(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)算盡量簡單，將滑移齒輪布置在Ⅱ軸上，并且齒輪傳動(dòng)的高速級和低速級傳動(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)卻相對較多，這種設(shè)計(jì)對軸與輪轂的強(qiáng)度削弱較少，應(yīng)力集中小，配合的對中性和導(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)高速端是一級變速組、低速端是一級定比傳動(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　Ⅱ軸的強(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)》，??；—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)