【導讀】定子和冷卻系統等各零部件作了設計，產生了裝配圖、零件圖與設計說明書等設計文檔。控機床發(fā)展的瓶頸問題之一。我國數控機床整體技術水平的發(fā)展和提高，最終離不開先進的功能部件產業(yè)的支持。

　　

【正文】 F e 。 表 推薦的軸承預期計算壽命 機械類型 預期計算壽命 L180。h/h 不經常使用的儀器或設備。如閘門開閉裝置 300~3000 短期或間斷使用的機 械，中斷使用不致嚴重后果，如手動機械等 3000~8000 間斷使用的機械，中斷使用后果嚴重，如發(fā)動機輔助設備、流水作業(yè)線自動傳動裝置、升降機、車間吊車等 8000~12021 每日 8h 工作的機械 (利用率不高 )，如一般的齒輪傳動、某些固定電動機等 12021~20210 每日 8h 工作的機械 (利用率較高 )，如金屬切削機床、連續(xù)使用的起重機、木材加工機械、印刷機械等 20210~30000 24h連續(xù)工作的機械，如礦山升降機、紡織機械、電機等 40000~60000 24h連續(xù)工作的機械，中斷使用后果 嚴重，如纖維生產或造紙設備、發(fā)電站主電機、船舶螺旋槳軸等 100000~202100 根據表 ，角接觸球軸承的最小 e 值為 ，故此時：1a1rFF e 。 表 徑向動載荷系數 X和軸向動載荷系數 Y 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 第 33 頁 共 41 頁 軸承類型 相對軸向載 荷 Fa/Co≤ e Fa/Fre 判斷系數 e 名稱 代號 Fa/Co X Y X Y 調心球軸承 10000 —— —— 1 (Y1) (Y2) 調心滾子軸承 20210 —— —— 1 (Y1) (Y2) 圓錐滾子軸承 30000 —— 1 0 (Y) (e) 深溝球軸承 60000 1 0 角接觸 球軸承 70000C α =15? 1 0 70000ACα =25? —— 1 0 70000Bα =40? —— 1 0 70000Bα =40? —— 1 0 （ 2）初步計算當量動載荷 P： )( arp YFXFfP ?? 按照表 ， pf =~，取 pf =。 按照表 ， X=1， Y=0，則： 6 2 4) 4 1 61( ?????? NP N （ 3）根據式 10 3 66 ??????? ? hLnPC（ N） （ 4）根據軸承設計手冊選擇 C=80200 N 的 7015C/DT 軸承。 表 載荷系數 pf 載荷性質 fp 舉例 無沖擊或輕微沖擊 ~ 電動機、汽輪 機、通風機、等 中等沖擊或中等慣性沖擊 ~ 車輛、動力機械、起重機、造紙機、冶金機械、選礦機、卷揚機、機床等 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 第 34 頁 共 41 頁 強大沖擊 ~ 破碎機、軋鋼機、鉆探機、振動篩等 此軸承的基本額定靜載荷 Co=93000 N。演算如下： 366 )(100060 10)(6010 ???? ?PCnL h = h 25000 h 故所選軸承滿足壽命要求 [3]。 深溝球軸承的校核 軸承軸向載荷 Fa2=Ff= (N)，徑向載荷 Fr2= (N)，軸承轉速 1000r/min，裝軸承 處的軸頸直徑可在 85~95mm 范圍內選擇，由于數控車床是屬于每日 8h工作的機械（利用率高），所以選預期計算壽命 L180。h=25000h，見表 。 (1) 求比值： ??rFF 根據表 ，深溝球軸承的最大 e 值為 ，故此時：2a2rFF e (2) 求比值： )( arp YFXFfP ?? 按照表 ， pf =~，取 pf =。 按照表 ， X=， Y 值需在已知 型號和基本額定靜載荷 Co 后才能求出。故暫選一近似中間值，取 Y=，則： 4 7 5) 8 ,8 4 ( ?????? NP N （ 3）根據式 33710 25 00010 751060 3 66 ??????? ? hLnPC （ N） （ 4）根據軸承設計手冊選擇 C=32800N 的 61918Z軸承。 此軸承的基本額定靜載荷 Co=31500 N。演算如下： 求相對軸向載荷對應的 e 值與 Y 值。相對軸向 載荷為 024 315 ??oaCF，在表 這一檔的，對應的 e值為 ， Y值為 2。 所以求當量動載荷 P： 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 第 35 頁 共 41 頁 3063),( ?????? NP N 驗算 61918Z 軸承的壽命，根據式： 366 )306332 800(100060 10)(6010 ???? ?PCnL h = 25000h， 即低于預期計算壽命。所以改用 6018Z軸承。 此軸承的 C=58000 N，所以 366 )306358 000(100060 10)(6010 ???? ?PCnL h =113160h 25000h 故所選軸承滿足壽命要求。 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 第 36 頁 共 41 頁 第六章 電主軸的使用與養(yǎng)護 電主軸是最近十年再數控機床領域出現的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術，它是高速數控機床的“核心”部件，它的性能直接決定了機床的高速加工性能。電主軸具有結構緊湊、重量輕、慣性小、振動小、噪音低、響應快等優(yōu)點，可以減少齒輪傳動，簡化機床外形設計，易于實現主軸定位，是高速主軸單元中一種理想結構。電主軸作為高速數控機床最關鍵部件，其性能好壞在很大程度上決定了整臺高速機床的加工精度和生產效率，因 此各工業(yè)國家都十分關注高速電主軸的研究與發(fā)展，紛紛投入巨資，裝備精良的加工和測試設備，建立恒溫、潔凈的裝配環(huán)境，形成了不少電主軸的專業(yè)生產基地。我國電主軸的設計制造技術剛剛起步，目前尚未形成批量生產規(guī)模，電主軸的各項性能指標和國外尚有較大的差距。為了加快我國高速加工技術的發(fā)展與應用，加速數控機床產品的更新換代，建議進一步組織力量進行技術攻關，早日實現電主軸的專業(yè)化批量生產。 電主軸的工作不僅轉速高，而且要求有很高的角減速度和角加速度、在指定位置快速準停，這就對其結構設計、制造和控制提出了非常嚴格的要求并帶來 了一系列技術難題，如電主軸的散熱、潤滑及精密控制等。在設計中，必須妥善的解決這些問題，才能確保主軸穩(wěn)定可靠的高速運轉，實現高效精密加工。電主軸作為加工中心的核心部件，它將機床主軸與交流伺服電機軸合二為一，即將主軸，期間不再使用皮帶齒輪傳動副，從而實現機床主軸系統的“零傳動”，通電后轉子直接帶動主軸運轉。 由于電主軸是高速精密元件，定期維護是非常有必要的。電主軸定期維護如下： 1. 電主軸的軸向跳動一般要求為 mm(2um),每年檢測 2次。 2. 電主軸內錐孔的徑向跳動一般要求為 (2um),每年檢 測 2次。 3. 電主軸芯棒遠端 (250mm)徑向跳動一般要求為 (12um)，每年檢測 2次。 4. 蝶形彈簧的漲緊力要求為： 12~27KN(以 HSK63 為例 )每年檢測 2 次。 5. 拉刀桿松刀時伸出的距離為： +(以 HSK63 為例 )每年檢測4次。 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 第 37 頁 共 41 頁 第七章 高速精密主軸軸承熱特性 高速電主軸是高速機床的核心部件，電主軸單元各零件的精度通常為 um 級，如跳動一般為 1~3um，主軸剛度一般為 100~300N/um,因此，電主軸各零件自身的精度誤差和變形量很小。然而，高速運轉時，軸承發(fā)熱量很大，導致軸承 溫升很高，并引起熱變形。熱變形引起的誤差遠大于精度誤差和變形量。而且，熱變形直接改變了軸承的預緊狀況，影響軸承的剛度特性和電主軸的加工精度，嚴重時，甚至導致軸承的熱咬合，使電主軸毀壞。電主軸的發(fā)熱問題降低了其在實際生產應用中的可靠性。故對軸承進行熱分析并掌握軸承的熱太特性對提高電主軸加工中的穩(wěn)定性和可靠性都是極其重要的。高速精密角接觸球軸承是高速電機單元中應用最廣泛的一類軸承。 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 第 38 頁 共 41 頁 總結 高速電主軸是高端的數控機床的核心，大力發(fā)展高速電主軸將對我國的裝備制造行業(yè)會起到強大的推 動作用。通過上述方法證明本人設計的電主軸各項技術指標滿足設計要求。并使本人對電主軸的轉子、定子、軸承、冷卻系統、旋轉軸等關鍵技術有了一個更深入的了解。 本文主要完成的工作如下： （ 1） 數控車床電主軸的國內外的研究現狀和發(fā)展趨勢 ； （ 2） 車床電主軸的工作原理及特征； （ 3） 電主軸各個零部件的選擇和設計； （ 4） 軸的校核； （ 5） 軸承的校核。 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 第 39 頁 共 41 頁 參考文獻 [1] 楊貴杰，秦冬冬 . 高速電主軸的關鍵技術及發(fā)展趨勢 [D]. 哈爾濱工業(yè)大學碩士學位論文 , 2021. 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