【正文】 35%(日、美等國都在 80%以上 )。 為改變這種現(xiàn)狀，我們必須深刻理解和認(rèn)真落實“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的偉大論斷，大力加強(qiáng)數(shù)控領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，努力研究具有中國特色的實用的先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，逐步建立自己獨立的、先進(jìn)的技術(shù)體系。這樣，才不會被國外牽著鼻子，永遠(yuǎn)受別人的制約，才有可能用先進(jìn)、實用的數(shù)控產(chǎn)品去收復(fù)國內(nèi)市場，打開國際市場，使中國的數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)在 21 世紀(jì)走在世界的前列，于是便有了該課題提出的意義。主軸是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵 部件 , 對加工質(zhì)量的影響極其明顯 , 因此 , 對 它的要求很高。主軸的徑向跳動和軸向跳動小 , 軸心線的回轉(zhuǎn)精度高。主軸的靜剛度和動剛度高 , 在切削力作用下變形小。由主軸電機(jī)、齒輪和軸承等高速旋轉(zhuǎn)的不平衡引起的振動小。主軸由電機(jī)、齒輪傳動、軸承、離合器和壓力油等引起的溫升和熱位移小。由電機(jī)、齒輪傳動和軸承等引起的噪聲小。可以完成銑平面，鉆孔，擴(kuò)孔，絞孔等工序加工。 本課題的任務(wù)主要是通過對主軸系統(tǒng)的改型設(shè)計，提高加工精度，提高加工刀具的剛，減小加工時的震動，提高使用壽命，減小變形量，降低噪音等。為滿足數(shù)控銑床高速度、高精度、 高生產(chǎn)率、高可靠性和高自動化的要求，與普通機(jī)床相比，數(shù)控銑床應(yīng)有更高的靜、動剛度，更好的抗震性。由于數(shù)控銑床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度遠(yuǎn)高于普通銑床，在切削過程中產(chǎn)生大量的熱，從而發(fā)生熱變形，嚴(yán)重影響了加工精度。 4） 高傳動效率和無間隙 傳動裝置，數(shù)控銑床在高進(jìn)給速度下，工作要求平穩(wěn)，有高定位精度。 5）低摩擦因數(shù)的導(dǎo)軌，要求導(dǎo)軌在高速進(jìn)給時不振動，低速時不爬行，具有很高的靈敏度，耐磨性要高，精度保持性要好。本次設(shè)計的參考對象為 GMD200 動橋式龍門數(shù)控銑鉆床。 我本次對加工中心主軸箱的改型設(shè)計是將由以前的鉆，銑兩種功能提升到鏜，銑，鉆三種功能。對于加工能力而言，將主軸輸出的扭矩提高，可以在一定程度上提高加工能力。 m 最大鉆孔直徑：Φ 50mm 主軸箱體方案設(shè)計 加工中心 主軸 型號 的選擇 機(jī)床主軸是機(jī)床上帶動工件或者刀具旋轉(zhuǎn)的軸。除了刨床，拉床等主運動為直線運動的機(jī)床外，大多數(shù)機(jī)床都有主軸部件。 在結(jié)構(gòu)上 也要求能夠完善解決工件或者刀具的定位裝夾，主軸及 軸承 的定位，軸承間隙的調(diào)整以及潤滑，密封等問題，來適應(yīng)主軸高速化，高精度化的發(fā)展趨勢 。 產(chǎn)品規(guī)格 ： 最大鉆孔直徑：Ф 50mm 最大夾持： ER16Ф 10,JT1Ф ,JT2Ф 10 馬力： ,4P,220V/380V 極限轉(zhuǎn)速： 6000rpm 重量 20KG 總行程： 550mm 切削行程： 25mm or 50mm 氣缸直徑：Ф 50mm 傳動皮帶： 189J， 201J 電機(jī) 型號 的選擇 由于 GM200 銑鉆床選用西門子公司的 840D 型主軸電機(jī)， 考慮到總體兼容性的問題 ，決定采用 西門子公司的 主軸電機(jī)。 圖 Siemens 部分電機(jī)參數(shù)表 主要技術(shù)參數(shù)： 已知最大轉(zhuǎn)矩 600NM， 由 公式 （ ） 可知 所選電機(jī)符合 工作要求。 根據(jù) 公式 （ ） 查 表 82選擇 35號 鋼 A0取 135， 則有： 對軸頸 增大 倍最后由表 查 得 標(biāo)準(zhǔn)軸頸 40mm； 高速 輸入軸的直徑按 與 其相聯(lián) 的電動機(jī)軸的直徑 D 估算 ， d=（ 查表 選擇 軸端滾動軸承 為深溝球軸承： 61912GB/T2761994 d=60mm D85mm B=13mm。由設(shè)計參數(shù)的技術(shù)要求可知道主軸 恒功率 （ ） 根據(jù)已知電機(jī)特性確定電機(jī)的調(diào)速范圍 （ ） （ ） 可以選取的值一般為二到四級，當(dāng) uZ 取 3時， u? =；當(dāng) uZ 取 4時，u? = 2。 確定各級轉(zhuǎn)速： 375rpm ； 750rpm ； 1500rpm 。同時，為了降低效率損失以及傳動的準(zhǔn)確性，選用梯形同步帶傳動 。變速機(jī)構(gòu)利用 軸心拉桿 式操縱機(jī)構(gòu)， 由液壓缸來提供主軸換到裝置及軸心拉桿機(jī)構(gòu)的動力源，好處在于可以節(jié)省一部分油液，由液壓泵來提供 。不過變速箱的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不能在運轉(zhuǎn)中變速，為了使得滑移齒輪容易進(jìn)入嚙合，一般多采用圓柱齒輪傳動，傳動平穩(wěn)性不如斜齒輪。所謂 的 有變速功能的傳動，就是將主軸當(dāng)作傳動變速組，常用的變速副 為 滑移齒輪組。一般 多用于 不頻繁的變速，可用交換齒輪塔輪結(jié)構(gòu)等，次時 變速傳動 副多裝與主軸尾端。 考慮 受力 和安裝，調(diào)整的方便，固定傳動組 合 可以裝 在 兩 支承 外，盡量靠近某一支承，以 此 減少對主軸的彎矩作用，或者 采用 卸荷機(jī)構(gòu)。對于本次 設(shè)計 ，經(jīng)過綜合考慮之后，選用固定變速傳動方式中的帶傳動來傳動電機(jī)主軸的扭矩和運動。 10）實際軸間距 a 此結(jié)構(gòu)的軸間距可調(diào)整 () 11）小帶輪嚙合齒數(shù) () 12)基本額定功率 由表 查得 根據(jù) 公式 () 13) 所需 帶寬 () 由表 查得 XH 型帶 查表 最終確定帶寬帶號 300H型 14）帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸： 傳動選 420H300 梯形同步帶 齒輪傳動 設(shè)計 軸 Ⅰ 上 的 第一組 嚙合齒輪 1） 材料選擇 小齒輪 材料選用 40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度 250～ 280HBS。 計算應(yīng)力 循環(huán)次數(shù) N 查 圖 517得 允許有 一定的 點蝕 。 大齒輪材料 選用 ZG310560， 正火處理，齒面硬度 162～ 185HBS。 由式 529得 取 按齒面硬度 250HBS 和 262HBS 由圖 516(b) 得 計算 需用接觸應(yīng) 力 由于 6） 按齒面 接觸長度確定中心距 大 齒輪 轉(zhuǎn)矩 : 初 取 減速 運動 u=i= 由式 514 計算 () 由 式 58計算 中心距 : () 取中心距 較大 值 a=174mm 估算 模數(shù) 由表 57取圓柱 齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=3 齒數(shù) () 齒輪 分度圓直徑 ： () 齒輪齒頂圓直徑 ： () 齒輪基圓直徑 : () 圓周速度 ： () 由表 56選出 齒輪精度 為 7級 7） 驗算 齒面接觸疲勞強(qiáng)度 按電機(jī) 驅(qū)動，載荷平穩(wěn)由 表 53取 由圖 54（ a） 按 7級精度和 () 得 齒寬 b= 由圖 57（ a）按 由表 54 由式 54計算載荷系數(shù) () 齒頂壓力角 () () 由式 513計算 () 由式 517計算 齒面接觸應(yīng) 力： () 8） 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 按 14 得： 由圖 515得 由式 523計算 () 由圖 516(b)得 由圖 515得 由式 （ 523） 有 取 由式 531計算 許用應(yīng)力 () 由式 524計算 齒根彎曲疲勞應(yīng)力 () () 5)齒輪主要幾何 參數(shù) ： 齒寬 軸 Ⅱ 上 的 第一組 嚙合齒輪 9） 材料選擇 小齒輪 材料選用 40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理 ，齒面硬度 250～ 280HBS。 計算應(yīng)力 循環(huán)次數(shù) N 查 圖 517得 允許有 一定的 點蝕 。 大齒輪材料 選用 ZG310560， 正火處理，齒面硬度 162～ 185HBS。 由式 529得 取 按齒面硬度 250HBS 和 262HBS 由圖 516(b) 得 計算 需用接觸應(yīng) 力 由于 10) 按齒面 接觸長度確定中心距 小齒輪 轉(zhuǎn)矩 : 初 取 減速 運動 u=i= 由式 514計算 () 由式 58計算 中心距 : () 取中心距 為較大值 a=190mm 估算 模數(shù) 由表 57取圓柱 齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=3 齒數(shù) () 齒輪 分度圓直徑 ： () 齒輪齒頂圓直徑 ： () 齒輪基圓直徑 : () 圓周速度 ： () 由表 56選出 齒輪精度 為 7級 11) 驗算 齒面接觸疲勞強(qiáng)度 按電機(jī) 驅(qū)動，載荷平穩(wěn)由 表 53取 由圖 54（ a） 按 7級精度和 () 得 齒寬 b= 由圖 57（ a）按 由表 54 由式 54計算載荷系數(shù) () 齒頂壓力角 () () 由式 517計算 齒面接觸應(yīng) 力： 由式 513計算 () () 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 按 由圖 515得 由式 523計算 () 由圖 516(b)得 由圖 515得 由式 （ 523） 有 取 由式 531計算 許用應(yīng)力 () 由式 524計算 齒根彎曲疲勞應(yīng)力 () 。 1） 材料選擇 小齒輪 材料選用 40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度 250～ 280HBS。 計算應(yīng)力 循環(huán)次數(shù) N 查 圖 517得 允許有 一定的