【導讀】4、劉文劍主編，《夾具工程師手冊》，黑龍江科學技術出版社，。業(yè)制造整體水平的重要標志之一。

　　

【正文】 2，軸承的間隙是否需要調整。 3，整個軸的軸向位置是否需要調整 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)軸的結構特點和收里情況， I， II， III， IV， V軸均采用彈簧卡圈定位或壓蓋和軸肩定位。 ５、傳遞軸的結構設計 １）、 軸 I 的結構設計 : 1,選聯(lián)軸器 軸 I 與電機軸用聯(lián)軸器相連 ,需同時選取連軸器 .軸 I 上的轉矩 T 為 : .90 14 50 5095 50 mNnpNT j ?????? 聯(lián)軸器的計算轉矩 ,TKT Aca ? 查表取 ?AK 則 ,根據(jù)工作需要 ,選用彈性柱銷連軸器 ,型號為 HL3,聯(lián)軸器的許用轉矩為 : mNT ?? 630][ , 聯(lián)軸器的軸孔直徑 d=38mm, 半聯(lián)軸器的長度為 L=82mm,聯(lián)軸器標記為 : HL3 聯(lián)軸器 38? 82 GB5014—85. 2,按軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度 . 主軸組件設計 主軸組件結構復雜 ,技術要求高 ,安裝工件 (車床 )或者刀具 (銑床 ,鉆床 )的主軸參予切削成形運動 ,因此它的精度和性能直接影響加工質量 (加工精度和表面粗糙度 ),設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 主軸組件是機床主要部件之一 . 它的性能對整機性能影響很大 . 主軸直接承受切削力 ,轉速范圍又很大 ,所以對主軸組件的主要性能基本要求如下 : 1), 回轉精度 . 主軸組件的回轉精度是指主軸的回轉精度 .造成主軸回轉誤差的原因是主要是由于主軸的結構及其加工精度 ,主軸軸承的選用及剛度等 ,而 主軸及其回轉零件的不平衡 ,在回轉時引起的激振力也會造成主軸的回轉誤差 . 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 32 主軸結構尺寸 ,支承跨距 ,所選用的軸承類型及配置形式 ,軸承間隙的調整 ,主軸上傳動元件的位置等有關 . 3), 抗振性 : 主軸組件的抗振性是指切削加工時 ,主軸保持平衡運轉而不發(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遠大于激振力的頻率 . 4), 溫度 . 主 軸組件在運轉時 ,溫度過高會引起很多不良結果 ,數(shù)控機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 主軸旋轉運動傳動方式的選擇 ,決定于主軸轉速的高低 ,所傳遞扭矩的大小 ,對遠轉平穩(wěn)性的要求及結構緊湊 ,裝卸維修方便 .這里我們選擇齒輪傳動 ,這樣結構簡單 ,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 ,工作時主要承受傳動力 P 和支承反力 . 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)結構緊湊 ,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具有旋轉精度高 ,剛度高 ,承載能力強 ,抗振性好 ,極限轉速高 ,適應變速范圍大 ,摩擦功耗小 ,噪音低 ,壽命長的性能 ,同時應滿足制造簡單 ,使用維修方便 ,成本低 ,結構尺寸小等要求。滾動軸承已經(jīng)標準化 ,并有專門工程批量生產(chǎn) ,而且它在旋轉精度高 ,剛度 ,承載能力 ,轉速 ,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)機床主軸采用兩個支承 ,結構簡單 ,制造方便 ,在配置軸承時 ,應注意以下幾點 : (1) 沒個支承點都要能承受徑向回力 33 (2) 每個方向的軸向力應分別有相應的軸承承受 (3)徑向力和兩個方向的軸向力都應傳遞到箱體上 ,即負載都由機床支承件承受 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。普通精度級機床的主軸 ,前軸承選 C 或 D 級 ,后軸承選 D 或 E 級 .精密或高精級機床 , 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 ,采用比一般軸要松一些 .如 :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 ,會降低軸承的回轉精度 ,所以 , 軸承孔的精度應與軸承精度相匹配 . 內(nèi)圓選 ,1gd 外圓選 .1Gd 主軸支承結構設計 支承中的軸承應定位可靠 ,精度保證性好 .安 裝調整方便 . 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 ,當內(nèi)圈向大端移動時 ,由于 1:12 的內(nèi)錐孔 .內(nèi)圈將脹大消除間隙。 5. 主軸端部的結構型式 主軸端部的型式取決于機床的類型和安裝夾具或刀具的型式 . 主軸端部的結構 ,應保證夾具頂尖或刀具可靠 ,定位準確 ,高的聯(lián)結剛度以傳遞足夠的扭矩 ,并盡量縮短主軸懸伸長度 ,以及裝卸方便等 .立式銑床主軸多采用 7:24 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。這些參數(shù)直接影響主軸的工作性能 .但為簡化問題 ,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 1D 的確定 主軸軸頸直徑 1D 對主軸部件剛度影響最大 . 加大直徑 1D ,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nD 值的限制 ,同時造成相配零件尺寸加大 ,制造困難 ,結構龐大和重量增加等 . 因此在滿足剛度要求下應取小值。查 機床設計手冊 取 1D =90mm,后軸頸 mmD 852 ? 平均軸頸 . 21 mmDDD ??? 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 34 軸剛度的要求下盡量去大些。由材料力學知 ,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系 : 41 ( )KI dK I D? ? ?空 空實 實 由上式可知 ,當 / ??時 ,空心主軸的剛度 K空 與實心主軸的剛度 K實相差甚小 ,即內(nèi)孔對主軸剛度降低的影響很小 , 當 / ? 時 ,剛度降低約 25%.因此 ,為了不至于過分地削弱主軸剛度 ,一般應使 / ? 另外 ,還應考慮主軸的頸外壁厚是否足夠 . 推薦 : 銑床 ,d=拉桿直徑+(510) 床 XK5040 的主參數(shù) , 取 d= / 2 7 / 9 0 0 .3dD ??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構型式和尺寸 (大多都有軸端標準 ),前支承的軸承配置和密封裝置等 . 有的還與機床其它結構參數(shù)有關 ,如工作臺的行程等 . 因此主要由結構設計確定。參考同類機床和金屬切削設計機床 ,取 1/ ,aD? 則懸伸量 a=63mm。 4), 主軸跨距 l 的確定 根據(jù) 金屬切削設計機床 ,計算前支承剛度1. 4 1. 4 511 7 0 0 1 7 0 0 9 0 9 .2 5 5 1 0 /AK D N m m? ? ? ? ? ?. 計算綜合變量 ? = 3AEIKa 此處取彈性橫量 52 10E MPa?? . (鋼的 52 10E MPa?? ) 主軸的截面慣性距 4 4 4 4 6 4( ) ( 9 0 2 7 ) 3 . 1 9 3 1 66 4 6 4I D d m m??? ? ? ? ? ? 則有： 56532 1 0 3 . 1 9 3 1 0 2 . 7 5 9 59 . 2 5 5 1 0 6 3? ? ? ????? 由主軸跨距計算線圖 ,得 : 0 / ? ， 所以 0 ? . 合理跨距范圍為 : ( ) 226 .8 453 .6ll? ? ? ? ? ?0合 理 之 間， 為提高剛度 ,應盡量縮短主軸外延伸長度 a,選擇適當?shù)目缇?l ,一般推薦 取 l/a=35?？缇?l 小時 ,軸承變形對軸端變形影響大 ,所以軸承剛度小時 , l/a 取大值 ,軸承剛性差時 ,則取小值。這里取 l=4a=4? 63=252(mm). 7. 主軸部件的密封 根據(jù)主軸轉速 ,主軸軸承的潤滑方式 ,工作溫度 ,工作狀況和軸端結構特點來選擇密封裝置的 35 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侵入 . 制動器設計 對制動器的要求是 :制動迅速 ,平穩(wěn) ,結構簡單 ,緊湊 ,維修調整方便等 .制動方式有兩類 :電機制動和機械制動。 在數(shù)控銑床上，通常根據(jù)刀具與工藝要求需進行主軸轉速的變換及制動，這制動裝置常用離合器來實現(xiàn)，而電磁離合器是應用電磁效應接通或切斷運動的元件。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 jM 和動扭矩 dM 選擇各類電磁離合器的規(guī)格，型號，從而確定其尺寸。 按扭矩選擇 一般應使選用和設計的離合器的額定靜扭矩 jM 和額定動扭矩 dM 滿足工作要求。 額定靜扭矩： jM ynNKKMjn ???? 9550 mN? 式中： jM —— 離合器的額定靜力矩（ Kgm） K—— 安全系數(shù) maxM —— 運轉時的最大負載力矩 對于需要在負載下啟動和變速，或啟動時間有特殊要求時，應按動扭矩設計，查《機械設計手冊》表 4430，取 K=2 取 y= 則 jM ? K maxM = Kx9550jnyn =額定動扭矩： dM mNMta nGDKMMK fa ?????? ) ][()( 020 式中， aM ——— 加速扭矩； fGD][ 2 ——— 所有被離合器帶動的零件折算到離合器軸 上的當量飛輪矩 2mkg? ； ????? ??? 2222211222 )()()()()([][ nnGDnnGDGDGD zf .360])()( 222 AVGnnGD ii ?? ?。 36 fGD][ 2 ——— 安裝軸 (轉速為 n)及軸上零件的非輪矩之和 。 ?2212 )(,)( GDGD ?? ——— 分別為離合器帶動的其他各軸 (轉速為 n1 ，n ,1 n2 in? )上零件的飛輪矩之和 。 ???at 加速時間 ,中型車床取 13s,位行用 —； ???0M 空轉扭矩。濕式多片式離合器一般為 jM 的 1—2%， 油量小，精度高，水平安裝是取小值； 。，r、n m i n/被動側的相對轉速離合器的主???? 通過計算，這里選用銑床專用離合器，型號為： DLMOZ5B。 截面圖設計 截面圖設計主要考慮以下四個方面的問題 : 1, 個軸的位置安排 :包括主軸 ,I 軸和中間各傳動軸的合理安排和確定 。 2, 箱體結構和外形 :變整箱體結構 ,與床身的連接方式 ,外觀造型等 。 3, 操縱機構的設計和選擇 。 4, 潤滑系統(tǒng)的設計和潤