【正文】 確定工件余量VF6/7型空壓機(jī)減荷閥體，零件材料為HT200，硬度190—210HB，生產(chǎn)類型為大批量，鑄造毛坯。 選擇切削用量由于被加工零件的銑削寬度為175mm,需進(jìn)行二次走刀，故一次走刀為90mm(寬度)，二次走刀為17590=85mm，即：a=90mm。銑削用量的選擇與要求的加工表面粗糙度值及其生產(chǎn)率有關(guān)系。若生產(chǎn)率要求不高，可以取很小的每齒走刀量，一次銑削4～5mm的余量達(dá)到R=。根據(jù)本次設(shè)計(jì)所加工的零件要求，其表面粗糙度數(shù)值較高，加工材料為鑄鐵，查表616得：a=～,V=50～80m/min,取a=。此次設(shè)計(jì)主要確定主運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。計(jì)算公式如下：n= ， n=式中：n、n—主軸最高、最低轉(zhuǎn)速(r/min)V、V—最高、最低切削速度(m/min)d、d—最大、最小計(jì)算直徑(mm)根據(jù)《機(jī)械制造工藝金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》第69～70頁(yè)，可查出以下數(shù)據(jù)： 取最大，最小切削速度：V=200～300m/min， 取V=250m/minV=15～20m/min, 取V=20m/min銑床的d、d可取使用的刀具最大、最小直徑，即：d=110mm, d=75mm則主軸最高轉(zhuǎn)速為n== =取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列值：n=1000r/min 最低轉(zhuǎn)速為：n== =取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列值：n=56r/min 主軸轉(zhuǎn)速的合理排列最高、最低轉(zhuǎn)速確定后，還需確定中間轉(zhuǎn)速，選擇公比Φ，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z，則轉(zhuǎn)速數(shù)列為：n= n=56r/min, n= nΦ, n= nΦ, n= nΦ查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列，取公比Φ= (1＜Φ≤2)轉(zhuǎn)速范圍： R===轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)： Z=+1= 取Z=6由于本次設(shè)計(jì)的要求，主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)只需設(shè)計(jì)四級(jí)就能滿足要求，故取Z=4。計(jì)算銑削工件時(shí)的切削力F=aaZd式中：a—銑削寬度，a=90mma—銑削深度，由于是一次銑削就能達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸，則銑削深度為工件加工余量，即a=。 選擇主電機(jī)查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第155頁(yè)表121，選Y1124電機(jī)，主要參數(shù)有：額定功率P=4KW，滿載轉(zhuǎn)速 n=1440r/min，同步轉(zhuǎn)速n=1500r/min，級(jí)數(shù)P=4，質(zhì)量m=43kg。對(duì)于銑床： N=N=4=查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第155頁(yè)表121，選Y90S4電機(jī)，主要參數(shù)有：額定功率P=，滿載轉(zhuǎn)速n=1440r/min，同步轉(zhuǎn)速n=1500r/min，級(jí)數(shù)P=4，質(zhì)量m=22kg。由于主軸組件的工作性能直接影響到機(jī)床的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，因此它是機(jī)床中的一個(gè)關(guān)鍵組件。 主軸的基本要求 旋轉(zhuǎn)精度主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指主軸在手動(dòng)或低速、空載時(shí)，主軸前端定位面的徑向跳動(dòng)△r、端面跳動(dòng)△a和軸向竄動(dòng)值△o。當(dāng)主軸以工作轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，主軸回轉(zhuǎn)軸線在空間的漂移量即為運(yùn)動(dòng)精度。各類通用機(jī)床主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度已在機(jī)床精度標(biāo)準(zhǔn)中作了規(guī)定，專用機(jī)床主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度則根據(jù)工件精度要求確定。主軸組件的剛度，是主軸、軸承和支承座的剛度的綜合反映，它直接影響主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度。圖22 主軸組件靜剛度主軸組件的剛度是綜合剛度，影響主軸組件剛度的因素很多，主要有：主軸的結(jié)構(gòu)尺寸、軸承的類型及其配置型式、軸承的間隙大小、傳動(dòng)件的布置方式、主軸組件的制造與裝配質(zhì)量等。在切削過(guò)程中，主軸組件不僅受靜載荷的作用，同時(shí)也受沖擊載荷和交變載荷的作用，使主軸產(chǎn)生振動(dòng)。隨著機(jī)床向高精度、高效率方向發(fā)展，對(duì)抗振性要求越來(lái)越高。 抵抗受迫振動(dòng)的能力主軸組件受迫振動(dòng)的干擾力，主要包括由于主軸上旋轉(zhuǎn)零件（主軸、傳動(dòng)件和所裝的工件或刀具等）的偏心質(zhì)量而產(chǎn)生的離心力，傳動(dòng)件運(yùn)動(dòng)速度不均勻而產(chǎn)生的慣性力，以及斷續(xù)切削產(chǎn)生的周期性變化的切削力。根據(jù)所設(shè)計(jì)的機(jī)床加工表面粗糙度的要求，確定主軸前端的允許振幅，然后計(jì)算或測(cè)定主軸組件在各種動(dòng)態(tài)干擾力的作用下，其前端的振幅，并同允許值比較，評(píng)價(jià)是否滿足要求。兩者關(guān)系與激振頻率有關(guān)，目前主要由試驗(yàn)來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)，低階固有頻率應(yīng)高些，并遠(yuǎn)離激振頻率；主軸振型的節(jié)點(diǎn)應(yīng)靠近切削部位。顫振將使加工表面質(zhì)量惡化，甚至使切削過(guò)程無(wú)法繼續(xù)下去，從而不得不降低切削用量來(lái)避免之，所以機(jī)床的切削用量極限往往不是由機(jī)床的功率來(lái)決定，而是由加工時(shí)發(fā)生顫振的條件來(lái)決定。對(duì)現(xiàn)有機(jī)床的試驗(yàn)表明，切削自振頻率往往接近于主軸組件彎曲振動(dòng)的低階固有頻率。因此，在單獨(dú)分析主軸組件時(shí)，可以認(rèn)為主軸前端在切削部位激振點(diǎn)動(dòng)柔度（在主振方向）的最大負(fù)實(shí)部，反映了主軸組件抵抗切削自振的能力。對(duì)于精密機(jī)床，切削用量小，切削自振的可能性小，但允許的振幅小，可主要考慮抵抗受迫振動(dòng)的能力。因此，在設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)高速機(jī)床時(shí)，自激和受迫振動(dòng)均應(yīng)考慮。熱變形應(yīng)以主軸組件運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間后各部分位置的變化來(lái)度量。影響主軸組件溫升、熱變形的主要因素有：軸承的類型和布置方式，軸承間隙及預(yù)緊力的大小，潤(rùn)滑方式和散熱條件等。 耐磨性主軸組件的耐磨性是指長(zhǎng)期保持其原始精度的能力，即精度的保持性。為了提高主軸組件的耐磨性，應(yīng)該正確地選用主軸和滑動(dòng)軸承的材料及熱處理方法、潤(rùn)滑方式，合理調(diào)整軸承間隙，良好的潤(rùn)滑和可靠的密封。主軸在切削力和傳動(dòng)力的作用下，應(yīng)有可靠的徑向和軸向定位，使主軸在工作時(shí)受到的切削力和傳動(dòng)力通過(guò)軸承可靠地傳至箱體等基礎(chǔ)零件上。（3）結(jié)構(gòu)工藝好。 主軸組件的布局主軸組件的設(shè)計(jì)，必須保證滿足上述的基本要求，從而從全局出發(fā)，考慮主軸組件的布局。兩支承主軸軸承的配置型式，包括主軸軸承的選型、組合以及布置，主要根據(jù)對(duì)所設(shè)計(jì)主軸組件在轉(zhuǎn)速、承載能力、剛度以及精度等方面的要求，并考慮軸承的供應(yīng)、經(jīng)濟(jì)性等具體情況，加以確定。徑向載荷較大時(shí)，可選用滾子軸承；較小時(shí)，可選用球軸承。同一支承中采用多個(gè)軸承的支承剛度和承載能力，比采用單個(gè)軸承的大。因?yàn)榍爸С袆偠葘?duì)主軸組件剛度的影響要比后支承的大?？稍跓o(wú)隙或預(yù)加載荷下工作。低速時(shí)形不成油漠，無(wú)承載能力適應(yīng)于各種轉(zhuǎn)速摩擦功耗一般較小，潤(rùn)滑調(diào)整不當(dāng)時(shí)則較大f=～較小f=～本身功耗小，但有相當(dāng)大的泵功耗f=～噪 聲較大無(wú)噪聲本身無(wú)噪聲，泵有噪聲壽 命受疲勞強(qiáng)度限制在不頻繁啟動(dòng)時(shí)，壽命較長(zhǎng)本身壽命無(wú)限，但供油系統(tǒng)的壽命有限 適應(yīng)轉(zhuǎn)速要求由于結(jié)構(gòu)和制造方面的原因，不同型號(hào)和規(guī)格的軸承所允許的最高轉(zhuǎn)速是不同的。在承受徑向載荷的軸承當(dāng)中，圓柱滾子軸承的極限轉(zhuǎn)速，比圓錐滾子軸承的高。因此，應(yīng)綜合考慮轉(zhuǎn)速和承載能力兩方面要求來(lái)選擇軸承型式。 適應(yīng)精度的要求起止推作用的軸承的布置有三種方式：前端定位—止推軸承集中布置在前支承；后端定位—集中布置在后支承；兩端定位—分別布置在前、后支承。 適應(yīng)結(jié)構(gòu)的要求當(dāng)要求主軸組件在性能上有較高的剛度和一定的承載能力，而在結(jié)構(gòu)上徑向尺寸要緊湊時(shí)，則可在一個(gè)支承（尤其是前支承）中配置兩個(gè)或兩個(gè)以上的軸承。 適應(yīng)經(jīng)濟(jì)性要求確定主軸軸承配置型式，除應(yīng)考慮滿足性能和結(jié)構(gòu)方面要求外，還應(yīng)作經(jīng)濟(jì)性分析，使經(jīng)濟(jì)效果好。在中速和大載荷情況下，采用圓錐滾子軸承要比采用向心軸承和推力軸承組合的配置型式成本低，因?yàn)榍罢吖?jié)省了兩個(gè)軸承，而且箱體工藝性較好。其中前支承的雙列圓柱滾子軸承，滾子直徑小，數(shù)量多（50—60個(gè)），具有較高的剛度；兩列滾子交錯(cuò)布置，減少了剛度的變化量；外圈無(wú)擋邊，加工方便；軸承內(nèi)孔為錐孔，錐度為1：12，軸向移動(dòng)內(nèi)圈使之徑向變形，調(diào)整徑向間隙和預(yù)緊；黃銅實(shí)體保持架，利于軸承散熱。 主軸結(jié)構(gòu)的初步擬定主軸的結(jié)構(gòu)主要決定于主軸上所安裝的刀具、夾具、傳動(dòng)件、軸承和密封裝置等的類型、數(shù)目、位置和安裝定位的方法，同時(shí)還要考慮主軸加工和裝配的工藝性，一般在機(jī)床主軸上裝有較多的零件，為了滿足剛度要求和能得到足夠的止推面以及便于裝配，常把主軸設(shè)計(jì)成階梯軸，即軸徑從前軸頸起向后依次遞減。此次設(shè)計(jì)的主軸，也設(shè)計(jì)成階梯形，同時(shí)，在滿足剛度要求