【正文】 ～4000mm/min，最大速度5000mm/min，工作臺x向行程600mm，具體設(shè)計零件有滾珠絲杠的設(shè)計，支承軸承的設(shè)計，導軌的選型，伺服電機的設(shè)計，伺服電機與滾珠絲杠的連接，滾珠絲杠的剛度校核與壽命校核。主軸電機的轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)，屬于無級調(diào)速，但是調(diào)速范圍不大，在本次設(shè)計中，主電動機參數(shù)已知，其額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，經(jīng)過變頻器變速后最大轉(zhuǎn)速可以達到6000r/min，為了使數(shù)控銑床的主軸能夠無級調(diào)速，并且扭矩能夠?qū)崿F(xiàn)加工要求，可以在調(diào)速電機后串聯(lián)有級調(diào)速機構(gòu)，即齒輪調(diào)速，進過無極變速和有級變速的共同調(diào)節(jié)，可以使主軸轉(zhuǎn)速范圍滿足設(shè)計要求，在加工零件時，主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)在其計算轉(zhuǎn)速以上，此時可以充分發(fā)揮主電動機的功率。主軸要求的恒功率調(diào)速范圍： Rnp=6000/500=12電動機的恒功率調(diào)速范圍為： Rp=6000/1500=4機床在加工零件時，電動機會工作在恒功率范圍，這是電動機的主要工作狀態(tài)，但由計算可以，在恒功率范圍內(nèi)，電動機的調(diào)速范圍達不到主軸的要求，因此要設(shè)計分級變速箱，以滿足主軸的調(diào)速范圍。 分級變速箱各級轉(zhuǎn)速之比，即為傳動公比，前面已經(jīng)求得，變速箱為兩級變速機構(gòu)，一般情況下，可以使各級轉(zhuǎn)速之間滿足等比數(shù)列關(guān)系，這樣可以使轉(zhuǎn)速損失均勻分布到各級，也能使設(shè)計過程變得更加簡單，傳動公比φ的大小是有規(guī)定的，其取值大小只能為一下幾種：、主軸的額定轉(zhuǎn)速為500r/min，Z=2,故可求得傳動公比φ為：，φ=，取φ=. 在確定齒輪齒數(shù)時，應(yīng)該使齒輪齒輪的結(jié)構(gòu)更加緊湊，使機床主傳動系統(tǒng)的誤差更小，具體要求如下：1) 齒輪的齒數(shù)和Sz不應(yīng)過大兩個齒輪相互嚙合時，齒數(shù)越多，兩齒輪的中心矩也就會更大，這會加大主傳動系統(tǒng)的質(zhì)量，也會使其尺寸加大，一般推薦齒輪的齒數(shù)和小于100.2） 小齒輪的齒數(shù)盡量取較小值，但也不能過小，過小會產(chǎn)生根切，也可能使兩軸靠地過近，使其他結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞，一般情況下，小齒輪的齒數(shù)應(yīng)該不小于18個。 使用查表法可求得齒輪齒數(shù)查閱《機械制造技術(shù)裝備及設(shè)計》，當φ=取Z1=27,則Z2=7527=48,取Z2=45,Z3=30時，Z4=8430=54,Z5=32時，Z6=52,r/min由上述可得，主傳動系統(tǒng)圖和轉(zhuǎn)速圖如下：600027：4552：3230：542000150050090306000 1500Z5 Z4 Z690Z3Z2 Z11 主傳動系統(tǒng)圖 轉(zhuǎn)速圖 主軸組件的基本要求 （1） 回轉(zhuǎn)精度 在機床運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，測量主軸前軸頸的徑向圓跳動，軸向竄動，即可得到主軸的回轉(zhuǎn)精度，主軸加工零件時，主要就是做旋轉(zhuǎn)運動，因此，如果主軸存在回轉(zhuǎn)精度誤差，這種誤差將會傳遞到零件的各個尺寸中去，對機床的整個精度造成極大影響。（3） 抗震性主軸在運轉(zhuǎn)的過程中，存在震動現(xiàn)象，主軸抵抗這種震動的能力被稱為抗震性，當主軸的抗震性過低時，不僅不能加工出滿意的零件，還會大幅縮短刀具的使用壽命，也會使主軸與軸承，齒輪之間發(fā)生碰撞，磨損，加大配合間隙，一般采取的措施是安裝阻尼器，來增加主軸的抗震性。為了解決這一問題，一般機床都會增加冷卻系統(tǒng)。（5）耐磨性 主軸上安裝刀具的地方，是最容易發(fā)生磨損的地方，磨損量過大時，會影響到刀具的安裝精度，進而使加工零件的精度達不到要求，主軸的耐磨性主要與主軸的材料和熱處理有關(guān) ，對于一般的精密機床，常用的主軸材料為40Cr或者20Cr,16MnCr5,12CrNi2A,并將主軸滲碳淬硬處理，使其HRC硬度不低于60.（6） 主軸主要的精度指標根據(jù)一般的設(shè)計經(jīng)驗，主軸前支承軸承的同軸度約為5微米，軸承與軸組成過盈配合，過盈量在5微米以內(nèi)，主軸前端為7：24的錐孔，該孔與前支承軸承的同軸度為3至5微米，采用7：24錐孔的原因是在安裝刀具是易定位且不自鎖。 軸承的預緊 主軸尺寸設(shè)計主軸的主要參數(shù)包括以下幾個部分：（1） 主軸直徑主軸直徑會對主軸剛度和主傳動系統(tǒng)的整體大小產(chǎn)生一定影響，加大主軸直徑會使公差值增大，主軸的精度就會降低，故在設(shè)計主軸的尺寸大小時，只能根據(jù)經(jīng)驗和相關(guān)資料來確定主軸直徑，一般而言，前軸頸直徑大于后軸頸直徑，且為其（～）倍。（2） 主軸內(nèi)孔直徑的確定在保證主軸剛度的前提下，應(yīng)使主軸內(nèi)孔直徑盡量取大，根據(jù)經(jīng)驗設(shè)計，孔徑應(yīng)為直徑的二分之一，故孔徑大小為25mm。 主軸懸伸量與前端軸頸之比 機床和主軸的類型 a/ D1 通用機床和精密機床 ～中等長度銑床 ～加工孔等結(jié)構(gòu)的機床，需要較長的加工刀桿 ，則主軸懸伸量為a=60=70mm.（4） 主軸支承跨距L的確定主軸支承跨距可按如下經(jīng)驗公式計算： 式中 D——主軸外徑（mm） d——主軸內(nèi)徑（mm） K——500N/μm。 主軸前軸頸直徑為65mm，后軸頸直徑為50mm，在計算主軸的剛度時，可將其近似認為為一個等直徑長軸，軸徑為前后軸頸直徑的平均值。將E、I代入式中可得： 孔的直徑相對與軸的直徑而言較小，在計算時為了簡化計算過程，孔的影響可以忽略： 彎曲剛度 ： 同理可簡化為 ： 軸承潤滑和主軸密封對軸承進行潤滑可有效地提升軸承的工作性能，減小發(fā)熱量，使磨損量降低，延長軸承的使用壽命，在現(xiàn)代的數(shù)控機床系統(tǒng)中，常用的潤滑方式有油潤滑和脂潤滑，這兩種潤滑方式各有優(yōu)缺點，油潤滑通常應(yīng)用于告訴旋轉(zhuǎn)主軸中，使用方便，更換簡單，與其相比，采用脂潤滑時，潤滑脂更換更加困難，但更換一次后即可以使用很長時間，維護費用低，溫度上升也較慢，因此在本次設(shè)計中，采用脂潤滑方式。機床主傳動系統(tǒng)的主要零件是機床主軸和支承軸承，主軸對機床的工作性能有極大的影響，機床主軸前軸頸直徑只能根據(jù)經(jīng)驗查閱相關(guān)資料確定，確定原則就是機床主軸要求的回轉(zhuǎn)精度，剛度，穩(wěn)定性等要求，確定前軸頸直徑后，便根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，使主軸尺寸遞減，得到其他各部分主軸直徑，主軸剛度驗算則采用了簡化方法，將主軸視為一根等直徑長軸，采用理論計算方法驗算其剛度滿足要求。3 進給傳動系統(tǒng)設(shè)計（1） 主軸的計算轉(zhuǎn)速屬于已知參數(shù)，其大小為500r/min，采用125mm銑刀強力銑削可得主切