機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)-銑削組合機(jī)床及其主軸組件設(shè)計(jì)（含CAD圖紙全套）
機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)-銑削組合機(jī)床及其主軸組件設(shè)計(jì)（含CAD圖紙全套）,機(jī)械,畢業(yè)設(shè)計(jì),銑削,組合,機(jī)床,及其,主軸,組件,設(shè)計(jì),cad,圖紙,全套
摘 要
組合機(jī)床，它是大量通用組件和聚焦幾個(gè)特殊元件，這臺(tái)機(jī)器的高效加工。它的特點(diǎn)是：?結(jié)構(gòu)緊湊，可靠的質(zhì)量、?設(shè)計(jì)和制造周期短，投資少，良好的經(jīng)濟(jì)效果，效率高。
這個(gè)設(shè)計(jì)的主題是銑組合機(jī)床和主軸組件。首先要處理的部分,機(jī)床的整體設(shè)計(jì)，確定的機(jī)器和主軸設(shè)計(jì)的總體布局。機(jī)床主軸組件、?主軸的線索以滿足需求的剛性和精度，其他人?（如軸承和軸向調(diào)節(jié)機(jī)制，鎖定機(jī)制的設(shè)計(jì),等等)各部分的設(shè)計(jì)。重要性和現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)大有裨益，并展示了在該國(guó)的工業(yè)現(xiàn)代化戰(zhàn)略的基礎(chǔ)性作用，并已成為傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)與自動(dòng)化，柔軟，綜合生產(chǎn)和標(biāo)記的重要手段。廣泛應(yīng)用于數(shù)控技術(shù)，數(shù)控銑床。機(jī)械工業(yè)結(jié)構(gòu)、?產(chǎn)品類(lèi)型和類(lèi)，以及生產(chǎn)方式帶來(lái)了革命性的變化。數(shù)控銑床是最重要的現(xiàn)代工藝廠房和設(shè)備。它是信息技術(shù)?(IT)?的開(kāi)發(fā)和制造技術(shù)?（MT）?結(jié)合發(fā)展的結(jié)果?，F(xiàn)代的?UG、?制造技術(shù)基于數(shù)字控制技術(shù)。知識(shí)是現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的數(shù)控技術(shù)學(xué)生的重要組成部分。也逐漸從數(shù)控CNC數(shù)控設(shè)備開(kāi)發(fā)。其特點(diǎn)的高速度、效率高、精度高、可靠性高和模塊化的,聰明,溫柔和集成快速和方便的使它生產(chǎn)制造中越來(lái)越重要的作用。這篇文章的內(nèi)容描述特征的數(shù)控加工、?機(jī)械加工工藝分析及數(shù)控編程的步驟。一些例子通過(guò)詳細(xì)分析數(shù)控加工方法的過(guò)程。
關(guān)鍵詞： 組合機(jī)床;紡錘體組裝;剛度;軸;軸承;軸向調(diào)整機(jī)制
1
Abstract
Modular machine, by a large number of common components and in concentrated and efficient machine processing a small amount of special components. Features: Compact, reliable quality, shorten the design and manufacturing cycle, reduce investment and economic effects, as well as higher productivity.
His design portfolio theme milling spindle member.In the processing of first response, the overall design of paper machine, determine the overall layout of the machine. Then, the design of the pindle components. In the form of the design, the axis of spindle component, in order to meet the requirement of stiffness and accuracy, and perform Other (such as bearings, axial adjustment, locks, etc.) all parts of the design. the important position in the modern machinery Manufacturing and great benefits, and shows the fundamental role of the modern industrial state strategy in, has become the traditional mechanical manufacturing industry upgrading and automation,downy, integrated important means of production and marking. The wide application of numerical control technology, CNC milling machine. Machinery industry industrial structure, product types and classes, and mode of production has brought the revolutionary change. CNC milling machine is the most important modern processing workshop and equipment. IT is the development of information technology (IT) and the result of the development of manufacturing technology (MT) combined with. modernUG, manufacturing techniques, are based on numerical control technology. Knowledge of modern numerical control technology is an essential part of modern numerical control technology professional students. Also gradually from NC to CNC numerical control device development. Its characteristics of high speed, high efficiency, high precision, high reliability and its modular, intelligent, gentle and integration of quick and convenient to make it become more and more important role in the production and manufacturing. The characteristics of the content of this article introduced the numerical control processing, processing technology analysis and the general steps of nc programming. And through some examples the detailed introduces the analysis method of the nc machining process.
Keywords: module mechanism; main components; stiffness; shaft; bearing and axial adjustment
目 錄
摘 要 0
ABSTRACT 0
前 言 1
第一章 機(jī)床總體設(shè)計(jì) 1
1.1 機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的依據(jù) 1
1.1.1 工件 1
1.1.2 刀具 1
1.2 工藝分析 2
1.2.1 工藝方法的確定 2
1.2.2 機(jī)床總體布局 2
1.2.3 機(jī)床運(yùn)動(dòng)的確定 3
1.3 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定 3
1.3.1 確定工件余量 4
1.3.2 選擇切削用量 4
1.3.3 運(yùn)動(dòng)參數(shù) 4
1.3.4 動(dòng)力參數(shù)—主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 6
1.4 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 7
第二章 主軸組件設(shè)計(jì) 8
2.1 主軸的基本要求 8
2.1.1 旋轉(zhuǎn)精度 8
2.1.2 剛度 8
2.1.3 抗振性 9
2.1.4 溫升和熱變形 11
2.1.5 耐磨性 11
2.1.6 其他 11
2.2 主軸組件的布局 12
2.2.1 適應(yīng)剛度和承載能力的要求 12
2.2.2 適應(yīng)轉(zhuǎn)速要求 13
2.2.3 適應(yīng)精度的要求 13
2.2.4 適應(yīng)結(jié)構(gòu)的要求 13
2.2.5 適應(yīng)經(jīng)濟(jì)性要求 13
2.3 主軸結(jié)構(gòu)的初步擬定 14
2.4 主軸的材料與熱處理 15
2.5 主軸的技術(shù)要求 15
2.5.1 軸頸 16
2.5.2 內(nèi)錐孔 16
2.6 主軸組件的計(jì)算 16
2.6.1 主軸直徑的選擇 16
2.6.2 主軸前后支承軸承的選擇 17
2.6.3 主軸內(nèi)孔直徑 19
2.6.4 主軸前端懸伸量 19
2.6.5 主軸支承跨距 20
2.7 主軸結(jié)構(gòu)圖 21
2.8 主軸組件的驗(yàn)算 21
2.8.1 主軸端部撓度 21
2.8.2 支承的簡(jiǎn)化 21
2.8.3 主軸的撓度 22
2.8.4 主軸傾角 23
2.9 主軸組件的潤(rùn)滑和密封 24
2.9.1 主軸軸承的潤(rùn)滑 24
2.9.2 主軸組件的密封 24
2.10 主軸組件中相關(guān)部件 26
2.10.1 軸肩擋圈 26
2.10.2 擋圈 26
2.10.3 圓螺母 26
2.10.4 套筒 27
2.10.5 前、后支承的軸承蓋 28
2.10.6 主軸用套筒及其鎖緊部分 29
2.10.7 主軸尾部的內(nèi)花鍵 30
2.11 主軸組件軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 31
2.11.1 絲杠螺紋 32
2.11.2 絲杠軸承的選擇 32
2.11.3 絲杠螺母 33
2.11.4 絲杠中段螺紋 33
2.11.5 絲杠上的內(nèi)隔套 33
2.11.6 絲杠上調(diào)節(jié)用錐齒輪 33
2.12 箱體設(shè)計(jì) 35
第三章 結(jié)論 36
參考文獻(xiàn) 37
致 謝 38
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 前言
前 言
國(guó)家經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)是該國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，生產(chǎn)力的重要組成部分。機(jī)械制造行業(yè)并非只有工業(yè)，農(nóng)業(yè)，交通運(yùn)輸，研究、?國(guó)防和其他部門(mén)提供各種生產(chǎn)設(shè)備、?儀器和工具，包括機(jī)械制造機(jī)械和設(shè)備制造行業(yè)。產(chǎn)能和制造機(jī)械制造行業(yè)標(biāo)志著科學(xué)和技術(shù)國(guó)家或區(qū)域的水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力。
生產(chǎn)能力和機(jī)械制造的制造水平，取決于先進(jìn)的機(jī)械制造設(shè)備的程度。機(jī)械設(shè)備的核心是金屬切削機(jī)床、精密零件加工,主要是取決于處理來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的精度。金屬切削機(jī)床的工作負(fù)載負(fù)責(zé)總數(shù)的10% ~ 40%會(huì)計(jì)機(jī)械制造，產(chǎn)品質(zhì)量和金屬切削機(jī)床制造技術(shù)的效率直接影響。一個(gè)全國(guó)機(jī)床工具行業(yè)，換句話說(shuō)，在很大程度上，代表了國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)能力和技術(shù)水平。顯然，金屬切削機(jī)床在國(guó)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化起著不可替代的作用。
從歷史上看，幾十年來(lái)降低成本，發(fā)展于90年代初的競(jìng)爭(zhēng)，進(jìn)入21世紀(jì)，新產(chǎn)品在20世紀(jì)70年代和80年代初的機(jī)械制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。目前，中國(guó)已加入WTO，經(jīng)濟(jì)全球化的時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨在中國(guó)機(jī)械制造行業(yè)正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，而且在新的形勢(shì)下面臨著：知識(shí)，技術(shù)，產(chǎn)品更新周期短，產(chǎn)品批量越來(lái)越小，產(chǎn)品性能和質(zhì)量要求越來(lái)越高，越來(lái)越多的人意識(shí)到環(huán)保和綠色制造,因此代表了先進(jìn)制造技術(shù)的敏捷制造生產(chǎn)快速反應(yīng)市場(chǎng)需求,并不斷引入新產(chǎn)品、贏得競(jìng)爭(zhēng),生存和發(fā)展。
組合機(jī)床,金屬切削機(jī)床是根據(jù)工件加工需要,以大量通用組件,高效專用機(jī)床的基礎(chǔ)上用少量的特殊部分。它有:高生產(chǎn)力;加工精度和穩(wěn)定性，開(kāi)發(fā)周期短，而且很容易進(jìn)行設(shè)計(jì)，制造和維護(hù)成本低，靈活的配置，等等。這是由于這些特征的存在確定的機(jī)床在今天的新情況的組合，可廣泛用于汽車(chē)，拖拉機(jī)，柴油機(jī)，電器，儀器儀表，軍事和自行車(chē)燈，機(jī)械工具、摩托車(chē)、工程機(jī)械等。
這是銑組合機(jī)床設(shè)計(jì)和紡錘體組裝。首先，將機(jī)器的整體設(shè)計(jì)，后確定總體方案機(jī)器整體布局,然后專注于主軸組件的設(shè)計(jì)，包括主軸，軸承，軸的軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，主軸鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等的設(shè)計(jì)的選擇。
因?yàn)樵O(shè)計(jì)的能力有限仍然很多缺點(diǎn)，,請(qǐng)老師給予指導(dǎo)。
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沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 機(jī)床總體設(shè)計(jì)
第一章 機(jī)床總體設(shè)計(jì)
機(jī)床的計(jì)劃的第一步,是決定整個(gè)解決方案?？傮w方案是車(chē)床零件和部分計(jì)劃基礎(chǔ)上,對(duì)整個(gè)編程的沖擊;更大。在制定總體規(guī)劃的過(guò)程中,因此,必須深思熟慮,詳細(xì)的冥想,企業(yè)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合理設(shè)定的程序。
1.1 機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的依據(jù)
1.1.1 工件
工件的重要基礎(chǔ)之一是機(jī)床總體方案規(guī)劃,設(shè)計(jì)師必須清晰和工件的特點(diǎn)和加工要求。畢業(yè)設(shè)計(jì)需求計(jì)劃組合機(jī)床,用于處理VF - 6/7型空氣壓縮機(jī)負(fù)載減少身體兩側(cè),HT200鑄件的原材料,硬度為190 ~ 210 hb,生產(chǎn)批量大,鑄坯。零件的加工要求如下:
圖1-1 減荷閥體簡(jiǎn)圖
(1)被加工表面的粗糙度R10;
(2)加工表面的位置精度,如下所示:
平面之間的距離為199毫米1 ~ 2;
飛機(jī)1 ~ 2和φ95中心線的垂直度要求是0.11毫米。
1.1.2 刀具
YG6硬質(zhì)合金端銑刀,銑刀齒材料,銑刀直徑從75年~ 110年,刀齒Z = 4。
1.2 工藝分析
1.2.1 工藝方法的確定
過(guò)程方法的布局和功能車(chē)床很大,變化的過(guò)程的影響常常會(huì)導(dǎo)致車(chē)床的運(yùn)動(dòng),傳播、分布、結(jié)構(gòu)、功能和經(jīng)濟(jì)的一系列剪切的影響。
飛機(jī)的處理方法有很多,如說(shuō)把,銑削、刨平。VF - 6/7型空氣壓縮機(jī)負(fù)載減少,使用車(chē)床車(chē)削加工時(shí),由于負(fù)載減少體型,外殼部分,不應(yīng)夾在車(chē)床主軸加工、夾緊穩(wěn)定性也不高,規(guī)劃過(guò)程中,使用刨機(jī)需要兩個(gè)動(dòng)作,機(jī)床和刀具結(jié)構(gòu)精致,工件的夾緊速度和固體,但生產(chǎn)率低,工件要求的加工精度也短;端銑刀在銑削,不僅提高了效率,能滿足所需的加工精度,和夾緊迅疾,方便。
與普通車(chē)床相比,結(jié)合車(chē)床高生產(chǎn)率,加工精度穩(wěn)定,開(kāi)發(fā)周期短,易于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù),成本低、自動(dòng)化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、靈活等,因此,當(dāng)生產(chǎn)很大,結(jié)合車(chē)床加工更合理。
1.2.2 機(jī)床總體布局
合理布局的重點(diǎn)要求:(1)擔(dān)保所需的鑄造工藝方法和工具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系;(2)保證精密車(chē)床有足夠和適當(dāng)?shù)膭偠群涂拐裥?(3)易于控制、調(diào)整、維護(hù)、方便運(yùn)輸、裝卸的鑄件和芯片去除等;(4)以節(jié)省材料,占地面積小,經(jīng)濟(jì)效果好。(5)美麗的形狀。
根據(jù)負(fù)載的要求減少身體加工,車(chē)床總體布局圖如圖所示:
圖1-2 機(jī)床總體布局圖
1. 機(jī)座 2.動(dòng)力滑臺(tái) 3.工件 4.端銑刀 5.電動(dòng)機(jī) 6.變速箱 7.主軸箱
負(fù)載減壓閥安裝在工作臺(tái)、銑削動(dòng)力頭把銑刀的主要運(yùn)動(dòng),工作臺(tái)的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng),完成工件的加工。這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是所有部分計(jì)劃于身體負(fù)荷減少,因此,效率高,結(jié)構(gòu)緊湊,加工質(zhì)量穩(wěn)定,剛度好。
1.2.3 機(jī)床運(yùn)動(dòng)的確定
確定車(chē)床運(yùn)動(dòng),指的是車(chē)床的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)類(lèi)型,數(shù)量和執(zhí)行。
這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)是車(chē)床的結(jié)合的方式,直接與一對(duì)端銑刀加工。應(yīng)得的表面成形運(yùn)動(dòng):單軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),工作臺(tái)輔助運(yùn)動(dòng):縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng),主軸軸向調(diào)整運(yùn)動(dòng)。
1.3 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定
車(chē)床主要技術(shù)參數(shù),包括主要參數(shù)和基本參數(shù),基本參數(shù),包括功率、尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。
1.3.1 確定工件余量
VF - 6/7型空氣壓縮機(jī)負(fù)載減少,部分材料HT199,硬度188 ~ 199 hb、生產(chǎn)項(xiàng)目對(duì)許多人來(lái)說(shuō),鑄坯。
檢查表的機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)1.1 ~ 1.6,機(jī)械加工余量是1.9毫米。
1.3.2 選擇切削用量
由于加工零件的銑削寬度175毫米,需要第二次刀,所以刀90毫米(寬),二級(jí)喂養(yǎng)120 - 88 = 12毫米,即。,= 22毫米。
根據(jù)組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第099 ~ 122頁(yè),選擇銑削切削參數(shù)。
選擇銑削參數(shù)和要求的加工表面粗糙度值和生產(chǎn)力。當(dāng)銑削表面粗糙度值要求較低,銑削速度應(yīng)選擇高一些,每個(gè)齒提要應(yīng)較小。如果生產(chǎn)力要求不高,可以拿小每個(gè)牙飼料,銑7 ~ 8毫米保證金R = 2.1μm表面粗糙度。每個(gè)齒的飼料時(shí),作為一般規(guī)則,是0.021 ~ 0.02毫米。
本設(shè)計(jì)根據(jù)零件的加工,表面粗糙度值較高,加工材料為鑄鐵,查表9 - 11:
= 0.2 ~ 0.4 mm / z,V = 50 ~ 80米/分鐘,= 0.2毫米/ z。
1.3.3 運(yùn)動(dòng)參數(shù)
機(jī)器運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給速度范圍,速度范圍內(nèi),空的旅行速度和喂養(yǎng)序列等。主要的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)。
(1)主軸最高,最低的速度
根據(jù)刀具(或工件)的典型過(guò)程切削速度和直徑,主軸的轉(zhuǎn)速和米,最小速度。計(jì)算公式如下:
M = M =(1,1)
類(lèi)型:n,n -主軸最大和最小速度(轉(zhuǎn)/分)
最大和最小切削速度V,V -(米/分鐘)
D,D -最大和最小計(jì)算直徑(毫米)
根據(jù)金屬切削機(jī)床的機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)指導(dǎo)55 - 66,可以找出以下數(shù)據(jù):
查表2.2 - 3最大和最小切削速度:
V = 200 ~ 300米/分鐘,V = 250米/分鐘
V = 15 ~ 20米/分鐘,V = 20米/分鐘
銑床的d,d比使用工具最大、最小直徑,即:
D = 110毫米,D = 75毫米
最高的主軸轉(zhuǎn)速為零
N = = = 1061.6 r / min(1 - 2)
采取標(biāo)準(zhǔn)的序列值:
N = 1000 r / min
的最低速度:
N = = = 57.9 r / min(1 - 3)
采取標(biāo)準(zhǔn)的序列值:
N = 56 r / min
(2)主軸轉(zhuǎn)速的合理安排
低和高速度決定,確定中間速度,選擇比Φ系列X速度,速度是計(jì)算為:
N = N = 56 r / min,N = NΦΦ= N,N = NΦ(1 - 4)
檢查標(biāo)準(zhǔn)系列,以公比Φ= 1.78(1 <Φ2或更少)
速度范圍:R = = = 17.8
速度系列:X = X + 1 = 5.99 = 6
由于需求的設(shè)計(jì),主軸轉(zhuǎn)速系列設(shè)計(jì)四級(jí)將滿足要求,因此,X = 6。那就是:
N = 56、N = 100 = 180,N = 180 r / min)
1.3.4 動(dòng)力參數(shù)—主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定
(1)切削力的計(jì)算
通過(guò)已知的,組合機(jī)床的設(shè)計(jì)最高時(shí)速n = 315 r / min,此時(shí)的切割速度如下:
V = = = 108.8米/分鐘< 200米/分鐘(1 - 5)
因此,切割速度滿足要求。
當(dāng)計(jì)算銑削工件切削力
F = 9.18 * 54.5 * * * Z * d(1 - 6)
類(lèi)型:——銑削寬度= 90毫米
——銑削深度,因?yàn)樗且粋€(gè)銑削可以滿足設(shè)計(jì)尺寸、工件的銑削深度加工余量,即= 3.4毫米。
——每個(gè)牙喂食,A / r = 0.2毫米
Z -革命系列,Z = 4
銑削力的大小是:
F = 9.18 * 54.5 * 90 * 0.2 * 54.5 * 4 * 110 = 1213.1 N(1 - 7)
(2)計(jì)算切削功率
根據(jù)機(jī)械制造金屬機(jī)床設(shè)計(jì)指南34頁(yè),可以降低功率公式是:
P = = = 2.2千瓦(1 - 8)
(3)估算電機(jī)的力量
根據(jù)機(jī)械制造技術(shù)的金屬機(jī)床設(shè)計(jì)指南頁(yè)34歲
P = = = 3.14千瓦(1 - 9)
類(lèi)型:埃塔-主傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率,旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床埃塔= 0.7 ~ 0.85。
(4)選擇主電機(jī)
檢查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》頁(yè)表34 - 233 5,選擇Y224-6電動(dòng)機(jī),主要參數(shù)有:
額定功率P = 6千瓦,全速X = 2551 r / min,同步速度X = 2611 r / min,系列P = 5,m = 65千克的質(zhì)量。
1.4 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定
檢查頁(yè)面53金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),明確:飼料驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率取決于有效功率飼料和機(jī)械傳動(dòng)部位的效率,即:
N =(1 - 10)
類(lèi)型:N -飼料驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率(千瓦)
Q -飼料力(N)
V -進(jìn)給速度(米/分鐘)
埃塔-飼料通用機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)效率(0.15 ~ 0.2)
粗略計(jì)算,根據(jù)所需要的進(jìn)給比權(quán)力從估計(jì)的主要驅(qū)動(dòng)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率。
銑床:N = 0.2 * N = 0.2 * 4 = 0.8千瓦
檢查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第266頁(yè)表23-2選擇Y21S - 5電機(jī),主要參數(shù)有:
額定功率P = 2.2千瓦,全速n = 1551 r / min,同步轉(zhuǎn)速n = 2661 r / min,系列P = 5,質(zhì)量m = 33公斤。
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 主軸組件設(shè)計(jì)
第二章 主軸組件設(shè)計(jì)
主軸組件是機(jī)床的執(zhí)行件，同時(shí)還起傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩、承受切削力和驅(qū)動(dòng)力等載荷的作用。完成表面成形運(yùn)動(dòng)，它的功用是支承并帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)，由于性能主軸組件直接影響機(jī)器的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，所以它的機(jī)床的重要組成部分。
一般主軸和傳動(dòng)軸的相似性,旨在確保驅(qū)動(dòng)和支持正常工件狀態(tài),但主軸直接承受切削力,而且驅(qū)動(dòng)工件或工具,通過(guò)運(yùn)動(dòng),扭矩和功率,表面上形成的運(yùn)動(dòng)，并因此具有在主軸上更高的要求。
2.1 主軸的基本要求
2.1.1 旋轉(zhuǎn)精度
精密主軸旋轉(zhuǎn)指的是手工或低速軸,光,當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)工作時(shí),主軸的空間中的漂移運(yùn)動(dòng)精度。地點(diǎn)跳動(dòng)ΔR，動(dòng)態(tài)值跳動(dòng)三角洲三角洲O和軸向引導(dǎo)。如圖所示1 - 3所示:圖實(shí)施行顯示了理想的旋轉(zhuǎn)軸,虛線實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸。
運(yùn)動(dòng)精度主軸組件仍取決于性能，軸承和潤(rùn)滑，主軸轉(zhuǎn)速主軸組件的動(dòng)態(tài)特性。旋轉(zhuǎn)的精確度取決于在上主體部分的一部分（諸如軸，軸承和軸承座孔）制造和裝配精度調(diào)整精度;各種旋轉(zhuǎn)機(jī)器精度標(biāo)準(zhǔn)萬(wàn)能精密機(jī)床主軸組件，制成一特殊機(jī)器主軸組件旋轉(zhuǎn)精度，根據(jù)工件的精度。
2.1.2 剛度
剛度K主軸組件是指其在外部荷載作用下抵抗變形的能力,如圖1 - 4所示,即K = F / y(N / m的單位),主軸組件的剛度，是主軸，軸承和軸承剛度，這直接影響到旋轉(zhuǎn)主軸組件的精度的綜合反映。
圖2-1 主軸的旋轉(zhuǎn)誤差
顯然，心軸組件的剛度較高，較小的主軸，剛性不足的變形，精度，準(zhǔn)確度直接影響到工件的彈性變形，所述傳輸質(zhì)量的端,零部件磨損,而且容易引起的自激振動(dòng)切割,降低工件的平穩(wěn)性的生命將縮短軸的彎曲變形條件惡化的齒輪嚙合,產(chǎn)生過(guò)多的強(qiáng)迫振動(dòng)和軸承側(cè)壓力;在工件穩(wěn)定性方面,將使主軸在切削力作用下的變化和電力傳輸,等等。
圖2-2 主軸組件靜剛度
主軸組件的剛度是一個(gè)復(fù)合剛度，主軸組件因素的剛性，有很多種，包括：軸承間隙尺寸，結(jié)構(gòu)，大小，傳動(dòng)件主軸軸承的類(lèi)型和配置型，主軸組件的制造和裝配質(zhì)量。
2.1.3 抗振性
主軸組件的振動(dòng)是指電阻迫振動(dòng)和自激振蕩和保持穩(wěn)定運(yùn)行的能力。影響工件表面質(zhì)量,減少工具耐久性和主軸軸承,在切割的過(guò)程中,如果主軸組件振動(dòng)主軸組件的阻力差異不僅受到靜載荷的影響,也沖擊載荷和交變載荷的作用,使主軸振動(dòng)。在工作中容易產(chǎn)生振動(dòng),也會(huì)產(chǎn)生噪音影響工作環(huán)境。隨著機(jī)床發(fā)展的方向精度高、效率高,越來(lái)越多的高振動(dòng)要求。
抵制強(qiáng)迫振動(dòng)的能力
主軸組件受迫振動(dòng)的干擾力,主要包括主軸旋轉(zhuǎn)部分(主軸、傳輸部分和工件或工具,等等)的偏心質(zhì)量和離心力,運(yùn)動(dòng)速度不均勻傳播慣性力,斷續(xù)切削切削力的周期性變化。主軸和工具或工件一起振動(dòng),由于干擾力,加工件表面的表面粗糙度，提高工人留下痕跡。
根據(jù)機(jī)器的加工和表面粗糙度的要求的影響下的設(shè)計(jì)，確定許可證的幅度，然后計(jì)算或確定各種主軸組件動(dòng)態(tài)干擾力,只能通過(guò)主軸前在伐區(qū)的絕對(duì)振幅,振幅的前端,與許用值和比較,我們?cè)u(píng)估是否滿足要求。相關(guān)的激勵(lì)頻率之間的關(guān)系，主要是由實(shí)驗(yàn)確定。此外，主軸組件和振動(dòng)阻力指數(shù)的低階固有頻率和振型在一個(gè)單獨(dú)的分析主軸組件,它只能在一定程度上反映了工具和工件之間的相對(duì)振幅。一般來(lái)說(shuō),低階固有頻率應(yīng)該更高,從振動(dòng)頻率;主軸振動(dòng)模式的節(jié)點(diǎn)應(yīng)該接近采伐面積。
(2)切削阻力的自激振動(dòng)
金屬切削過(guò)程中,雖然沒(méi)有外面的功能動(dòng)態(tài)干擾力,刀具和工件之間發(fā)生周期性很強(qiáng)的相對(duì)振動(dòng),而是因?yàn)闄C(jī)床的工件,工具彈性系統(tǒng)振動(dòng)切削過(guò)程的反饋效應(yīng),自激振動(dòng)稱為切削，稱為撲。
震顫惡化表面質(zhì)量，有必要降低切削參數(shù)，以避免甚至在切割過(guò)程無(wú)法繼續(xù),因此,機(jī)床切削參數(shù)限制并不取決于機(jī)床的力量,但在工藝條件來(lái)確定顫振。
機(jī)床切割、無(wú)顫振顫振,之間有明顯的界限現(xiàn)有機(jī)床測(cè)試顯示,限制限制的固有頻率振動(dòng)切削的穩(wěn)定性通常是接近主軸組件的彎曲振動(dòng)的低階固有頻率,或機(jī)床的穩(wěn)定性條件。主軸組件是顫振的主要部分,其低階彎曲振動(dòng)模式是決定機(jī)床切削抗振性能力的主要模式?？梢员徽J(rèn)為是主軸前在振動(dòng)切削部分動(dòng)態(tài)靈活性()的主要振動(dòng)方向最大負(fù)實(shí)數(shù)部分,因此,在一個(gè)單獨(dú)的主軸組件的分析,它反映了抵抗切割的主要成分的振動(dòng)的能力。
粗加工工具，切削寬度，精密機(jī)床，切削量小,切削振動(dòng)的可能性很小,但是允許振幅很小,可以抵御的能力受迫振動(dòng)的主要考慮。切削振動(dòng)的可能性很大，但要求不高的表面質(zhì)量，但主要考慮的是條件不產(chǎn)生顫強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)突出。高速機(jī)床,由于激振力的頻率和振幅隨轉(zhuǎn)速增加,因此,在高速機(jī)床的設(shè)計(jì)和評(píng)估,應(yīng)該考慮自激和強(qiáng)迫振動(dòng)。
2.1.4 溫升和熱變形
主軸組件在工作中因?yàn)楦鞣N相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦和混合油和加熱、熱變形應(yīng)該經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的工作與主軸組件來(lái)衡量每個(gè)部分的位置變化。產(chǎn)生的溫度,溫度上升的主軸組件的變形形狀和位置,稱為熱變形。
主軸組件的溫升和熱變形和熱變形將創(chuàng)建一個(gè)經(jīng)主軸,軸承和軸承之間的座位調(diào)整間隙配合機(jī)床零件的變化被摧毀,之間的相對(duì)位置精度影響工件的加工精度,尤其是在高精密機(jī)床,使齒輪和軸承的工作狀態(tài)不好,太小,加速間隙齒輪和軸承磨損部件,如熱變形也使主軸和軸承,并影響軸承的正常工作,嚴(yán)重時(shí)甚至承載軸的現(xiàn)象。
主軸總成因素的溫度和熱變形：預(yù)應(yīng)力大小和軸承的游隙，軸承類(lèi)型和安排，潤(rùn)滑和冷卻條件。
目前，所有型號(hào)的機(jī)器在允許的溫度連續(xù)運(yùn)行有一定的規(guī)則。
2.1.5 耐磨性
穿主軸組件能夠保持原來(lái)的精度，與保留的軸頸軸承的表面精度。因此，必須有一個(gè)非常高的硬度,每個(gè)滑動(dòng)面軸組件,包括主要的軸端定位面和錐孔,可移動(dòng)的軸套圓柱表面等,以確保其耐磨性。
為了提高主軸組件的耐磨性,合理調(diào)整軸承間隙應(yīng)正確選擇主軸和滑動(dòng)軸承材料及熱處理方法,潤(rùn)滑,和良好的潤(rùn)滑、密封可靠。
2.1.6其他
除了基本要求主軸組件應(yīng)確保，也應(yīng)符合下列要求：
（1）主軸方向和可靠。行動(dòng)主軸切削力，電力傳輸，可靠的徑向和在工作力量和動(dòng)力傳動(dòng)主軸的通過(guò)可靠的住房和軸承等基礎(chǔ)件軸向定位。
（2）主軸前端結(jié)構(gòu)應(yīng)確保工件或工具卡和可靠，并具有足夠的精度。
（3）結(jié)構(gòu)技術(shù)很好。在保證使用的基礎(chǔ)上，盡量做的好，好，好，密封和修復(fù)，盡可能降低主軸組裝成本成為可能。
布局2.2主軸組件
主軸組件的設(shè)計(jì)，必須確保我們將滿足上述情況，因此，從整體情況，可以考慮在主軸組件的布局的基本要求。
之前和之后的主軸前，中，后三個(gè)支持兩種，前者是更常見(jiàn)的。包括主軸軸承的選擇，組合和安排，主要是基于主軸組件旋轉(zhuǎn)速度，能力，剛度和精度要求的設(shè)計(jì)，雙主軸軸承支撐的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和情況來(lái)考慮，如軸承供應(yīng)和經(jīng)濟(jì)的決心。選擇，具體有以下的要求：
2.2.1適應(yīng)剛度和承載力的要求
主軸軸承的選擇應(yīng)滿足所需的剛度和承載力。雙排的滾動(dòng)軸承徑向剛度和承載力,大比單身。徑向載荷較大時(shí),可以選擇滾子軸承;較小,可以選擇球軸承。相同的軸承使用多個(gè)軸承支承剛度和承載能力比單軸承大。在一般情況下，比后者軸承剛度前者應(yīng)支持。因?yàn)橹蝿偠葎傂灾鬏S組件的影響比之前在大的支持。如表2 - 1所示為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承的比較:
表2-1 滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承的比較
基本要求
滾動(dòng)軸承
滑 動(dòng) 軸 承
動(dòng)壓軸承
靜壓軸承
旋轉(zhuǎn)精度
一般或較差的精度?？梢栽谌魏伍g隙和預(yù)加載lotus下工作。也可以精度高,但單一油楔軸承一般制造困難,更多的高油楔軸承可以高
只有相關(guān)的軸承類(lèi)型,與速度無(wú)關(guān),加載,加載后一些增加速度和負(fù)載可以提高節(jié)流形式,與加載速度無(wú)關(guān)
可以很高
剛 度
只到相關(guān)的軸承類(lèi)型無(wú)關(guān)與速度、?負(fù)荷、?預(yù)緊力可提高
隨轉(zhuǎn)速和載荷升高而增大
與油腔相對(duì)壓差有關(guān)，不計(jì)動(dòng)壓效應(yīng)時(shí)與速度有關(guān)
承載能力
一般為恒定值，高速時(shí)受材料疲勞強(qiáng)度限制
隨轉(zhuǎn)速增加而增加，高速時(shí)受溫升限制
與油腔相對(duì)壓差有關(guān)，不計(jì)動(dòng)壓效應(yīng)時(shí)與速度無(wú)關(guān)
抗振性能
不好，阻尼系數(shù)D=0.011
較好，阻尼系數(shù)D=0.0225
很好，阻尼系數(shù)D=0.3
速度性能
疲勞強(qiáng)度的高速度和離心力的限制，低速性能好
中高速性能較好。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=0.001～0.004
較小
f=0.132～0.134
本身功耗小，但有相當(dāng)大的泵功耗f=0.0002～0.008
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
2.2.2 適應(yīng)轉(zhuǎn)速要求
由于不同類(lèi)型和軸承尺寸的結(jié)構(gòu)和制造允許的最大速度是不同。降低軸承規(guī)格，允許更大的精度等級(jí)越低的最大速度。向心關(guān)節(jié)軸承、?圓柱滾子軸承是車(chē)速限制高于圓錐滾子軸承。車(chē)速限制軸向載荷的軸承、?角接觸球軸承，推力球軸承，圓錐滾子軸承在最低，承載能力是以上，而是以相反的順序。因此，您應(yīng)該考慮兩個(gè)方面的速度和承載力要求的軸承類(lèi)型。
2.2.3適應(yīng)精度的要求
起止軸承裝置有三個(gè)方面:前面的位置的影響——在前軸承推力軸承的中心布局;后端定位——集中在軸承;定位——兩端分別安排在前后軸承。
面前的熱變形位置,擴(kuò)展后端和前端的方向,不會(huì)軸向定位精度，但前者支撐結(jié)構(gòu)是影響軸承的軸向游隙復(fù)雜，大的變化，調(diào)整軸承間隙不方便，以前支持熱值;定位結(jié)束、主軸伸長(zhǎng)后加熱,如果安排在徑向軸承推力軸承,軸可能由于熱膨脹彎曲。
2.2.4適應(yīng)結(jié)構(gòu)的要求
當(dāng)主軸組件的性能和結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力高、剛度、徑向尺寸可以支持軸承(特別是)與兩個(gè)或兩個(gè)以上的軸承。
多軸機(jī)床的軸向間距小,宜用滾針軸承的徑向載荷，由于結(jié)構(gòu)的限制，推力球軸承的軸向負(fù)荷，以及軸承交錯(cuò)排列。
2.2.5適應(yīng)經(jīng)濟(jì)需求
確定配置類(lèi)型主軸軸承，此外應(yīng)考慮滿足要求的結(jié)構(gòu)與性能同時(shí)也做經(jīng)濟(jì)分析和經(jīng)濟(jì)效果良好。為了滿足需求，例如，您通常會(huì)使用標(biāo)準(zhǔn)化、?系列化、?批量生產(chǎn)的滾子軸承和更經(jīng)濟(jì)，但有些大，重型主軸裝配，那里是沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的軸承，流體動(dòng)力軸承或靜壓軸承。
在中，大負(fù)荷，用圓錐滾子軸承的徑向軸承和推力軸承類(lèi)型的成本低,可以節(jié)省兩個(gè)軸承,住房可制造性更好。
之前和之后考慮上述因素,主軸的設(shè)計(jì)采用兩個(gè)軸承主軸軸承、軸承和雙排結(jié)合前向心短圓柱滾子軸承,推力球軸承,精度，圓柱滾子軸承，精密后。前軸承，雙列圓柱滾子軸承，滾子直徑，數(shù)量，具有高剛性，兩列滾子，降低剛度，易于維護(hù)精密主軸，但前部支承結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的，但易于加工;錐形軸承內(nèi)孔錐度為1:12，內(nèi)部徑向變形，徑向游隙和預(yù)緊調(diào)整軸向運(yùn)動(dòng);黃銅實(shí)體保持架，軸承的熱量。支撐主軸整體特征是：靜剛性，高精度車(chē)削，溫升小，徑向間隙可以前后軸承的溫度的升高是不同進(jìn)行調(diào)節(jié)，在熱變形大，另外，組裝和調(diào)整過(guò)比較麻煩。
2.3主軸結(jié)構(gòu)的初步計(jì)劃
雙軸結(jié)構(gòu)主要取決于工具，夾具，傳動(dòng)部件，軸承和密封設(shè)備類(lèi)型，數(shù)量，位置和安裝的安裝位置在主軸方法,還應(yīng)該考慮主軸加工技術(shù),通常在機(jī)床主軸配備更多的部件,主軸的設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)步驟中,為了滿足剛度要求,可以獲得足夠的推力和簡(jiǎn)單的組裝,表面通常主軸設(shè)計(jì)進(jìn)了階梯軸,軸的軸頸的直徑。主軸空心或?qū)嵭?根據(jù)機(jī)床的類(lèi)型。與此同時(shí),在滿足剛度要求的前提下,空心軸的設(shè)計(jì),通過(guò)工具欄。軸端指的是結(jié)束。它的形狀取決于類(lèi)型的機(jī)床,形式夾具或工具來(lái)安裝，并確保該夾具或工具來(lái)安裝，可靠和準(zhǔn)確的定位，易于處理，可提供一定量的扭矩的。
檢查135頁(yè)的金屬切削機(jī)床造型設(shè)計(jì)通用機(jī)床主軸端,選擇一個(gè)短錐軸法蘭板結(jié)構(gòu)。用于修復(fù)和扭力機(jī)的特點(diǎn)是:四個(gè)螺絲孔,主軸端面。主軸是中空的,前面有一個(gè)錐形的“錐孔,結(jié)構(gòu)如下:
圖2-3 短圓錐法蘭盤(pán)式主軸端部結(jié)構(gòu)
2.4 主軸的材料與熱處理
主軸材料主要基于剛性，承載特性選擇，磨損抗力及熱變形影響的大小和其它因素。
主軸的材料剛度的彈性E的模量的值與所述鋼E為較大（2.1×10牛頓/厘米），因此，主軸鋼的選材。彈性?e?的獨(dú)立鋼的彈性模量值和熱處理鋼，那要么是常規(guī)或合金鋼，它基本上是彈性?e?的相同模量。因此，鋼，首先選擇便宜的?45?號(hào)鋼價(jià)格的例如，只有大特別沉重負(fù)擔(dān)的影響，或精密機(jī)床主軸需要減少熱處理，或有必要確保耐磨損性軸的軸向移動(dòng)后的變形，僅考慮選擇合金鋼。
當(dāng)使用滾動(dòng)軸承主軸軸承，軸頸是不困難的，但為了提高接觸剛度,防止敲的觸摸表面雜志,大量的主軸頸仍在高頻淬火45鋼(HRC48 ~ 54)。大約45鋼軸熱處理?xiàng)l件表2 - 2中列出如下:
表2-2 使用滾動(dòng)軸承的45鋼主軸熱處理等參數(shù)
工 作 條 件
使 用 機(jī) 床
材 料 牌 號(hào)
熱 處 理
硬 度
常 用
代 用
輕中負(fù)載
車(chē)、鉆、銑、磨床主軸
45
50
調(diào)質(zhì)
HB220～250
輕中負(fù)載局部要求高硬度
磨床的砂輪軸
45
50
高頻淬火
HRC52～58
輕中負(fù)載PV≤400（N·m/cm·s）
車(chē)、鉆、銑、磨床的主軸
45
50
淬火回火高頻淬火
HRC42～50
HRC52～58
此次設(shè)計(jì)的機(jī)床主軸，考慮到主軸材料的選擇原則，選用價(jià)格便宜的中碳鋼（45鋼）。查表2-2中，因工作中承受輕、中負(fù)荷，且要求局部高硬度，故熱處理采用高頻淬火，HRC52～58。
2.5 主軸的技術(shù)要求
將直接影響旋轉(zhuǎn)精度的機(jī)床主軸組件。連接主軸、?軸承、?齒輪和其他零件的表面粗糙度和表面幾何誤差，精度更高，接觸剛度和接觸表面形狀、?表面粗糙度越低，越小高變形和接觸剛度。因此，主軸設(shè)計(jì)必須進(jìn)行一定的技術(shù)要求。
2.5.1 軸頸
主軸設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先考慮。支持“主軸的基本水平的工作，技術(shù)和測(cè)量主軸是一本雜志作為工作基中的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);主軸加工，以確保該錐體和同軸期刊，”華爾街日?qǐng)?bào)“作為一般細(xì)錐孔技術(shù)最終檢查主軸，“華爾街日?qǐng)?bào)”作為檢查的計(jì)量基礎(chǔ)和垂直各部分的校準(zhǔn)精度。采用滾動(dòng)軸承，精密軸必須適應(yīng)軸承的精度。該雜志的硬度和表面粗糙度，會(huì)影響滾動(dòng)軸承的合作的質(zhì)量。
一般機(jī)床主軸的精度，IT5軸承軸頸尺寸精度，形狀和位置公差雜志（圓度和圓柱等）一般應(yīng)小于1/4到1/2的直徑公差。
2.5.2 內(nèi)錐孔
內(nèi)錐被定位安裝工具或基面。檢查機(jī)器精度，它代表用于檢測(cè)主軸的其余部分和位置精度，如主軸和軌并行，等等的主軸中心線的基準(zhǔn)。因?yàn)轭l繁，安裝工具和錐體內(nèi)必須佩戴。
同軸錐孔和軸頸，通常香港當(dāng)局和錐形段100至300毫米的間隔徑向期刊;其形狀誤差使用標(biāo)準(zhǔn)有色錐體測(cè)試的接觸面積，這是一個(gè)綜合指標(biāo)的大小檢查，也需要一定的表面粗糙度，硬度等。
2.6 主軸組件的計(jì)算
主軸結(jié)構(gòu)參數(shù)的組件，包括以下內(nèi)容：?d、?主軸和主軸定期在軸直徑之前提到的平均直徑D（初級(jí)）;在主軸內(nèi)孔直徑D.結(jié)束暫停懸;和主軸軸承距離?l?等等。一般步驟是：?第一，主電機(jī)功率取決于機(jī)器或者?d、?剛度主軸本身范圍內(nèi)的根據(jù)工藝要求，并確定的形狀和結(jié)構(gòu)的主軸支承結(jié)構(gòu)由署前端，基于機(jī)器的主要參數(shù)的選擇D，之前和主軸軸承支承剛度確定L.
配置型主軸軸承，識(shí)別有很大的關(guān)系的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)，因此往往需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中，最終性能，如剛性主軸組件來(lái)衡量它的設(shè)計(jì)是合理的.
2.6.1 主軸直徑的選擇
剛性主軸直徑主軸部件影響很大的直徑，軸承本身是較小的位移變形和變形，即，主軸組件的較高的剛性。
而是由軸頸直徑D結(jié)束時(shí)，匹配的較大的軸承部件的尺寸，以達(dá)到相同的公差更加困難，重量會(huì)增加。同時(shí)，增加的軸承允許限度速度限制的直徑，甚至允許機(jī)器結(jié)構(gòu)。
如下表2-3所示：
主電機(jī)功率?P = 4KW?已知的機(jī)器類(lèi)型銑床，請(qǐng)檢查相應(yīng)的條目，在前面的表中，開(kāi)始采取?D = 80。
后方軸頸的主軸直徑?d?與前臺(tái)存根軸直徑?d?的關(guān)系可以按照以下公式設(shè)置：
D=（0.7～0.85）D （2-1）
因此，有
D=（0.7～0.85）D=（0.7～0.85）×80=56～68，取D=65 （2-2）
表2-3 主軸前軸頸直徑D的選擇
機(jī)床
機(jī) 床 功 率 （千瓦）
1.47～2.5
2.6～3.6
3.7～5.5
5.6～7.3
7.4～11
11～14.7
車(chē)床
60～80
70～90
70～105
95～130
110～145
140～165
銑床
50～90
60～90
60～95
75～100
90～105
100～115
外圓磨床
—
50～90
55～70
70～80
75～90
75～100
2.6.2 主軸前后支承軸承的選擇
①?選擇的主軸前軸承
根據(jù)軸承選型原則檢查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)?375?頁(yè)，選擇前軸承雙列向心圓柱滾子軸承型號(hào)?3182116。其中，d = 56，D = 36，D = 82、 D = 227，B = 56 D = 227，r = 2。具體參數(shù)是圖?2-4?所示：
圖2-4 雙列向心短圓柱滾子軸承（GB285-87）結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝尺寸
再查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第365頁(yè)，選取主軸前支承的推力球軸軸承型號(hào)為8215。其中，d=86，d=86.3，D=99，H=37, D=67, D=91，r=2。具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖2-5所示：
圖2-5 推力球軸承（GB301-84）結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝尺寸
② 主軸后支承軸承的選擇
檢查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)368頁(yè),選擇后的主軸軸承圓柱滾子軸承類(lèi)型為2213。其中：d=54，D=99，B=12，D=66，D=99，r=2.5。具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖2-6所示：
圖2-6 圓柱滾子軸承（GB283-87）結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝尺寸
2.6.3 主軸內(nèi)孔直徑
組合機(jī)床銑削，它應(yīng)該是通過(guò)主軸孔刀桿，桿孔直徑應(yīng)在一定范圍內(nèi)，它不影響主軸的剛度。在一般情況下，直徑限制主軸孔直徑軸頸。
由材料力學(xué)可知，剛度K正比于截面慣性矩I，它與直徑之間有下列關(guān)系：
===1-（）=1- （2-3）
根據(jù)可用的類(lèi)型:當(dāng)< 0.3,空心和實(shí)心截面剛度主軸非常接近;= 0.5時(shí),空心軸的剛度主軸剛性固體90%,剛度影響不大;0.7或更高版本,主軸剛度急劇下降,因此,一般應(yīng)< 0.7,即d < 0.7 d。由以上分析可得：
d<0.7 D=0.7×65=45.5 （2-4）
考慮到組合機(jī)床主軸,主軸銑刀桿直徑很小,需要少,即= 0.5,即:d<0.5 D=0.5×65=32.5
將其圓整，d最后取為30。
2.6.4 主軸前端懸伸量
行前懸臂指從點(diǎn)A主軸組件和剛度之間的主陣地軸承反作用力的影響更大。的懸垂，剛度主軸組件越小越好。
正面主軸懸臂類(lèi)型取決于形狀和結(jié)構(gòu)的尺寸，一般應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選擇，有時(shí)為了提高主軸剛性或定心精度，也不按標(biāo)準(zhǔn)。
此外，主軸前端懸臂式，軸承式和組合式前軸承夾緊工件，夾具和前軸承潤(rùn)滑和密封裝置結(jié)構(gòu)尺寸等。
因此，為了滿足的前提的結(jié)構(gòu)要求，就應(yīng)減少外伸，并方便地以增加主軸組件的剛度。初算時(shí)，可查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》第158頁(yè)表5-14，如下表2-4所示：
表2-4 主軸的懸伸量與直徑之比
類(lèi) 型
機(jī) 床 和 主 軸 的 類(lèi) 型
a/ D
Ⅰ
通用和精密車(chē)床，自動(dòng)車(chē)床和短主軸端銑床，用滾動(dòng)軸承支承，適用于高精度和普通精度要求
0.6～1.5
Ⅱ
中等長(zhǎng)度和較長(zhǎng)主軸端的車(chē)床和銑床，懸伸量不太長(zhǎng)（不是細(xì)長(zhǎng)）的精密鏜床和內(nèi)圓磨，用滾動(dòng)和滑動(dòng)軸承支承，適用于絕大部分普通生產(chǎn)的要求
1.25～2.5
Ⅲ
孔加工機(jī)床，專用加工細(xì)長(zhǎng)深孔的機(jī)床，由加工技術(shù)決定需要有長(zhǎng)的懸伸刀桿或主軸可移動(dòng)，由于切削較重而不適用于有高精度要求的機(jī)床
>2.5
根據(jù)上表所列，所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床屬于Ⅱ型，所以取a/ D為1.25～2.5，即：
a=（1.25～2.5）D=（1.25～2.5）×80=100～200 （2-5）
初取a=120。
2.6.5 主軸支承跨距
主軸前端軸承跨度L是軸承的主軸軸承的反作用力的點(diǎn)之間的距離。
合理的主軸軸承壽命可提高靜態(tài)剛度主軸單元。支撐跨度較小，軸本身，較小的彎曲變形，但正面主軸軸承位移的增加而變形的剛性;跨度大，支持相對(duì)較少數(shù)量的致變形正面主軸位移，但彎曲軸本身將增加?？梢?jiàn)，軸承跨度是過(guò)大或過(guò)小會(huì)降低主軸組件的剛度。
一個(gè)合理的范圍，以供參考選擇推薦值的信息：
（1） L=（3～4）D；
（2） L=（4～2）a，用于懸伸長(zhǎng)度較小時(shí)；
（3） L=（4～3）a，用于懸伸長(zhǎng)度較大時(shí)。
根據(jù)懸臂的設(shè)計(jì)組合機(jī)床主軸剛度高,建議采取2.5 L或更少。即主軸軸承的設(shè)計(jì)個(gè)合理的跨度L≤3.6a=2.4×99=299
初取L=360。
2.7 主軸結(jié)構(gòu)圖
根據(jù)以上的分析計(jì)算，可初步得出主軸的結(jié)構(gòu)如圖2-7所示：
2.8 主軸組件的驗(yàn)算
主軸，在嚴(yán)重的情況下，允許很小，變形為主軸的大小變體大小的基本要素都允許的所以主軸的剛度計(jì)算是計(jì)算，和通常聚焦于不同的部隊(duì)。通常足以滿足主軸剛性需求。
受力與變形的彈性剛度比。當(dāng)負(fù)載是常數(shù)，反比于剛性和彈性。因此，靜態(tài)剛度的彈性變形計(jì)算是現(xiàn)成的。主軸組件，包括彈性變形的計(jì)算：?計(jì)算和主軸偏角。
2.8.1 主軸端部撓度
主軸鼻、的偏轉(zhuǎn)直接影響加工精度和表面粗糙度，因此必須加以限制，一般計(jì)算主軸端最大偏轉(zhuǎn)。
2.8.2 支承的簡(jiǎn)化
兩個(gè)軸承主軸，如果每個(gè)僅支持單個(gè)或雙列滾動(dòng)軸承，或兩個(gè)單列球軸承，主軸組件可以減少到一個(gè)簡(jiǎn)支梁，如圖2-8;如果前者支持兩個(gè)或多個(gè)渦旋軸承，
圖2-8 主軸組件簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁
可認(rèn)為主軸在前支承處無(wú)彎曲變形，可簡(jiǎn)化為固定端梁，如下圖2-9所示：
圖2-9 主軸組件簡(jiǎn)化為固定端梁
此次設(shè)計(jì)的主軸，前支承選用了一個(gè)雙列向心短圓柱滾子軸承和兩個(gè)推力球軸承作為支承，即可認(rèn)為主軸在前支承處無(wú)彎曲變形，可簡(jiǎn)化為上圖2-9所示。
2.8.3 主軸的撓度
查《材料力學(xué)I》第166頁(yè)的表6.1，對(duì)圖2-9作更進(jìn)一步的分析，如下圖2-10所示：
根據(jù)圖2-10，可得此時(shí)的最大撓度
=- （2-6）
其中，
F—主軸前端受力。此處，F(xiàn)=F=1314.2N
l—A、B之間的距離。此處，l=a=56cm
圖2-10 固定端梁在載荷作用下的變形
E—主軸材料的彈性模量。45鋼的E=2.1×10N/cm
I—主軸截面的平均慣性矩。當(dāng)主軸平均直徑為D，內(nèi)孔直徑為d時(shí)，
I=。此處，D==133 （2-7）
故可計(jì)算出，主軸端部的最大撓度：
=-2.98×10 mm （2-8）
2.8.4 主軸傾角
主齒輪軸被安裝在一主軸和安裝角度，稱為主軸角度。主軸軸承設(shè)計(jì)被認(rèn)為是前角。如果軸承的安裝角度過(guò)大時(shí)，會(huì)損壞軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，縮短軸承的壽命。根據(jù)圖2-10，可得此時(shí)的最大傾角
=- （2-9）
其中，
F—主軸前端受力。此處，F(xiàn)=F=1314.2N
l—A、B之間的距離。此處，l=a=23cm
E—主軸材料的彈性模量。56鋼的E=3.1×10N/cm
I—主軸截面的平均慣性矩。當(dāng)主軸平均直徑為D，內(nèi)孔直徑為d時(shí)，
I=。此處，D==133 （2-10）
故可計(jì)算出，主軸傾角為：
=-3.3×10 rad （2-11）
查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》第一冊(cè)中機(jī)械部分的第666頁(yè)，可知：
當(dāng)
x≤0.0002L mm
≤0.001 rad
時(shí)，剛性主軸的剛度滿足要求。
此處的x，即為最大撓度和最大傾角，L為主軸支承跨距。
將已知數(shù)據(jù)和代入，即可得：
初步設(shè)計(jì)的主軸滿足剛度要求。
2.9 主軸組件的潤(rùn)滑和密封
2.9.1 主軸軸承的潤(rùn)滑
潤(rùn)滑的作用是減少摩擦和降低溫升，而他和密封件，以保護(hù)外界事物的軸承磨損和防止腐蝕。潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方法取決于軸承的類(lèi)型，速度和工作量。如果你選擇是正確的，它可以降低軸承的工作溫度，延長(zhǎng)使用壽命。
您可以使用滾動(dòng)軸承油或油脂。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在低轉(zhuǎn)速下，油脂和油溫度低于下部上升較低。因此，油脂主軸軸承設(shè)計(jì)。同時(shí)，主軸被安裝在軸套，防止使用過(guò)的油泄漏應(yīng)用潤(rùn)滑脂。
添加潤(rùn)滑脂，潤(rùn)滑油包裝應(yīng)注意不要過(guò)多數(shù)量，不填軸承空間，否則會(huì)引起高燒惡化，熔體流動(dòng)性和潤(rùn)滑。
2.9.2密封主軸組件
密封性能和對(duì)主軸組件潤(rùn)滑效果更大。主軸密封不好，使?jié)櫥吐?，廢物，并在此過(guò)程中的組件的加速磨損，這將嚴(yán)重影響工作環(huán)境和機(jī)器的外觀。
密封裝置的功能
①主軸組件密封
工作裝置是為了防止?jié)櫥瑒┬孤┲鬏S組件和傳動(dòng)部件，以避免浪費(fèi)，并防止冷卻劑和碎屑（如灰塵，污垢，水和芯片等）的部分從外部環(huán)境，以減少機(jī)零件的腐蝕和磨損，延長(zhǎng)其使用壽命。
②主軸組件的密封要求
裝置，用于主軸組件密封需求是指：具有特定的壓力和溫度范圍內(nèi)具有良好的密封性能，形成應(yīng)盡可能穩(wěn)定的摩擦系數(shù)的低摩擦密封裝置;腐蝕，磨損，使用壽命長(zhǎng)，磨損，在一定程度上，自動(dòng)補(bǔ)償。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便?；炷林鬏S組件和傳動(dòng)部件，可根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)該選擇具有成本效益的密封裝置。
式密封裝置
③主軸組件
密封設(shè)備類(lèi)型的主要成分，有以下幾種：所述彈性構(gòu)件接觸的密封裝置;杯（密封）密封;成分與金屬和石墨的密封裝置接觸;甩水環(huán)式和螺旋槽密封;間隙型，箱型和迷宮密封裝置，一個(gè)垂直軸密封裝置。
密封裝置，用于選擇
④主軸組件
選擇數(shù)據(jù)時(shí)的密封裝置，特別是在下列標(biāo)準(zhǔn)的工作主軸組件，應(yīng)考慮：主軸頸密封線速度;潤(rùn)滑劑和其化學(xué)和物理性質(zhì)的類(lèi)型;主軸部件的工作溫度，環(huán)境介質(zhì)的情況;主軸組件的結(jié)構(gòu)特征;密封裝置的主要用途，和類(lèi)似物。
在考慮到上述因素，主軸軸承，以防止外部的灰塵，木屑等雜物，所以考慮選擇一個(gè)迷宮，一個(gè)長(zhǎng)而曲折的道路形成的徑向尺寸不超過(guò)0.3毫米，填充有潤(rùn)滑脂，軸向尺寸大于1.5mm以下。檢查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第87頁(yè)表7 - 17日迷宮式密封裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇如圖2 - 11所示:
圖2-11 迷宮式密封裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)
其中，
d=80，D=130，e=1
2.10 主軸組件中相關(guān)部件
2.10.1 軸肩擋圈
前支承雙列向心短圓柱滾子軸承和推力球軸承之間所用的擋圈，可查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第56頁(yè)表5-1，可得此次選用的擋圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下圖2-12所示：
圖2-12 軸肩擋圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)
其中，
D=95，d=80，H=6
2.10.2 擋圈
兩個(gè)帶的非標(biāo)準(zhǔn)件球推力環(huán)，根據(jù)大小的套筒的徑向尺寸之間的軸向尺寸可以被當(dāng)作初6毫米。
2.10.3 圓螺母
后主軸軸承鎖定的鎖定推力球軸承，推力球軸承套，有兩個(gè)圓螺母，為了提高可靠性，添加一組螺釘。圓螺母的具體參數(shù)可以檢查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)頁(yè)表5 - 6,60結(jié)構(gòu)如圖2 - 13所示如下:
圖2-13 圓螺母（GB
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