【正文】 單行本 ) [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021. [16]毛平淮 .互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021. [17]杜可可 .機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京 :人民郵電出版社 ,2021. [18]徐起賀 .機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) [M].高等教育出版社 ,2021. [19]唐保寧 .機(jī)械設(shè)計(jì)與制造簡明手冊 [M].上海 :同濟(jì)大學(xué)出版社 ,1998. 。正是他們給予了我精神上和物質(zhì)上的極大鼓勵(lì)和支持，才使我能夠全身心地投入到學(xué)習(xí)中去，圓滿完成學(xué)業(yè)。這些東西將會使我終身受益。楊 威 老師深厚 的學(xué)術(shù)造詣、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神一直以來都深深地影響著我，促使我養(yǎng)成作為技術(shù)工作者應(yīng)該具有的良好品質(zhì)。 該 主軸箱 的專用性強(qiáng)，操作迅速方便，是針對 凸 輪軸的深鉆孔 工序的加工要求而專門設(shè)計(jì)和制造的機(jī)床 主軸箱 ，在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中可以獲得較高的精度和生產(chǎn)效率，對工人的技術(shù)水平要求也相對較低，可以廣泛使用。在滿足加工要求的前提下，延長主軸壽命，減少 了 工件與加工原件的損壞。 本課題采用了 FANUC— 3? 型交流主軸電動機(jī)作為主軸傳動的原動力，通過 M8 型 同步 齒形 帶傳動來實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)和主軸之間的傳動。 凸輪軸 主軸 及其組件的運(yùn)轉(zhuǎn)過程比較平穩(wěn)，且主軸 的結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，維修容易，價(jià)格低廉。冷卻回轉(zhuǎn)接頭右邊與主軸連接，可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動，同時(shí)能夠確保密封。同時(shí)我將采用冷卻回轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行冷卻 液 輸液管與主軸的聯(lián)接。使冷卻液經(jīng)主軸內(nèi)部流至 特制 刀具， 特質(zhì)刀具 設(shè)計(jì)有 冷卻液流出通道，同時(shí)對工件起到一定的冷卻作用。要滿足以下要求：不影響刀具的剛度、強(qiáng)度；不影響刀具的切削功能；使用、制造方便，制冷效果好，成本低，可靠性高，便于操作。 設(shè)計(jì) 合理的 冷卻系統(tǒng) 。 主軸冷卻設(shè)計(jì) 主軸冷卻示意圖如 圖 所 示。 氣體由經(jīng)吹氣孔吹入，在兩個(gè)回轉(zhuǎn)密封圈之間形成氣幕。密封裝置應(yīng)便于主軸組件的裝拆。 環(huán)境，耐環(huán)境和潤滑的腐蝕。 圖 主軸密封示意圖 為保證凸輪加工專機(jī)主傳動系統(tǒng)處于良好性能狀態(tài)，并延長其使用壽命，應(yīng)對主軸組件進(jìn)行密封，確保軸承的工作環(huán)境。 表 7210C 軸承參數(shù)表 軸承型號 7210C 單列極限轉(zhuǎn)速 v 16000r/min 軸承內(nèi)徑 d 50mm 單列額定動載荷rC 43000N 軸承外徑 D 90mm 成對雙列極限轉(zhuǎn)速 V 13000r/min 判斷系數(shù) e 成對雙列 額定動載荷oC 69500N 23 根據(jù) 公 式： 610 ()60h CL nP?? (47) 式中： hL ? 為軸承的基本額定壽命壽命， 610 n? 為轉(zhuǎn)速， r/min ?? 為指數(shù) ,對球軸承 ? =3 C? 為基本額定動載荷， N 將數(shù)據(jù)代入上式得： 6 310 ()60 CL nP? 6 31 0 6 9 5 0 0()6 0 5 0 0 6 5 8 .3???? =13075h 3000h 即計(jì)算壽命 滿足 預(yù)期壽命， 故滿足要求。將數(shù)據(jù)代入式 21()pP f XF YF??得： P= 預(yù)設(shè) 軸承壽命 hL? =3000h， n=1500r/min。 22 根據(jù) 公 式： 21()pP f X F YF?? (45) 式中： X、 Y? 分別為徑向和軸向動載荷系數(shù) P? 為當(dāng)量動載荷， N pf ? 為載荷系數(shù) 1. 0 1. 2 1. 0ppff? ? ?， 取。(AC)=203mm。由此可得同步帶對主軸產(chǎn)生的徑向力為： 4= 28 4PFNv ? (42) 對 A 點(diǎn)求距，同時(shí)對主軸整體進(jìn)行受力分析，在徑向受力平衡，則由 23( ) ( ) ( )F A D F A B G A C? ? ? ? ? (43) 234F F F G? ? ? (44) 式中： (AD)=299mm。同步帶輪外徑 112mm,傳遞功率為 ，主軸轉(zhuǎn)速為 1500r/min。 圖 主軸受力圖 圖中： 1F — 鉆削力 2F — 主軸受右端軸承的支撐力 21 3F — 主軸受左端軸承的支撐力 4F — 同步帶輪對主軸產(chǎn)生的徑向力 G— 主軸重量 切削力（鉆削力） 1F 公式為： 427 pF df K? (41) 則所需鉆削 力為： 0. 81 4 2 7 8 0 .2 5 0 .3 9 9 4 4 9 .6FN? ? ? ? ? 其中 pK 為 修正系數(shù) 。 因此，本設(shè)計(jì)初步選用 7210c 型雙列角接觸球軸承。而本課題的預(yù)緊方式采用隔套調(diào)整法及鎖緊螺母預(yù)緊。 由于凸輪軸加工專機(jī)在加工時(shí)不僅需要受到軸向力，還會受到一定的徑向力。 在圖 (c)所示的配置形式中，前后支承均采用成對角接觸球軸承，以承受徑向載荷和軸向載荷，角接觸球軸承具有較好的高 速性能，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 6000r/min，但這種軸承的承載能力小，因而這種配置適用于高速、輕載和精密的 組合 機(jī)床主軸。角接觸球軸承組合，承受 向載荷和軸向載荷，后支承采用成對角接觸球軸承，該配置可滿足強(qiáng)力切削的要求，普遍應(yīng)用于各類 組合 機(jī)床。采用滾動軸承支承，有許多不同的配置形式，目前數(shù)控機(jī)床主軸軸承的配置主要 有如圖 所示的 幾種形式。機(jī)床主軸組件在可能條件下，盡量使用滾動軸承，特別是大多數(shù)臥式主軸和主軸裝在套筒內(nèi)能夠做軸向移動的主軸 。 滾動軸承摩擦阻力小，可以預(yù)緊，潤滑維護(hù)簡單，能在一定的轉(zhuǎn)速范圍和載荷變動范圍下穩(wěn) 定地工作。主軸軸承是主軸組件的重要組成部分，它的類型、結(jié)構(gòu)、配置、精度、安裝、調(diào)整、潤滑和冷卻都直接影響了主軸組件的工作性能。 主軸軸承的選用與校核 主軸軸承的選擇 機(jī)床主軸帶著刀具在支承件中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，需要傳遞切削扭矩，承受切削抗力，并保證必要的旋轉(zhuǎn)精度。 主軸的徑向定位通過箱體、軸承、主軸三者之間的配合實(shí)現(xiàn)。同時(shí)主軸左端通過鎖緊螺母使得主軸與左端軸承相聯(lián)，對左端軸承產(chǎn)生一個(gè)向右的推力 。右端軸承與主軸軸肩相接處，對主軸產(chǎn)生一個(gè)向右的推緊力。 主軸定位示意圖如圖 所示。 溫升和熱變形：主軸定位組件在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，溫升過高會引起兩方面的不良結(jié)果：一是主軸定位組件和箱體因熱膨脹而變形，主軸的回轉(zhuǎn)中心與機(jī)床其他件的相對位置發(fā)生變化，直接影響加工精度；其次是軸承等元件會因溫度過高而改變已調(diào)好的間隙和破壞正常的潤滑條件，影響軸承的正常工作。如果主軸定位組件抗振性差，工作時(shí)容易產(chǎn)生振動，不僅降低加工質(zhì)量，而且限制了機(jī)床生產(chǎn)率的提高，使刀具耐用度下降。主軸組件的剛度越大，主軸受力的變形就越小。 剛度：主軸定位組件的剛度是指受外力（例如切削力）作用時(shí)，主軸組件抵抗變形的能力。 凸輪軸加工專機(jī) 主軸定位組件的主要性能要求有： 回轉(zhuǎn)精度 ： 主軸定位組件的回轉(zhuǎn)精度，是指機(jī)床在空載低俗旋轉(zhuǎn)時(shí)，主軸前端安裝工件或刀具部分的徑向和軸向跳動值滿足要求。 主軸定位設(shè)計(jì) 主軸定位組件是 凸輪軸加工專機(jī) 主傳動部分的主要組成部分，在機(jī)床上，主軸定位組件主要作用是夾持工件或 保持刀具旋轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)證明，動態(tài)作用下最優(yōu)跨距很接近于推得的最優(yōu)值。 最優(yōu)跨距是指在切削力作用下，主軸前端的柔度值最小時(shí)的跨距?？缇?l 是決定主軸系統(tǒng)動、靜剛度的重要影響因素。 由此綜合主軸端部結(jié)構(gòu)型式和尺寸可確定懸伸量 109a mm? 。 懸伸量 a 值對主軸部 件的剛度和抗振性具有較大的影響。 主軸懸伸量的設(shè)計(jì) 主軸懸伸量是指主軸前端面到前支承徑向反力作用中點(diǎn)（一般即為前徑向支承中點(diǎn)）的距離。 由經(jīng)驗(yàn)得知，當(dāng) ?Dd 時(shí)，主軸剛度會急劇下降；而當(dāng) ?Dd 時(shí)，內(nèi)孔 d 對主軸剛度幾乎無影響，可忽略不計(jì)，所以常取孔徑 d 的極限值 maxd 為： m a x 50 35dD? ? ? ? ?mm 由此綜合各軸段直徑的實(shí)際大小，確定內(nèi)孔直徑 8d? mm。 主軸內(nèi)孔徑的設(shè)計(jì) 主軸內(nèi)孔直徑與機(jī)床類型與其作用有關(guān)，本次設(shè)計(jì)主要用于冷卻液的通道。根據(jù)工廠經(jīng)驗(yàn)初步設(shè)計(jì) D =50mm 。但加大直徑受到軸承的限制，同時(shí)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)取較小值。 主軸直徑的設(shè)計(jì) 主軸直徑通常對于主軸部件剛度影響較大。 主軸單元結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 主軸的主要參數(shù)是指：主軸直徑 D ；主軸內(nèi)孔徑 d ；主軸懸伸量 a 和主軸支承跨距 l 。 主軸單元的設(shè)計(jì) 是本次 凸輪軸加工專機(jī) 主軸箱設(shè)計(jì)的 主要部分。它使機(jī)床擺脫了機(jī)械傳動的束縛，簡化了機(jī)床結(jié)構(gòu)，同時(shí)消除了由機(jī)械傳動產(chǎn)生的振動噪聲。 內(nèi)裝式電主軸單元將電機(jī)和高精度主軸結(jié)合在一 起，使主軸單元向高速、高效、高精度加工邁出了可喜的一步。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速越來越高，變速范圍 也 越來越大，因此，對軸承高速運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的要求也越來越高。機(jī)床工作時(shí)，由主軸帶動工件 或刀具進(jìn)行工件的加工 。 速度適應(yīng)性：主要決定于軸承的結(jié)構(gòu)和潤滑，以及散熱條件。 旋轉(zhuǎn)精度：主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)在影響加工精度的方向上出現(xiàn)的徑向和軸 向跳動，主要決定于主軸和軸承的制造和裝配質(zhì)量。對大多數(shù) 機(jī)床 而言，主軸部件動態(tài)性能的好壞對整臺機(jī)器的動態(tài)性能及工作性能往往起決定性的作用。 16 第 4 章 主軸單元設(shè)計(jì) 在 各種 機(jī)床中，不論是數(shù)控車床、鉆床還是銑床，其主軸 都 是最關(guān)鍵的部件，對機(jī)床精度起著至關(guān)重要的作用。同時(shí)經(jīng)由雙楔