【文章內(nèi)容簡介】 （ 1） 脂潤滑 滾動軸承能用脂潤滑是它的突出優(yōu)點之一。脂潤滑不需要供油管路和系統(tǒng)，沒有漏油問題。如果脂的選擇合適 潔凈 密封良好，不使灰塵、油、切削液等進入，壽命是很長的。一次充填可用到大修，不需補充，也不要加脂孔。 脂潤滑可選用鋰基脂，如 SKFLGLT2 號（常用于球軸承） 。 （ 2） 油氣潤滑 如果mind值較大時，還需對軸承進行冷卻。如果用油兼作潤滑和冷卻，則由于油的攪拌作用，溫升反而會增加。最好用油潤滑，用空氣冷卻。油霧潤滑需能達到這個目的，但是易污染環(huán)境。比較好的方法是油氣潤滑：在吹向軸承的空氣中定期地注入油，油并不霧化，用后可回收，不污染環(huán)境。油用于潤滑，空氣用于冷卻。 刀具自動裝卸及切削清除裝置 在數(shù)控車床中，主軸部件除具有較高的精度和剛度外，還帶有刀具的自動裝卸裝置和主軸孔內(nèi)的切屑清除裝置。主軸前端有 7： 24 的錐孔，用 于裝夾錐柄刀具。端面鍵既做刀具定位用，又可以通過他傳遞扭矩。為了實現(xiàn)刀具的自動裝卸，主軸內(nèi)設有刀具自動夾緊裝置。夾緊刀夾時，液壓缸上腔接通回油，彈簧推活塞上移，處于鎖緊狀態(tài)，拉桿在碟形彈簧的作用下向上移動。由于此時裝在拉桿前端徑向孔中的四個鋼球進入主軸孔中直徑直徑較小的位置，被迫徑向收攏而卡進拉釘?shù)沫h(huán)形凹槽內(nèi)，因而刀桿被拉桿拉緊，依靠摩擦力緊固在軸上。換刀前需將刀具松開時，壓力油進入液壓缸上腔，活塞推動拉桿向下移動，碟形彈簧被壓縮；當鋼球隨拉桿一起下移至進入主軸孔中直徑較大的位置。他就不再能約束拉釘?shù)念^部， 緊接著拉桿前端內(nèi)孔的抬肩端面碰到拉釘，把刀夾頂松。此時行程開關發(fā)出信號，換刀機械手隨即將刀夾取下。與其同時，壓縮空氣長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 15 管由管接頭經(jīng)活塞和拉桿的中心孔吹入主軸裝刀孔內(nèi)，把切屑或贓物清除干警，以保證刀具的裝夾精度。機械手把新的刀裝上主軸后，液壓缸接通回油，碟形彈簧又拉緊刀夾。刀夾拉緊后，行程開關發(fā)出信號。自動清除主軸孔中的切屑和塵埃是換刀操作中一個不容忽視的問題。 主軸準停裝置 自動換刀數(shù)控車床主軸部件設有準停裝置，其作用是使主軸每次都準確的停止在固定的軸向位置上，以保證換刀時主軸上的端面鍵能對準刀夾上 的鍵槽，同時使每次裝刀時刀夾與主軸的相對位置不變，提高刀具的重復安裝精度，從而提高孔加工時孔徑的一致性。我們設計的主軸部件采用的是電氣準停裝置，其工作原理如下圖所示，在帶動主軸轉(zhuǎn)動的多楔帶輪的端面上裝有一個厚墊片，墊片上裝有一個體積很小的永久磁鐵。在主軸箱箱體對應于主軸準停的位置上，裝有磁傳感器。當車床需要停車換刀時，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出主軸停轉(zhuǎn)的指令，主軸電動機立即降速，當主軸以最低轉(zhuǎn)速慢轉(zhuǎn)很少幾轉(zhuǎn)、永久磁鐵對準磁傳感器時，后者發(fā)出準停指令。此信號經(jīng)放大后，由定向電路控制主軸電動機準確的停止在規(guī)定的軸向位置上。這 種裝置可保證主軸準停的重復精度在 ??1 范圍內(nèi)。 主軸系統(tǒng)的改造 主軸電機的選取 1）切削力 FC 的計算 根據(jù)加工材料，刀具材料，從《金屬切削速查手冊》中查取 ap=8mm,f=,vc =90m/min。 由經(jīng)驗公式 (1) 得 FC=CFC apXFC fyfcVCnfcKFC =2795=6045N 2）切削功率 PC 的計算 PC=FCVC/60000=9KW 3） 選擇電動機 初略估算 主電動機的功率 PL=PC/η C=9/= 采用主電動機通過 1： 1V 帶直接與主軸連接， η C =。 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 16 電動機額定功率 Pn=PL/K=。 查 《現(xiàn)代使用機床設計手冊》下冊選用 Pn=11 Kw 的 12S/8000FANUCS 系列高速型交流主軸電 動機。 4）核算切削功率和切削力 PC= Pnη C=11= FC=60000PC/VC=6234N V帶傳動設計 （ 1）確定計算功率 caP 由機械設計表 87 查的工作情況系數(shù) KA=，故 Pca =KAP=11= （ 2）選窄 V帶帶型（參考文獻 1） 根據(jù) caP 、 1n 由圖 88 選 SPA型 （ 3）確定帶輪基準直徑 由機械設計表 84 和表 88 取主動輪直徑 mm1101 ?D 根據(jù)式 815，從動輪基準直徑 2D ???? iDD 由機械設計表 88 取 mm2102 ?D 由機械設計式 813 驗算帶的速度 1440110100060 11 ?? ????? ?? nDV 35m/s 帶的速度合適。 （ 4）確定窄 V帶的基準長度和傳動中心距。 根據(jù) ),(2)( 21021 DDaDD ???? 初步確定中心距 mm3000 ?a 由機械設計 式 820 計算帶所需的基準長度 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 17 0212122039。 4 )()(2 a DDDDaL d ????? ? = 11113004 )110210()110210(230022 ??????? ?mm 由機械設計表 83 選帶的基準長度 mm1120?dL 由機械設計式 821 計算實際中心距 a 111111203002 39。0 ??????? dd LLaa （ 5）驗算主動輪上的包角 1? 由式 86 得： ?????? 11021018060180 121 ?????????? ?? DD 主動輪上的包角合適 （ 6）計算 V帶根數(shù) z 由機械設計式 822 已知 Lca KKPP Pz?）00( ??? 由 min/14401 rn ? 、 1101?P 、 i=,查表 86c 和表 86d 得 ?P ??P 由機械設計表 81 得 ,??K 表 810 得 ,?LK 則 )( ?????z 取 z=3 根 （ 7）計算預緊力 0F 由機械設計式 823 知 20 (500 qVKvzpF ca ??? ）? 由機械設計表 85 得 q=,故 ( 20 ??????? ）F （ 8）計算作用在軸上的壓軸力 Q 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 18 N31 292 i i n2 10 ????? ??zFQ 軸的設計計算 1） 軸內(nèi) 、 外徑的確定 根據(jù)《金屬切削機床》表 10— 6，初步確定主軸當量外徑為 150mm。由《機械設計》ξ 83 軸的設計可知空心軸的內(nèi)徑 d1 與外徑之比β，通常取β =，在這里取 β =，則內(nèi)徑d1=145=80mm。 2） 選擇軸承 軸的前支承由一個圓錐孔雙列圓柱滾子軸承和一對角接觸球軸 承組成。后支承由一個圓錐孔雙列圓柱滾子軸承組成。根據(jù) 《現(xiàn)代實用機床設計手冊》表 3913 選用 7030C型 角接觸球軸承 。雙列圓柱滾子軸承選用 NNU4932 型號。 軸承預緊螺母：參照《新編機械設計手冊》選用圓螺母螺紋規(guī)格 M150 2。 3） 求軸承的剛度 由于切削力 FC=6045N，背向力 FP==3023N。故總的作用力 F F= FC2 + FP2 = 6759N 此力作用于頂在頂尖的工件上，主軸和尾架個承受一半，故主軸端受力為 F/2=3380N。 在估算時，懸伸長度 a=120mm，假設初值 l/a=3， l=3 120=360mm。前后支承的支承反力 RA和 RB分別為 RA = F/2 （ l+a） /l=3380 （ 360+120） /360N=4510N RB = F/2 a/l=3380 （ 120/360） N=1230N 根據(jù)《金屬切削機床》 （ 10— 6）式求出前后支承的剛度 前支承上圓錐孔雙列圓柱滾子軸承的剛度 參照《金屬切削機床》表 10— 4， iz=52,la=,查軸承樣本，額定動載荷 C=275000N。取Fr=C/16=17188N。帶入式（ 10— 6）得 Kr= （ iz） = 60度角接觸球軸承的剛度 7030C 的內(nèi)徑為 150mm，接觸角為 α =15186。， Z=20， 球徑 d。 =20。查軸承樣本，額定動載荷長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 19 C=129000N。取 Fre=C/15=8600N，代入《金屬切削機床》式 109和式 104得 Fr=Fre+Fa0ctgα =8600+1500 ctg15 186。=14198N 故 Kr=[Frdb（ iz） 2 cos5α ]1/3= [14198 20 202 cos515 186。N/um=540 N/um 4） 求最佳跨距 由于角接觸球軸承剛度相對較小，故取前后支承的剛度之比為 1。 I=（ d4d14） = （ ） =2021 108m4 η =EI/（ Kra3） =（ 1011 2021 108） /2980 106= 查《金屬切削機床》線圖 1024得 LO/a=3。計算出的與假設相符。 計算主軸時通常不考慮傳動力。這當然與實際使用情況有出入。但是，只要計算條件是統(tǒng)一的，都按軸端受一集中載荷計算，在同一條件下對比，則計算結(jié)果仍能用以評判主軸組件。 卡盤的選用 選用 K55型高速通孔楔式動力卡盤。 工作原理：參照主軸部裝圖，高速通孔回轉(zhuǎn)液壓缸帶動拉管，作軸向往復運動，拉管與推拉螺母聯(lián)接，推拉螺母一端 又通過壓蓋連接在楔心套上，于是隨著推拉管的往復運動，楔心套 也隨著運動。楔心套上有 3個與套體軸向成一定角度的 T形槽，滑座上與卡盤體軸向同樣成一定角度的 T形凸起部分嵌在楔心套的 T形槽內(nèi)。由于 T形槽與盤體軸向成一定角度，隨著楔心套的軸向運動，滑座作徑向運動?；ㄟ^ T形塊、梳形齒和內(nèi)六角螺釘與卡爪相對固定，這樣，推拉管的往復運動就通過楔心套和滑座等件的傳動，使卡爪在盤體徑向作夾緊和松開工作的動作。松開內(nèi)六角螺釘，梳形齒脫開，使 T形塊在滑座的槽內(nèi)移動，可調(diào)整卡爪與滑座的相對位置，調(diào)好后再擰緊內(nèi)六角螺釘使梳形齒嚙合。 4 進給伺服系統(tǒng)的改造和計算 進給伺服系統(tǒng)的 設計要求 對進給伺服系統(tǒng)的基本要求 帶有數(shù)字調(diào)節(jié)的進給驅(qū)動系統(tǒng)都屬于伺服系統(tǒng)。進給伺服系統(tǒng)不但是數(shù)控機床的一個重要組成部分，也是數(shù)控機床區(qū)別于一般機床的一個特殊部分。數(shù)控機床對進給伺服系統(tǒng)的性能指標可歸納為：定位精度高；跟蹤指令信號的響應快；系統(tǒng)的穩(wěn)定好。 （ 1） 穩(wěn)定性 所謂穩(wěn)定的系統(tǒng)，即系統(tǒng)在輸入量的改變啟動狀態(tài)或外界干擾作用下，其輸入量經(jīng)過幾次衰長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 20 減振蕩后，能迅速的穩(wěn)定在新的或原有的平衡狀態(tài)下。它是進給伺服系統(tǒng)能夠正常工作的基本條件。它包含絕對穩(wěn)定性和相對穩(wěn)定性。 進給伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的慣性 、剛度、阻尼以及系統(tǒng)增益都有關系。適當?shù)倪x擇系統(tǒng)的機械參數(shù)（主要有阻尼、剛度、諧振頻率和失動量等）和電器參數(shù)，并使他們達到最佳匹配，是進給伺服系統(tǒng)設計的目標之一。 （ 2） 精度 所謂進給伺服系統(tǒng)的精度是指系統(tǒng)的輸出量復現(xiàn)輸入量的精確程度（偏差），即準確度。它包含動態(tài)誤差，即瞬態(tài)過程出現(xiàn)的偏差；穩(wěn)態(tài)誤差，即瞬態(tài)過程結(jié)束后，系統(tǒng)存在的誤差；靜態(tài)誤差，即元件誤差即干擾誤差。 常用的精度指標有定位精度、重復定位精度和輪廓跟隨精度。精度用誤差來表示，定位誤差是指工作臺由一點移動到另一點時，指令值與實際移動距離的最大誤差。重復 誤差是指工作臺進行一次循環(huán)動作后，回到初始位置的偏差值。輪廓跟隨誤差是指坐標聯(lián)動時，實際運動軌跡與給定運動軌跡之間的最大偏差值。影響精度的參數(shù)很多，關系也很復雜。采用數(shù)字調(diào)節(jié)技術可以提到伺服驅(qū)動系統(tǒng)的精度。 （ 3） 快速響應特性 所謂快速響應特性是指系統(tǒng)對指令輸入信號的響應速度及瞬態(tài)過程結(jié)束的迅速程度。它包含系統(tǒng)的響應時間，傳動裝置的加速能力。它直接影響機床的加工精度和生產(chǎn)率。系統(tǒng)的響應速度越快，則加工效率越高，軌跡跟隨精度也越高。但響應速度過快會造成系統(tǒng)的超調(diào)，甚至會影起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。因此，應適當選擇快速響應特性 對于點位控制的機床，主要應保證定位精度，并盡量減少定位時間。對于輪廓控制的機床，除了要求高的定位精度外，還要求良好的快速性及形成輪廓的各運動坐標伺服系統(tǒng)動態(tài)性能的一致性。對于開環(huán)及半閉環(huán)的控制型式，主要應滿足定位精度的要求，而對于閉環(huán)控制型式，則主要是穩(wěn)定性問題。 對進給伺服系統(tǒng)的設計要求 機床的位置調(diào)節(jié)對進給伺服系統(tǒng)提出很高的要求。其中 在靜態(tài)設計方面有： （ 1） 能夠克服摩擦力和負載。 （ 2） 很小的進給位移量。 （ 3） 高的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度。 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 21 （ 4） 足夠的調(diào)速范圍。電機的最大轉(zhuǎn)矩有快進速度決定。 （ 5） 進給速度均勻，在速度很低 時無爬行現(xiàn)象。 在動態(tài)設計方面的要求有： （ 1） 具有足夠的加速和制動轉(zhuǎn)矩，以便快速完成啟動制動過程。 （ 2） 具有良好的動態(tài)傳遞性能，以保證在加工中獲得高的軌跡精度和滿意的表面質(zhì)量。 （ 3） 負載引起的軌跡誤差盡可能小 。 對于數(shù)控機床機械傳動部件則有以下要求： （ 1） 被加速的運動部件具