【文章內(nèi)容簡介】 列兩式計算，取大值 —額定靜負(fù)荷（kgf）—安全系數(shù)（3）軸承的選擇I軸兩端軸承的選擇，根據(jù)前面估算的直徑及該軸的結(jié)構(gòu)和受力情況，選擇單列向心球軸承（GB276—64）軸承型號為7000308（左軸承）右軸承7000307II軸兩端軸承的選擇左軸承：7000307 右軸承：7000306III軸：左，7000309 右，7000308IV軸：左，7000310，右7000409V軸軸承的選擇，由于軸V右端懸伸部分與錐齒輪不相連，承受一定的軸向負(fù)荷及徑向負(fù)荷，因此，可選用圓錐滾子軸承左端型號：27310（GB298—64）右端：27610VI軸垂直布置，下端軸承承受到大的軸向力，可選用向心推力球軸承，型號為36107，上端軸承可選用向心球軸承70003094，軸的軸向定位傳動軸必須在箱體內(nèi)保持準(zhǔn)確的位置，相對保證安裝在軸上各傳動件的位置正確性，不論軸是否轉(zhuǎn)動，是否受軸向力，都必須有軸的定位。對受軸向力的軸，其軸向定位更重要。回轉(zhuǎn)軸的軸向包括軸承在軸上的定位和在箱體孔中定位）在選擇定位方式時應(yīng)注意：1，軸的長度，長度要考慮熱伸長的問題，宜有一端定位。2，軸承的間隙是否需要調(diào)整。3，整個軸的軸向位置是否需要調(diào)整4，在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈5，加工和裝配的工藝性等根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)特點和收里情況，I，II，III，IV，V軸均采用彈簧卡圈定位或壓蓋和軸肩定位。５、傳遞軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計１）、 軸I的結(jié)構(gòu)設(shè)計:1,選聯(lián)軸器軸I與電機(jī)軸用聯(lián)軸器相連,: 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 查表取 則,根據(jù)工作需要,選用彈性柱銷連軸器,型號為HL3,聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為: , 聯(lián)軸器的軸孔直徑d=38mm, 半聯(lián)軸器的長度為L=82mm,聯(lián)軸器標(biāo)記為: HL3聯(lián)軸器 3882 GB5014—85.2,按軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度.　主軸組件設(shè)計主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜,技術(shù)要求高,安裝工件(車床)或者刀具(銑床,鉆床)的主軸參予切削成形運(yùn)動,因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量(加工精度和表面粗糙度),設(shè)計時主要圍繞著保證精度,剛度和抗振性,減小溫度和熱變形等幾個方面考慮對主軸部件的基本要求主軸組件是機(jī)床主要部件之一. 它的性能對整機(jī)性能影響很大. 主軸直接承受切削力,轉(zhuǎn)速范圍又很大,所以對主軸組件的主要性能基本要求如下:1), 回轉(zhuǎn)精度. ,主軸軸承的選用及剛度等,而主軸及其回轉(zhuǎn)零件的不平衡,在回轉(zhuǎn)時引起的激振力也會造成主軸的回轉(zhuǎn)誤差.2), 剛度. 主軸組件的剛度指受外力作用時,主軸組件抵抗變形的能力. 主軸部件的剛度與主軸結(jié)構(gòu)尺寸,支承跨距,所選用的軸承類型及配置形式,軸承間隙的調(diào)整,主軸上傳動元件的位置等有關(guān).3), 抗振性: 主軸組件的抗振性是指切削加工時,主軸保持平衡運(yùn)轉(zhuǎn)而不發(fā)生振動的能力,提高主軸抗振性,必須提高主軸組件的靜剛度,采用較大阻尼比的前軸承,以及在必要時安裝阻尼(消振)器,另外,使主軸的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激振力的頻率.4), 溫度. 主軸組件在運(yùn)轉(zhuǎn)時,溫度過高會引起很多不良結(jié)果,數(shù)控機(jī)床在解決溫度問題時,一般采用注溫主軸箱. 5), 耐磨性, 主軸組件必須有足夠的耐磨性,以便能長期保持精度.2, 主軸部件的傳動方式和布置形式.1),傳動方式主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳動方式的選擇,決定于主軸轉(zhuǎn)速的高低,所傳遞扭矩的大小,對遠(yuǎn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性的要求及結(jié)構(gòu)緊湊,這樣結(jié)構(gòu)簡單,緊湊和能傳遞較大的扭矩.2),傳動件位置的合理布置.對于傳動件直接裝在主軸上的主軸部件,. 合理布置傳動件的軸向位置,可以改善主軸的受力情況,減少主軸的變形,改善傳動件的軸承工作條件,減少軸承的受力,提高主軸部件的抗振性等.合理布置的原則(1)傳動力Q引起的主軸彎曲變形小,且能部分抵消切削力P引起的主軸彎曲變形.(2)傳動力Q引起的支承反力能部分抵消切削力引起的支承反力.(3) 傳動力Q引起的主軸端位移小,并且盡可能部分地抵消切削力引起的端位移,尤其在影響加工精度的敏感方向上.(4)結(jié)構(gòu)緊湊,主軸箱尺寸小,裝配維修方便.綜合所上述原則,選擇傳動件的軸向布置形式采用 主軸部件軸承的選擇 1), 主軸軸承的選擇主軸部件上的軸承應(yīng)具有旋轉(zhuǎn)精度高,剛度高,承載能力強(qiáng),抗振性好,極限轉(zhuǎn)速高,適應(yīng)變速范圍大,摩擦功耗小,噪音低,壽命長的性能,同時應(yīng)滿足制造簡單,使用維修方便,成本低,結(jié)構(gòu)尺寸小等要求。滾動軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,并有專門工程批量生產(chǎn),而且它在旋轉(zhuǎn)精度高,剛度,承載能力,轉(zhuǎn)速,發(fā)熱等主要性能上能滿足大多數(shù)主軸部件的要求,特別是它具有能在轉(zhuǎn)速和載荷變動范圍很大的的條件下穩(wěn)定工作的的優(yōu)點。這里前支承選用3182100型,可承受徑向力,反支承選用一對推力球軸承,承受徑向和軸軸向載荷,使主軸軸向定位.2), 軸承的配置大多數(shù)機(jī)床主軸采用兩個支承,結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,在配置軸承時,應(yīng)注意以下幾點:(1) 沒個支承點都要能承受徑向回力(2) 每個方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受(3)徑向力和兩個方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上,即負(fù)載都由機(jī)床支承件承受 3),軸承的精度配合主軸軸承的精度要求比一般傳動高,前軸承的誤差對主軸前端的影響最大,所以前軸承的精度一般比后軸承的選擇要高一級。普通精度級機(jī)床的主軸,前軸承選C或D級, 前軸承選B或C級, 后軸承選C或D級。這里前軸承選C精度, 后軸承選D級精度軸承與軸和軸承與箱體孔之間,一般都采用過渡配合,:j5, js5, j6, js6. 另外,軸承內(nèi)外環(huán)都是薄壁件,軸的孔和形狀誤差都會反映到軸承滾道上去,如果配合精度選得過低,會降低軸承的回轉(zhuǎn)精度,所以, 軸承孔的精度應(yīng)與軸承精度相匹配. 內(nèi)圓選 外圓選主軸支承結(jié)構(gòu)設(shè)計支承中的軸承應(yīng)定位可靠,. 支承中各零部件的加工和裝配工藝性好,維修更換方便.1, 軸承(3182118型)內(nèi)圈的軸向定位雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對外圈可以移動,當(dāng)內(nèi)圈向大端移動時,由于1:。5. 主軸端部的結(jié)構(gòu)型式主軸端部的型式取決于機(jī)床的類型和安裝夾具或刀具的型式. 主軸端部的結(jié)構(gòu),應(yīng)保證夾具頂尖或刀具可靠,定位準(zhǔn)確,高的聯(lián)結(jié)剛度以傳遞足夠的扭矩,并盡量縮短主軸懸伸長度,:24錐孔作定位面,供安裝銑刀或銑刀心軸的尾錐,再用拉桿從主軸后端拉緊四個螺孔供安裝銑刀用,兩個長槽供安裝端面鍵以傳遞扭矩主軸主要參數(shù)的確定主軸的主要參數(shù)是指:主軸平均直徑D(主軸前軸頸直徑D1)。主軸內(nèi)孔直徑d,。主軸懸伸量a和主軸支承跨距L。,主要從靜剛度條件出發(fā)來確定這些參數(shù). 即選擇D,d,a,L使主軸獲得最大的靜剛度,也就是使主軸軸端位移最小,同時兼顧其他的要求,如高速性,抗振性能等。1), 主軸軸頸直徑的確定主軸軸頸直徑對主軸部件剛度影響最大. 加大直徑,可減少主軸本身彎曲變形引起的主軸軸端位移和軸承彈性變形所引起的軸端位移,從而提高主軸部件剛度. 但加大直徑受到軸承值的限制,同時造成相配零件尺寸加大,制造困難,結(jié)構(gòu)龐大和重量增加等. 因此在滿足剛度要求下應(yīng)取小值。查機(jī)床設(shè)計手冊取=90mm,后軸頸 平均軸頸 取d=27mm.2), 主軸內(nèi)孔直徑d的確定主軸內(nèi)孔主要用于通過棒料夾緊刀具或工件的控桿,冷卻管等,大型,重型機(jī)床的空心主軸還可以減輕重量. 確定孔徑d的原則是在滿足對空心主軸孔徑的要求和最小壁厚要求以及不削弱主軸剛度的要求下盡量去大些。由材料力學(xué)知,軸剛度K與抗彎截面慣性矩I成正比,與直徑之間有下列關(guān)系: 由上式可知,當(dāng)時,空心主軸的剛度與實心主軸的剛度相差甚小,即內(nèi)孔對主軸剛度降低的影響很小, 當(dāng)時,剛度降低約25%.因此,為了不至于過分地削弱主軸剛度,一般應(yīng)使 另外,還應(yīng)考慮主軸的頸外壁厚是否足夠. 推薦: 銑床,d=拉桿直徑+(510), 取d= 22。滿足要求.3), 主軸懸伸量a的確定主軸懸伸量a是指主軸前端大炮前支承徑向反力作用中點(一般為前徑向支承中點)的距離,它主要取決于主軸端部結(jié)構(gòu)型式和尺寸(大多都有軸端標(biāo)準(zhǔn)),前支承的軸承配置和密封裝置等. 有的還與機(jī)床其它結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān),如工作臺的行程等. 因此主要由結(jié)構(gòu)設(shè)計確定。參考同類機(jī)床和金屬切削設(shè)計機(jī)床,取則懸伸量a=63mm。 4), 主軸跨距的確定根據(jù)金屬切削設(shè)計機(jī)床,計算前支承剛度. 計算綜合變量=此處取彈性橫量. (鋼的)主軸的截面慣性距則有： 由主軸跨距計算線圖,得:， 所以.合理跨距范圍為:，為提高剛度,應(yīng)盡量縮短主軸外延伸長度a,選擇適當(dāng)?shù)目缇?一般推薦取/a=35。跨距小時,軸承變形對軸端變形影響大,所以軸承剛度小時, /a取大值,軸承剛性差時,則取小值。這里取=4a=463=252(mm).7. 主軸部件的密封根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速,主軸軸承的潤滑方式,工作溫度,工作狀況和軸端結(jié)構(gòu)特點來選擇密封裝置的型式立式銑床的主軸是垂直安裝的. 屬立式主軸,可選用曲路密封(迷宮式密封),這裝置密封,墊圈和曲路相結(jié)合的密封. 墊圈甩開油液使其集中于端蓋中引回,曲路密封還可以防止外界雜質(zhì)侵入. 制動器設(shè)計對制動器的要求是:制動迅速,平穩(wěn),結(jié)構(gòu)簡單,緊湊,:電機(jī)制動和機(jī)械制動。 在數(shù)控銑床上，通常根據(jù)刀具與工藝要求需進(jìn)行主軸轉(zhuǎn)速的變換及制動，這制動裝置常用離合器來實現(xiàn)，而電磁離合器是應(yīng)用電磁效應(yīng)接通或切斷運(yùn)動的元件。由于它便于實現(xiàn)自動操作，并有現(xiàn)成的系列產(chǎn)品可供選擇，因而它已成為自動裝置中常用的元件。這里我們采用機(jī)械制動,采用電磁離合器制動。按照要求，根據(jù)電磁離合器所能傳遞的靜扭矩和動扭矩選擇各類電磁離合器的規(guī)格，型號，從而確定其尺寸。2 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計與計算利用微機(jī)對縱橫垂直進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行半閉環(huán)控制，驅(qū)動元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠副。采用微機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，由I/O接口輸出步進(jìn)脈沖，經(jīng)一級齒輪減速滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)縱向、橫向、垂直進(jìn)給運(yùn)動。 機(jī)械部分設(shè)計與計算1．縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計采用半閉環(huán)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)經(jīng)一級減速齒輪傳動副，滾珠絲桿拖動工作臺。傳感器與電機(jī)軸相聯(lián)，用來檢測電機(jī)轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速，并把它們轉(zhuǎn)換為電信號反饋給數(shù)控裝置，傳感器采用脈沖編碼器。2．縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計計算工作臺重量： W==4992N(根據(jù)圖紙粗略計算)時間常數(shù)： T=25 ms滾珠絲杠基本導(dǎo)程： Lo=6mm行程： S=900mm步距角： /step快速進(jìn)給速度： 500mm/min（1）切削力計算 由《機(jī)床設(shè)計手冊》可知，切削功率????????????????? ? ? ? ??? ?? ? ? ? 式中： N電機(jī)功率，查機(jī)床說明書，N= KW；主傳動系統(tǒng)總效率，～=；K進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為K=。則有： Nc== kw切向銑削力：F=10 N? ? ? ? ??? ?? ? ? ?式中： V主軸傳遞全部功率時的最底切削速度（m/s）則有： V=D95/60000=? ? ? ? ??? ?? ? ? ?F==2964（N）進(jìn)給工作臺工作載荷計算從《數(shù)控銑床》中表21可得知，在一般立式銑削時，工作臺縱向進(jìn)給方向載荷：F==5294 N? ? ? ? ??? ?? ? ? ?工作臺橫向進(jìn)給方向載荷： F==2964=1185 N? ? ? ? ??? ?? ? ? ?工作臺橫向進(jìn)給方向載荷： F==2964=592 N? ? ? ? ??? ?? ? ? ?（2)滾珠絲杠設(shè)計計算：由《數(shù)控技術(shù)》可知，采用燕尾導(dǎo)軌，導(dǎo)軌銑床絲杠的軸向力：采用燕尾導(dǎo)軌? ? ? ? ??? ?? ? ? ?式中K= =則有：1）強(qiáng)度計算：壽命值：? ? ? ? ??? ?? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?? ? ? ?n為絲桿轉(zhuǎn)速（r/min）v為最大切削力下的進(jìn)給速度（m/min）,取最高進(jìn)給速度的1/3T額定壽命，查表得 T=15000h 滾珠絲桿導(dǎo)程，取=6mm則有：v=r/minL最大動負(fù)載C 查表得：運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù) 則C? ? ? ? ??? ?? ? ? ?根據(jù)最大動負(fù)荷C的值，可選則滾珠絲杠的型號。查表25得，選取滾珠絲杠直徑為50mm，型號為ND5006，其額定載荷為29350N，所以強(qiáng)度足夠。2） 效率計算：根據(jù)《機(jī)械原理》的公式，絲杠螺母副的傳動效率為：? ? ? ? ??? ?? ? ? ?式中：為絲桿螺旋升角，查得：為摩擦角，滾珠絲桿副的滾動摩擦系數(shù)f=～,其摩擦角約等于 則有： 3）剛度驗算：滾珠絲杠受工作負(fù)載F引起的導(dǎo)程的變化量絲桿的拉壓變形量 ? ? ? ? ??? ?? ? ? ?式中：mm=。 E為材料彈性模量，對鋼A為滾珠絲杠截面積 =? ? ? ? ??? ?? ? ? ?則有： cm滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量有預(yù)緊：? ? ? ? ??? ?? ? ? ?式中：為滾珠直徑，查表得=Z圈數(shù)列數(shù)2513=75為預(yù)緊力? ? ? ? ??? ?? ? ? ?則有:則絲桿的總變形量11cm查表知E級精度絲杠允許的螺距誤差（1m