【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的平衡。靜態(tài)剛度反映了主軸部件或零件抵抗靜態(tài)外載的能力。加工中心多采用抗彎剛度作為衡量主軸部件剛度的指標(biāo)。影響主軸部件彎曲剛度的因素很多，如主軸的尺寸形狀，主軸軸承的類(lèi)型、數(shù)量、配置形式、預(yù)緊情況、支撐跨距、主軸前端的懸伸量等。 抗振性和熱穩(wěn)定性要求加工中心在加工時(shí)，由于斷續(xù)切削、加工余量大且不均勻、運(yùn)動(dòng)部件速度高且不平衡，以及切削過(guò)程中的自振等原因引起的沖擊和交變力的干擾，會(huì)使主軸產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工精度和表面粗糙度，嚴(yán)重時(shí)甚至破壞刀具和主軸系統(tǒng)中的零件。主軸系統(tǒng)的發(fā)熱使其中所有零部件產(chǎn)生變形，破壞相對(duì)位置精度和運(yùn)動(dòng)精度，造成加工誤差。為此，主軸組件要有較高的固有頻率，保持合適的配合間隙并進(jìn)行循環(huán)潤(rùn)滑等。 具有刀具的自動(dòng)夾緊功能 加工中心突出的特點(diǎn)是自動(dòng)換刀功能。為保證加工過(guò)程的連續(xù)實(shí)施，加工中心主軸系統(tǒng)與其他主軸系統(tǒng)相比，必須具有刀具自動(dòng)夾緊功能。 功率要求要求主軸系統(tǒng)具有足夠的驅(qū)動(dòng)功率或輸出轉(zhuǎn)矩，能在整個(gè)速度范圍內(nèi)提供切削所需功率和轉(zhuǎn)矩，以滿(mǎn)足機(jī)床強(qiáng)力切削時(shí)的要求。 主軸定位功能要求 主軸準(zhǔn)停功能又稱(chēng)主軸定位功能。即當(dāng)主軸停止時(shí)，控制主軸停在固定的位置，這是自動(dòng)換刀所必需的功能。在自動(dòng)換刀的數(shù)控銑鏜加工中心上，切削轉(zhuǎn)矩通常是通過(guò)刀桿的端面鍵來(lái)傳遞的，這就要求主軸具有準(zhǔn)確定位于圓周上特定角度功能。為此，在通過(guò)前壁小孔鏜內(nèi)壁的同軸大孔，或進(jìn)行反倒角加工時(shí)，要求主軸實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)停，使刀尖停在一個(gè)固定的方位上，以便主軸偏移一定尺寸后大刀刃能通過(guò)前壁小孔進(jìn)入箱體內(nèi)對(duì)大孔進(jìn)行鏜削。HMC50是中等規(guī)格的臥式銑鏜加工中心，工作臺(tái)面積500500mm，允許最大荷重500kg，主軸錐孔ISO 7:24，工作臺(tái)最大行程X 700mm，主軸箱最大行程Y 650mm,立柱最大行程Z 600mm,工作臺(tái)回轉(zhuǎn)B 3601176。，主軸轉(zhuǎn)速范圍40~4000r/min，刀庫(kù)容量40/定點(diǎn)(帶預(yù)選功能)，電動(dòng)機(jī)功率11kw，數(shù)控系統(tǒng)FANUC 0iMC，機(jī)床重量21000kg。 主運(yùn)動(dòng)變速系統(tǒng)主要參數(shù)機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)有動(dòng)力參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)。動(dòng)力參數(shù)是指主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率，運(yùn)動(dòng)參數(shù)是指主運(yùn)動(dòng)的變速范圍。主傳動(dòng)中各傳動(dòng)件的尺寸要根據(jù)傳動(dòng)功率來(lái)確定。傳動(dòng)功率過(guò)大，使傳動(dòng)件尺寸粗大，電動(dòng)機(jī)常在低負(fù)載下工作，功率因數(shù)小而浪費(fèi)能源；功率過(guò)小將限制機(jī)床加工能力而降低生產(chǎn)效率。因此需合理確定主傳動(dòng)功率。主傳動(dòng)功率用理論計(jì)算的方法來(lái)確定比較困難，一般通過(guò)類(lèi)比、統(tǒng)計(jì)等方法來(lái)確定。 主傳動(dòng)功率 機(jī)床主傳動(dòng)的功率P可根據(jù)切削功率與主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的總效率η來(lái)確定 。 動(dòng)力參數(shù)的選取刀具材料工件材料背吃刀量ap (mm)進(jìn)給量f(mm/r)切削速度v (m/min)YT15454100加工中心的加工范圍一般都比較大，切削功率可根據(jù)有代表性的加工情況，由其主切削抗力按下式來(lái)確定 主傳動(dòng)的總效率一般可取為 ，加工中心的主傳動(dòng)多用調(diào)速電機(jī)和有限的機(jī)械變速傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，傳動(dòng)鏈較短，因此，效率可取較大值。 選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào) 電動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率調(diào)頻范圍轉(zhuǎn)速范圍額定轉(zhuǎn)速最高轉(zhuǎn)速VABP160S4P50Hz11kw5~150150~450015004500電動(dòng)機(jī)制造商：上海德驅(qū)馳電氣公司 電動(dòng)機(jī)的功率、扭矩特性 由切削原理知主運(yùn)動(dòng)為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，主運(yùn)動(dòng)為恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)動(dòng)；主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，主運(yùn)動(dòng)為恒功率運(yùn)動(dòng)。低速時(shí)主軸轉(zhuǎn)速小，不需傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的全部功率。我們把機(jī)床能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速稱(chēng)為主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速，以它為臨界轉(zhuǎn)速，從計(jì)算轉(zhuǎn)速至最高轉(zhuǎn)速的區(qū)域?yàn)楹愎β蕝^(qū)域，區(qū)間內(nèi)任意轉(zhuǎn)速都能夠傳遞電動(dòng)機(jī)的全部功率，但主軸轉(zhuǎn)矩隨主軸轉(zhuǎn)速的上升而下降；從最低轉(zhuǎn)速至計(jì)算轉(zhuǎn)速為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域，區(qū)間內(nèi)任意轉(zhuǎn)速能夠輸出最大轉(zhuǎn)矩，但主軸輸出的功率將隨主軸轉(zhuǎn)速的下降而下降。 功率扭矩特性圖機(jī)床傳動(dòng)形式分為有極和無(wú)極變速兩種，無(wú)級(jí)變速形式可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，以便得到滿(mǎn)足加工要求的最佳轉(zhuǎn)速，能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，便于自動(dòng)變速，這對(duì)與提高機(jī)床生產(chǎn)效率和提高被加工零件的質(zhì)量都有重要意義；同時(shí)采用無(wú)級(jí)變速可使主軸結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，縮短傳動(dòng)鏈；因此無(wú)級(jí)變速應(yīng)用日益廣泛。 轉(zhuǎn)速圖的擬定轉(zhuǎn)速圖能夠清楚的表達(dá)出：傳動(dòng)軸的數(shù)目，主軸及各傳動(dòng)軸的變速級(jí)數(shù)、轉(zhuǎn)速值及其傳動(dòng)路線(xiàn)，變速組的個(gè)數(shù)、傳動(dòng)順序及擴(kuò)大順序，各變速組的傳動(dòng)副數(shù)及其傳動(dòng)比數(shù)值，變速規(guī)律等。首先根據(jù)最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速確定變速范圍，確定轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，計(jì)算出公比。 轉(zhuǎn)速圖 主運(yùn)動(dòng)的調(diào)速范圍已知：機(jī)床主軸的最高轉(zhuǎn)速為4000 r/min，機(jī)床主軸的最低轉(zhuǎn)速為40 r/min。機(jī)床主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速機(jī)床主軸的恒扭矩范圍由于電動(dòng)機(jī)的恒扭矩范圍要與機(jī)床主軸的恒扭矩范圍相等 計(jì)算得 機(jī)床主軸要求的恒功率調(diào)速范圍電動(dòng)機(jī)的恒功率范圍 主運(yùn)動(dòng)的調(diào)速范圍 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖擬定傳動(dòng)系統(tǒng)的原則是：在保證機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和使用要求的前提下，運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈要盡可能的短而簡(jiǎn)單；傳動(dòng)效率高以及操作簡(jiǎn)單方便 。首先要考慮某些結(jié)構(gòu)方面的問(wèn)題，考慮結(jié)構(gòu)能否實(shí)現(xiàn)：如小齒輪的齒根圓是否大于軸的直徑，大齒輪的頂圓是否會(huì)碰及相鄰軸等；其次因考慮結(jié)構(gòu)是否合理，如布置是否緊湊，操縱是否方便等。該機(jī)床采用兩對(duì)雙聯(lián)滑移齒輪變速組和一級(jí)定比傳動(dòng)，采用寬式排列結(jié)構(gòu)，主軸變速擬采用通過(guò)滑移齒輪的移位來(lái)實(shí)現(xiàn)，綜合考慮各因素，擬訂傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖。 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 單位：r/minⅠⅡⅢⅣ計(jì)算轉(zhuǎn)速nj1500657323159 各齒計(jì)算轉(zhuǎn)速 各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10nj15006571500133365732365713333231593 傳動(dòng)系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì),精度等級(jí),材料及齒數(shù)根據(jù)選定的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪，齒輪的精度等級(jí)選用6級(jí)精度，小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。確定變速組齒輪齒數(shù)時(shí)，應(yīng)注意下列問(wèn)題：①機(jī)床主傳動(dòng)齒輪一般取大于18～20，以避免發(fā)生根切。②保證強(qiáng)度和防止熱處理變形過(guò)大，套裝在軸上的齒輪，齒根圓到鍵槽的壁厚要大于2倍的模數(shù)。③為了縮短變速箱徑向尺寸及降低齒輪線(xiàn)速度，齒數(shù)和應(yīng)取少些，中型機(jī)床一般取。35805461285757283265為了設(shè)計(jì)與制造的方便，同一變速組的齒輪模數(shù)應(yīng)相同，所有齒輪中首先選擇載荷較重的小齒輪按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行估算,。 () (齒數(shù)35)符號(hào)名稱(chēng)齒數(shù)比齒寬系數(shù)666齒輪傳遞名義功率11kw11kw11kw載荷系數(shù)111系數(shù)111齒輪齒數(shù)352832許用齒根應(yīng)力504504504注：齒數(shù)比，齒寬系數(shù)，許用齒根應(yīng)力，