SK40立式數(shù)控銑床設(shè)計－主軸部件設(shè)計

SK40立式數(shù)控銑床設(shè)計主軸部件設(shè)計,SK40立式數(shù)控銑床設(shè)計主軸部件設(shè)計,sk40,立式,數(shù)控,銑床,設(shè)計,主軸,部件 目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒論11.1 數(shù)控技術(shù)及數(shù)控加工的基本概念11.2 數(shù)控機(jī)床的組成與分類21.3 數(shù)控機(jī)床的特點與數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向41.4 SK40主軸與刀柄簡介4第2章 SK40立式數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)方案的確定62.1 立式數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)簡介62.2 對立式數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)的要求62.3 主傳動的類型及方案選擇7第3章 電機(jī)的選擇93.1 確定主軸傳動功率93.2 電機(jī)的選擇103.3 主軸的變速過程11第4章 主軸系統(tǒng)參數(shù)計算及部件設(shè)計124.1 主傳動變速系統(tǒng)主要參數(shù)計算124.1.1 計算切削功率124.1.2 計算主傳動功率134.1.3 變速級數(shù)Z的確定134.2 主軸組件設(shè)計134.2.1 概述134.2.2 主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計144.2.3 主軸強(qiáng)度的校核194.3 軸承的設(shè)計234.3.1 概述234.3.2 軸承的類型選擇234.3.3 軸承游隙等級的選擇244.3.4 軸承的壽命計算244.3.5 軸承布局244.3.6 軸承裝置的設(shè)計25第5章 主軸的加工工藝設(shè)計295.1 主軸加工工藝的主要內(nèi)容295.2 對電主軸進(jìn)行工藝分析295.3 電主軸的工藝路線設(shè)計305.3.1 工序的劃分305.3.2 工步劃分305.4 電主軸加工工序設(shè)計305.5 制定加工工藝卡31致 謝III參考文獻(xiàn)IV摘 要本 文 介 紹 了 立 式 數(shù) 控 銑 床 的 一 些 基 本 概 況 ， 簡 述 了 機(jī) 床 主 傳 動 系 統(tǒng) 方 面 的 原 理 和 類 型 ， 分 析 了 各 種 傳 動 方 案 的 機(jī) 理 。 立 式 數(shù) 控 銑 床 主 傳 動 系 統(tǒng) 包 括 了 主 軸 電 動 機(jī) 、 主 軸 傳 動 系 統(tǒng) 和 主 軸 組 件 三 部 分 組 成 。 本 文 詳 細(xì) 介 紹 了 立 式 數(shù) 控 銑 床 主 傳 動 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 過 程 ， 該 立 式 數(shù) 控 銑 床 主 軸 變 速 箱 是 靠 齒 輪 進(jìn) 行 傳 動 的 ， 主 軸 箱 傳 動 系 統(tǒng) 采 用 齒 輪 傳 動 ， 傳 動 形 式 采 用 集 中 式 傳 動 ， 主 軸 變 速 系 統(tǒng) 采 用 多 聯(lián) 滑 移 齒 輪 變 速 。 齒 輪 傳 動 具 有 傳 動 效 率 高 ， 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 工 作 可 靠 、 壽 命 長 ，傳 動 比 準(zhǔn) 確 等 優(yōu) 點 。 文 中 介 紹 了 立 式 數(shù) 控 銑 床 主 傳 動 系 統(tǒng) 各 種 傳 動 方 案 優(yōu) 缺 點 的 比 較 、 主 傳 動 方 案 的 選 擇 和 確 定 、 主 傳 動 變 速 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 計 算 、 主 軸 組 件 的 設(shè) 計 、 軸 承 的 選 用 及 潤 滑 、 關(guān) 鍵 零 件 的 校 核 等 設(shè) 計 過 程 。 關(guān) 鍵 詞 ：立 式 數(shù) 控 銑 床 ； 主 傳 動 系 統(tǒng) ； 主 軸 組 件 ； 主 軸 電 動 機(jī) AbstractThis text introduces the sign type number to control some basic general situations of the miller, Chien says the tool machine lord to spread the principle and types of move the systems, analyzing various mechanism that spreads to move the project.The sign type number controls the miller lord to spread to move the system to include the principal axis electric motor, principal axis to spread to move the system and the principal axis module three partses to constitute.Detailed introduction of this text the sign type number controls the design process that the miller lord spreads to move the system, should the sign type number control the miller principal axis to become soon the box is to is carry on by wheel gear to spread to move of, the principal axis box spreads to move the system adoption wheel gear to spread to move, spreading to move the form adoption concentration type to spread to move, the principal axis become soon many of the system adoption slip to move the wheel gear to become soon.The wheel gear spreads to move to have to spread to move the efficiency high, the structure tightly packed, work credibility, the life span is long, spreading to move than accurate etc. advantage.It introduced the sign type number to control the miller lord to spread to move various comparison, lord that spreads to move the project merit and shortcoming of system to spread in the text the choice and assurance, lords of move the projects spread to move to become soon system of design, bearings of design calculation, the principal axis module choose the control of the school pit, and the principal axis electric motor of use the lubrication, the key spare parts etc. the design process.Key words： The sign type number controls the miller;The lord spreads to move the system;Principal axis module;Principal axis electric motor.II第1章 緒論1.1 數(shù)控技術(shù)及數(shù)控加工的基本概念1、 數(shù) 控 技 術(shù) 數(shù) 控 技 術(shù) 是 本 世 紀(jì) 中 期 發(fā) 展 起 來 的 機(jī) 床 控 制 技 術(shù) ， 是 用 數(shù) 字 信 息 對 機(jī) 械 運(yùn) 動 和 工 作 過 程 進(jìn) 行 控 制 的 技 術(shù) 。 數(shù) 控 裝 備 是 以 數(shù) 控 技 術(shù) 為 代 表 的 新 技 術(shù) 對 傳 統(tǒng) 制 造 產(chǎn) 業(yè) 和 新 興 制 造 業(yè) 的 滲 透 行 程 的 機(jī) 電 一 體 化 鏟 平 ， 即 所 謂 的 數(shù) 字 化 裝 備1。 (1)數(shù) 控 與 數(shù) 控 機(jī) 床 數(shù) 字 控 制 (Numerical Control， 簡 稱 NC） ,國 家 標(biāo) 準(zhǔn) 定 義 為 ： 是 用 數(shù) 字 化 信 號 對 機(jī) 床 的 運(yùn) 動 及 其 加 工 過 程 進(jìn) 行 控 制 的 一 種 方 法2。 定 義 中 的 機(jī) 床 ， 不 僅 指 金 屬 切 削 機(jī) 床 ， 還 包 括 其 他 各 類 機(jī) 床 ， 如 線 切 割 機(jī) 床 等 。 數(shù) 控 機(jī) 床（Numerical Control Machine Tools） 是 技 術(shù) 密 集 度 及 自 動 化 程 度 很 高 的 機(jī) 電 一 體 化 加 工 裝 備 。 簡 單 地 說 就 是 采 用 了 數(shù) 控 技 術(shù) 的 機(jī) 床 ， 或 者 說 是 裝 備 了 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 機(jī) 床3。 國 際 信 息 處 理 聯(lián) 盟（Internaional Federationof Information Proceccing，簡 稱 IFIP）第 五 技 術(shù) 委 員 會 對 數(shù) 控 機(jī) 床 作 了 如 下 定 義 ： 數(shù) 控 機(jī) 床 是 一 種 裝 有 程 序 控 制 系 統(tǒng) 的 機(jī) 床， 該 系 統(tǒng) 能 邏 輯 地 處 理 具 有 特 定 代 碼 和 其 他 符 號 編 碼 指 令 規(guī) 定 的 程 序 。 (2)數(shù) 控 系 統(tǒng) 數(shù) 控 系 統(tǒng) （NC System） 就 是 上 訴 定 義 中 所 指 的 那 種 程 序 控 制 系 統(tǒng)4 ， 它 是 邏 輯 地 處 理 駛 入 到 系 統(tǒng) 中 具 有 特 定 代 碼 的 程 序 ， 并 將 其 譯 碼 ， 從 而 使 機(jī) 床 運(yùn) 行 并 加 工 零 件 。 數(shù) 控 系 統(tǒng) 在 本 質(zhì) 上 是 一 臺 計 算 機(jī) 。 在 硬 件 方 面 ， 它 經(jīng) 歷 了 電 子 管 、 晶 體 管 、 小 規(guī) 模 集 成 電 路 、 微 處 理 機(jī) 到 當(dāng) 前 PC結(jié) 構(gòu) 的 五 代 發(fā) 展 ； 在 體 系 結(jié) 構(gòu) 上 ， 經(jīng) 歷 了 硬 件 數(shù) 控 系 統(tǒng)（NC）、 計 算 機(jī) 數(shù) 控 （CNC）、 到 目 前 的 PC數(shù) 控（PC-NC）三 個 階 段 5。 2、 數(shù) 控 加 工 數(shù) 控 加 工 技 術(shù) 是 20世 紀(jì) 40年 代 后 期 為 適 應(yīng) 加 工 復(fù) 雜 外 形 零 件 而 發(fā) 展 起 來 的 一 種 自 動 化 加 工 技 術(shù) 。 數(shù) 控 加 工 就 是 用 數(shù) 控 機(jī) 床 加 工 零 件 的 方 法 。 數(shù) 控 加 工 是 伴 隨 數(shù) 控 機(jī) 床 的 產(chǎn) 生 、 發(fā) 展 而 逐 步 完 善 起 來 的 一 種 應(yīng) 用 技 術(shù) ， 它 是 人 們 長 期 從 事 數(shù) 控 加 工 實 踐 的 經(jīng) 驗 總 結(jié) 。 1.2 數(shù)控機(jī)床的組成與分類1、 數(shù) 控 機(jī) 床 的 組 成 數(shù) 控 機(jī) 床 的 種 類 很 多 ， 但 是 任 何 一 種 數(shù) 控 機(jī) 床 都 主 要 由 數(shù) 控 系 統(tǒng) 、 伺 服 系 統(tǒng) 和 機(jī) 械 系 統(tǒng) 組 成 。 (1)數(shù) 控 系 統(tǒng) 數(shù) 控 系 統(tǒng) 是 數(shù) 控 機(jī) 床 的 核 心 ， 是 數(shù) 控 機(jī) 床 的 “ 指 揮 系 統(tǒng) ” 。 數(shù) 控 系 統(tǒng) 通 常 是 一 臺 帶 有 專 門 系 統(tǒng) 軟 件 的 專 用 微 型 計 算 機(jī) 。 (2)伺 服 系 統(tǒng) 伺 服 系 統(tǒng) （ 或 稱 驅(qū) 動 系 統(tǒng) ） 是 數(shù) 控 機(jī) 床 的 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu)6， 是 由 驅(qū) 動 和 執(zhí) 行 兩 大 部 分 組 成 。 用 于 實 現(xiàn) 數(shù) 控 機(jī) 床 的 進(jìn) 給 伺 服 控 制 和 株 洲 伺 服 控 制 。 它 接 受 數(shù) 控 裝 置 的 指 令 信 息 ， 并 按 指 令 信 息 的 要 求 控 制 執(zhí) 行 部 件 的 進(jìn) 給 熟 讀 、 方 向 和 位 移 。 (3)機(jī) 械 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機(jī) 床 的 機(jī) 械 系 統(tǒng) ， 除 機(jī) 床 基 礎(chǔ) 件 意 外 ， 有 下 列 各 部 分 組 成 :a、 主 軸 部 件 ： 包 括 主 軸 電 動 機(jī) 和 主 軸 傳 動 系 統(tǒng) 。 b、 進(jìn) 給 系 統(tǒng) ： 包 括 進(jìn) 給 執(zhí) 行 電 動 機(jī) 和 進(jìn) 給 傳 動 系 統(tǒng) 。 c、 實 現(xiàn) 共 建 回 轉(zhuǎn) 、 定 位 的 裝 置 和 附 件 。 d、 實 現(xiàn) 某 些 部 件 動 作 和 輔 助 功 能 的 系 統(tǒng) 和 裝 置 。 e、 刀 庫 和 自 動 換 刀 裝 置 (Autormatic Tools Changer，簡 稱 ATC) 7f、 自 動 托 盤 交 換 裝 置（Autormatic Pallet Changer， 簡 稱 APC） 機(jī) 床 基 礎(chǔ) 件 或 稱 機(jī) 床 大 件 ， 通 常 是 指 床 身 (或 底 座 )、 立 柱 、 滑 座 和 工 作 臺 等 ， 它 是 整 臺 機(jī) 床 的 基 礎(chǔ) 和 框 架8。1、 數(shù) 控 機(jī) 床 的 分 類 (1)按 工 藝 用 途 分 按 照 工 藝 的 不 同 ， 數(shù) 控 機(jī) 床 可 分 為 數(shù) 控 車 床 、 數(shù) 控 銑 床 、 數(shù) 控 鉆 床 、 數(shù) 控 鏜 床 、 數(shù) 控 齒 輪 加 工 機(jī) 床 、 數(shù) 控 電 火 花 加 工 機(jī) 床 、 數(shù) 控 線 切 割 機(jī) 床 、 數(shù) 控 沖 床 、 數(shù) 控 剪 床 、 數(shù) 控 液 壓 機(jī) 等 各 種 工 藝 用 途 的 數(shù) 控 機(jī) 床9。 (2)按 運(yùn) 動 方 式 劃 分 按 運(yùn) 動 方 式 即 刀 具 與 工 件 相 對 運(yùn) 動 方 式 ， 數(shù) 控 機(jī) 床 可 分 為 ： 點 位 控 制 、 直 線 控 制 和 輪 廓 控 制10。 (3)按 伺 服 系 統(tǒng) 類 型 劃 分 按 伺 服 系 統(tǒng) 類 型 的 不 同 ， 數(shù) 控 機(jī) 床 可 分 為 ： 開 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機(jī) 床 、 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機(jī) 床 和 半 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 時 空 機(jī) 床 。 a、 開 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機(jī) 床 開 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機(jī) 床 是 一 種 不 叫 原 始 的 數(shù) 控 機(jī) 床 。 這 類 機(jī) 床 的 數(shù) 控 系 統(tǒng) 將 零 件 的 程 序 處 理 后 ， 輸 出 數(shù) 據(jù) 指 令 給 伺 服 系 統(tǒng) ， 驅(qū) 動 機(jī) 床 運(yùn) 動 ， 沒 有 來 自 位 置 傳 感 器 的 反 饋 信 號11。 最 典 型 的 系 統(tǒng) 就 是 采 用 步 進(jìn) 電 動 機(jī) 的 伺 服 系 統(tǒng) 。 這 類 系 統(tǒng) 的 信 息 流 是 單 向 的 ， 即 進(jìn) 給 脈 沖 發(fā) 出 去 以 后 ， 實 際 移 動 值 不 再 反 饋 回 來 ， 所 以 稱 為 開 環(huán) 控 制 。 這 類 機(jī) 床 較 為 經(jīng) 濟(jì) ， 但 加 工 速 度 和 加 工 精 度 較 低 。 b、 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機(jī) 床 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機(jī) 床 帶 有 檢 測 裝 置 ， 直 接 對 工 作 臺 的 位 移 量 進(jìn) 行 檢 測12。 這 類 控 制 系 統(tǒng) ， 因 為 把 機(jī) 床 工 作 臺 納 入 位 置 控 制 環(huán) ， 故 稱 為 閉 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 。 該 系 統(tǒng) 可 以 消 除 包 括 工 作 臺 傳 動 鏈 在 內(nèi) 的 運(yùn) 動 誤 差 ， 因 而 定 位 精 度 高 、 調(diào) 節(jié) 速 度 快 。 但 由 于 該 系 統(tǒng) 受 進(jìn) 給 絲 杠 的 拉 壓 剛 度 、 扭 轉(zhuǎn) 剛 度 、 摩 擦 阻 尼 特 性 和 間 隙 等 非 線 性 因 素 的 影 響 ， 給 調(diào) 試 工 作 造 成 較 大 的 困 難 。 由 于 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 復(fù) 雜 和 成 本 高 ， 故 適 用 于 精 度 要 求 很 高 的 數(shù) 控 機(jī) 床 ， 如 精 密 鏜 銑 床 、 超 精 密 數(shù) 控 機(jī) 床 等 。 c、 半 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機(jī) 床 大 多 數(shù) 數(shù) 控 機(jī) 床 是 半 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) ， 這 類 系 統(tǒng) 介 于 開 環(huán) 和 閉 環(huán) 之 間 ， 精 度 沒 有 閉 環(huán) 高 ， 調(diào) 試 卻 比 閉 環(huán) 方 便 ， 因 而 得 到 了 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 (4)按 數(shù) 控 機(jī) 床 系 統(tǒng) 的 功 能 水 平 劃 分 按 數(shù) 控 機(jī) 床 系 統(tǒng) 的 功 能 水 平 可 分 為 ： 低 檔 、 中 檔 和 高 檔 。 按 控 制 軸 數(shù) 和 聯(lián) 動 軸 數(shù) 可 分 為 幾 軸 聯(lián) 動 等 多 種 數(shù) 控 機(jī) 床 ； 按 數(shù) 控 機(jī) 床 功 能 多 少 可 分 為 經(jīng) 濟(jì) 型 數(shù) 控 機(jī) 床 和 全 功 能 型 數(shù) 控 機(jī) 床 等 13。1.3 數(shù)控機(jī)床的特點與數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向1、 數(shù) 控 機(jī) 床 的 特 點 數(shù) 控 機(jī) 床 與 普 通 機(jī) 床 比 較 具 有 以 下 特 點 。 （ 1） 自 動 化 程 度 高 。 （ 2） 進(jìn) 給 傳 動 機(jī) 構(gòu) 簡 單 。 （ 3） 工 藝 復(fù) 合 化 和 功 能 集 成 化 。 （ 4） 具 有 加 工 復(fù) 雜 形 狀 兩 件 的 能 力 。 （ 5） 具 有 高 度 柔 性 ， 適 用 性 強(qiáng) 。 （ 6） 加 工 精 度 高 、 質(zhì) 量 穩(wěn) 定 。 （ 7） 生 產(chǎn) 效 率 高 。 2、 數(shù) 控 機(jī) 床 的 發(fā) 展 方 向 當(dāng) 今 數(shù) 控 機(jī) 床 正 朝 著 以 下 幾 個 方 向 發(fā) 展 。 （ 1） 高 速 度 、 高 精 度 。 （ 2） 多 功 能 化 。 （ 3） 智 能 化 。 （ 4） 目 前 CAD/CAM圖 形 交 互 式 自 動 變 成 已 得 到 較 多 的 應(yīng) 用 ， 是 數(shù) 控 技 術(shù) 發(fā) 展 的 新 趨 勢 。 （ 5） 可 靠 性 最 大 化 數(shù) 控 機(jī) 床 的 可 靠 性 一 直 是 用 戶 最 關(guān) 心 的 主 要 指 標(biāo) 。 （ 6） 控 制 系 統(tǒng) 小 型 化 和 時 空 系 統(tǒng) 小 型 化 便 于 將 機(jī) 、 電 裝 置 結(jié) 合 為 一 體14。1.4 SK40主軸與刀柄簡介加 工 中 心 的 主 軸 錐 孔 通 常 分 為 兩 大 類15， 即 錐 度 為 7： 24的 通 用 系 統(tǒng) 和 1： 10的 HSK真 空 系 統(tǒng) 。 SK系 列 主 軸 與 刀 具 屬 于 錐 度 為 7： 24的 德 國 DIN標(biāo) 準(zhǔn) 通 用 系 統(tǒng) 。 SK40刀 柄 如 圖 1.1所 示 ， 各 尺 寸 數(shù) 值 見 表 1.1。 圖1.1SK40刀柄表1.1 SK40刀柄尺寸 規(guī) 格D1D2D3maxD4D5D6L1SK4044.4517485063.5572.368.4第2章 SK40立式數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)方案的確定2.1 立式數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)簡介主 傳 動 系 統(tǒng) 是 用 來 實 現(xiàn) 機(jī) 床 主 運(yùn) 動 的 傳 動 系 統(tǒng) ， 他 應(yīng) 具 有 一 定 的 轉(zhuǎn) 速 和 一 定 的 變 速 范 圍 ， 以 便 采 用 不 同 材 料 的 刀 具 ， 加 工 不 同 的 材 料 、 不 同 尺 寸 、 不 同 要 求 的 工 作 、 并 能 方 便 的 實 現(xiàn) 運(yùn) 動 的 開 停 、 變 速 、 換 向 和 制 動 等 。 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動 系 統(tǒng) 主 要 包 括 電 動 機(jī) 、 傳 動 系 統(tǒng) 和 主 軸 部 件 ， 它 與 普 通 機(jī) 床 的 主 傳 動 系 統(tǒng) 相 比 在 結(jié) 構(gòu) 上 簡 單 ， 這 是 因 為 變 速 功 能 全 部 或 大 部 分 主 軸 電 動 機(jī) 的 無 極 調(diào) 速 來 承 擔(dān) ， 省 去 了 復(fù) 雜 的 齒 輪 變 速 機(jī) 構(gòu) ， 有 些 只 有 二 級 或 三 極 齒 輪 變 速 系 統(tǒng) 用 以 擴(kuò) 大 電 動 機(jī) 無 級 調(diào) 速 的 范 圍 。 在 主 傳 動 系 統(tǒng) 方 面 ， 具 有 下 列 特 點 ： (1)目 前 數(shù) 控 機(jī) 床 的 主 傳 動 電 機(jī) 已 不 再 采 用 普 通 的 交 流 異 步 電 機(jī) 或 傳 統(tǒng) 的 直 流 調(diào) 速 電 機(jī) ， 它 們 已 逐 步 被 新 型 的 交 流 調(diào) 速 電 機(jī) 和 直 流 調(diào) 速 電 機(jī) 所 代 替 。 (2)轉(zhuǎn) 速 高 ， 功 率 大 。 它 能 使 數(shù) 控 機(jī) 床 進(jìn) 行 大 功 率 切 削 和 高 速 切 削 ， 實 現(xiàn) 高 效 率 加 工 。 (3)變 速 范 圍 大 。 數(shù) 控 機(jī) 床 的 主 傳 動 系 統(tǒng) 要 求 有 較 大 的 調(diào) 速 范 圍 ， 一 般 Rn100， 以 保 證 加 工 時 能 選 用 合 理 的 切 削 用 量 ， 從 而 獲 得 最 佳 的 生 產(chǎn) 率 、 加 工 精 度 和 表 面 質(zhì) 量 。 (4)主 軸 速 度 的 變 換 迅 速 可 靠 。 數(shù) 控 機(jī) 床 的 變 速 是 按 照 控 制 指 令 自 動 進(jìn) 行 的 ， 因 此 變 速 機(jī) 構(gòu) 必 須 適 應(yīng) 自 動 操 作 的 要 求 。 由 于 直 流 和 交 流 主 軸 電 機(jī) 的 調(diào) 速 系 統(tǒng) 日 趨 完 善 ， 不 僅 能 夠 方 便 地 實 現(xiàn) 寬 范 圍 的 無 級 變 速 ， 而 且 減 少 了 中 間 傳 遞 環(huán) 節(jié) ， 提 高 了 變 速 控 制 的 可 靠 性 。 2.2 對立式數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)的要求（1） 主 軸 具 有 一 定 的 轉(zhuǎn) 速 和 足 夠 的 轉(zhuǎn) 速 范 圍 、 轉(zhuǎn) 速 級 數(shù) ， 能 夠 實 現(xiàn) 運(yùn) 動 的 開 停 、 變 速 、 換 向 和 制 動 ， 以 滿 足 機(jī) 床 的 運(yùn) 動 要 求 。 （2） 主 電 動 機(jī) 具 有 足 夠 的 功 率 ， 全 部 機(jī) 構(gòu) 和 元 件 具 有 是 夠 的 強(qiáng) 度 和 剛 度 ， 以 滿 足 機(jī) 床 的 動 力 要 求 。 （3） 主 傳 動 的 有 關(guān) 結(jié) 構(gòu) ， 特 別 是 主 軸 組 件 要 有 足 夠 高 的 精 度 、 抗 振 性 ， 熱 變 形 和 噪 聲 要 小 ， 傳 動 效 率 要 高 ， 以 滿 足 機(jī) 床 的 工 作 性 能 要 求 。 （4） 操 縱 靈 活 可 靠 ， 調(diào) 整 維 修 方 便 ， 潤 滑 密 封 良 好 ， 以 滿 足 機(jī) 床 的 使 用 要 求 。 （5） 結(jié) 構(gòu) 簡 單 緊 湊 ， 工 藝 性 好 ， 成 本 低 ， 以 滿 足 經(jīng) 濟(jì) 性 要 求 。 2.3 主傳動的類型及方案選擇數(shù) 控 機(jī) 床 的 調(diào) 速 是 按 照 控 制 指 令 自 動 執(zhí) 行 的 ， 因 此 變 速 機(jī) 構(gòu) 必 須 適 應(yīng) 自 動 操 作 的 要 求 。 在 主 傳 動 系 統(tǒng) 中 ， 目 前 多 采 用 交 流 主 軸 電 動 機(jī) 和 直 流 主 軸 電 動 機(jī) 無 級 凋 速 系 統(tǒng) 。 為 擴(kuò) 大 調(diào) 速 。 為 了 適 應(yīng) 不 同 的 加 工 要 求 ， 目 前 主 傳 動 系 統(tǒng) 主 要 有 三 種 變 速 方 式 1、具 有 變 速 齒 輪 的 主 傳 動 這 是 大 、 中 型 數(shù) 控 機(jī) 床 采 用 較 多 的 一 種 變 速 方 式 。 通 過 幾 對 齒 輪 降 速 ， 增 大 輸 出 扭 矩 ， 以 滿 足 主 軸 輸 出 扭 矩 特 性 的 要 求 ， 見 圖 2.1所 示 。 一 部 分 小 型 數(shù) 控 機(jī) 床 也 采 用 此 種 傳 動 方 式 以 獲 得 強(qiáng) 力 切 削 時 所 需 要 的 扭 矩 。 圖2.1 變速齒輪主傳動 圖2.2 帶傳動主傳動2、 通 過 帶 傳 動 的 主 傳 動 通 常 選 用 同 步 齒 形 帶 或 多 楔 帶 傳 動 ， 這 種 傳 動 方 式 多 見 于 數(shù) 控 車 床 ， 它 可 避 免 齒 輪 傳 動 時 引 起 的 振 動 和 噪 聲 ， 見 圖 2.2所 示 。 3、 由 調(diào) 速 電 機(jī) 直 接 驅(qū) 動 的 主 傳 動 這 種 主 傳 動 是 由 電 動 機(jī) 直 接 驅(qū) 動 主 軸 ， 即 電 動 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 子 直 接 裝 在 主 軸 上 ， 因 而 大 大 簡 化 了 主 軸 箱 體 與 主 軸 的 結(jié) 構(gòu) ， 有 效 地 提 高 了 主 軸 部 件 的 剛 度 ， 但 主 軸 輸 出 扭 矩 小 ， 電 機(jī) 發(fā) 熱 對 主 軸 的 精 度 影 響 較 大 。 如 圖 2.3所 示 。 圖2.3 直接驅(qū)動的主傳動近 年 來 ， 出 現(xiàn) 了 一 種 新 式 的 內(nèi) 裝 電 動 機(jī) 主 軸 ， 即 主 軸 與 電 動 機(jī) 轉(zhuǎn) 子 合 為 一 體 。 其 優(yōu) 點 是 主 軸 組 件 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 重 量 輕 ， 慣 量 小 ， 可 提 高 起 動 、 停 止 的 響 應(yīng) 特 性 ， 并 利 于 控 制 振 動 和 噪 聲 。 缺 點 是 電 動 機(jī) 運(yùn) 轉(zhuǎn) 產(chǎn) 生 的 熱 量 亦 使 主 軸 產(chǎn) 生 熱 變 形 。 因 此 ， 溫 度 控 制 和 冷 卻 是 使 用 內(nèi) 裝 電 動 機(jī) 主 軸 的 關(guān) 鍵 問 題 。 日 本 研 制 的 立 式 加 工 中 心 主 軸 組 件 ， 其 內(nèi) 裝 電 動 機(jī) 最 高 轉(zhuǎn) 速 可 達(dá) 20000r/min。 本 次 設(shè) 計 采 用 調(diào) 速 電 機(jī) 直 接 驅(qū) 動 的 主 傳 動 。 使 主 軸 獲 得 較 高 的 轉(zhuǎn) 速 和 驕 傲 大 的 轉(zhuǎn) 矩 。 二 級 以 上 齒 輪 變 速 系 統(tǒng) 雖 然 此 種 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 制 造 和 維 修 費(fèi) 用 高 ， 但 和 以 上 兩 種 驅(qū) 動 方 式 比 ， 變 速 裝 置 多 采 用 齒 輪 變 速 結(jié) 構(gòu) ， 可 以 使 用 可 調(diào) 的 交 、 直 流 無 級 變 速 電 動 機(jī) ， 經(jīng) 齒 輪 變 速 后 ， 實 現(xiàn) 分 段 無 級 變 速 ， 調(diào) 速 范 圍 增 加 ， 且 能 滿 足 各 種 切 削 運(yùn) 動 的 轉(zhuǎn) 矩 輸 出 ， 因 此 選 用 調(diào) 速 電 機(jī) 直 接 驅(qū) 動 的 主 傳 動 。 第3章 電機(jī)的選擇 現(xiàn) 在 的 數(shù) 控 銑 床 能 夠 實 現(xiàn) 無 級 變 速 或 無 級 變 速 加 有 級 變 速 ， 數(shù) 控 銑 床 一 般 都 采 用 由 直 流 或 交 流 調(diào) 速 電 動 機(jī) 作 為 驅(qū) 動 的 電 氣 無 級 調(diào) 速 。 由 于 數(shù) 控 銑 床 的 運(yùn) 動 調(diào) 速 范 圍 較 大 ， 單 靠 調(diào) 速 電 機(jī) 無 法 滿 足 這 么 大 的 調(diào) 速 范 圍 ， 另 一 方 面 調(diào) 速 電 機(jī) 的 功 率 扭 矩 特 性 也 難 于 直 接 與 機(jī) 床 的 功 率 和 轉(zhuǎn) 矩 要 求 相 匹 配 。 因 此 ， 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動 變 速 系 統(tǒng) 常 常 在 無 級 變 速 電 機(jī) 之 后 串 聯(lián) 機(jī) 械 有 級 變 速 傳 動 ， 以 滿 足 機(jī) 床 要 求 的 調(diào) 速 范 圍 和 轉(zhuǎn) 矩 特 性 。 3.1 確定主軸傳動功率數(shù) 控 銑 床 的 加 工 范 圍 一 般 都 比 較 大 ， 所 傳 動 的 額 定 功 率 可 以 根 據(jù) 典 型 切 削 工 藝 的 情 況 計 算 ， 根 據(jù) 設(shè) 計 的 銑 床 主 要 的 加 工 范 圍 ， 查 機(jī) 床 設(shè) 計 手 冊 確 定 如 下 典 型 加 工 工 藝 ： 用 高 速 剛 圓 柱 平 刀 銑 削 灰 鑄 鐵 工 件 平 面 ， 刀 具 直 徑 D=100mm， 刀 齒 數(shù) 為 10，工 件 材 料 為 HT200， 硬 度 190HBS， 切 削 速 度=23.5m/min， 進(jìn) 給 速 度 為 160mm/min，背 吃 刀 量 5mm， 切 寬 為 75mm。 由 公 式 =計 算 得 =1200r/min則 每 齒 進(jìn) 給 量 0.013mm根 據(jù) 典 型 切 削 工 藝 公 式 ： P切2.8 B 式 中 ： t 切 削 厚 度 ， 即 被 吃 刀 量（mm） 每 齒 進(jìn) 給 量（mm）B 切 削 寬 度（mm） Z 刀 齒 數(shù) HB材 料 硬 度 代 入 數(shù) 值 得 P切=2.850.01375101200=4300W=4.3KW主 傳 動 的 總 效 率 一 般 可 取 為=0.700.85,數(shù) 控 機(jī) 床 的 主 傳 動 多 用 調(diào) 速 電 機(jī) 和 有 限 的 機(jī) 械 變 速 傳 動 實 現(xiàn) ， 傳 動 鏈 較 短 ， 因 此 效 率 可 取 較 大 值 ， 由 此 可 求 得 主 軸 傳 遞 的 功 率 為 P=5.4kw3.2 電機(jī)的選擇現(xiàn) 在 數(shù) 控 機(jī) 床 常 用 直 流 電 動 機(jī) 和 交 流 調(diào) 頻 電 機(jī) 兩 種 。 目 前 ， 中 小 型 數(shù) 控 機(jī) 床 中 ， 交 流 調(diào) 頻 電 機(jī) 已 占 優(yōu) 勢 ， 有 取 代 直 流 電 機(jī) 之 勢 。 本 文 所 設(shè) 計 的 銑 床 采 用 交 流 調(diào) 頻 電 機(jī) 調(diào) 節(jié) 電 源 頻 率 來 達(dá) 到 調(diào) 速 的 目 的 ， 額 定 轉(zhuǎn) 速 常 為1500r/min， 如 圖 3.1所 示 是 變 速 電 機(jī) 的 功 率 特 性 。 從 額 定 轉(zhuǎn) 速 到 最 高 轉(zhuǎn) 速 的 區(qū) 域為 恒 功 率 區(qū) ， 從 最 低 轉(zhuǎn) 速 至 的 區(qū) 域為 恒 轉(zhuǎn) 矩 區(qū) 。 圖 3.1 變速電動機(jī)的功率特性在 設(shè) 計 數(shù) 控 銑 床 主 傳 動 時 ， 必 須 考 慮 電 機(jī) 與 機(jī) 床 主 軸 功 率 特 性 匹 配 問 題 。 由 于 主 軸 要 求 的 恒 功 率 變 速 范 圍 遠(yuǎn) 大 于 電 機(jī) 的 恒 功 率 變 速 范 圍 ， 所 以 在 電 機(jī) 與 主 軸 之 間 要 串 聯(lián) 一 個 分 級 變 速 箱 ， 以 擴(kuò) 大 其 功 率 調(diào) 速 范 圍 ， 滿 足 低 速 大 功 率 切 削 時 對 電 機(jī) 的 輸 出 功 率 要 求 。 為 了 簡 化 變 速 箱 結(jié) 構(gòu) ， 變 速 級 數(shù) 應(yīng) 少 些 ， 變 速 箱 公 比 可 取 大 于 電 機(jī) 的 恒 功 率 調(diào) 速 范 圍 ， 即 。 這 時 ， 變 速 箱 每 擋 內(nèi) 有 部 分 低 轉(zhuǎn) 速 只 能 恒 轉(zhuǎn) 矩 變 速 ， 主 傳 動 系 統(tǒng) 功 率 特 性 圖 中 出 現(xiàn) “ 缺 口 ” ， 稱 之 功 率 降 低 區(qū) 。 使 用 “ 缺 口 ” 范 圍 內(nèi) 的 轉(zhuǎn) 速 時 ， 為 限 制 轉(zhuǎn) 矩 過 大 ， 得 不 到 電 動 機(jī) 輸 出 的 全 部 功 率 。 為 保 證 缺 口 處 的 輸 出 功 率 ， 電 動 機(jī) 的 功 率 應(yīng) 相 應(yīng) 的 增 大 。 為 了 滿 足 主 軸 傳 遞 5.4kw， 最 高 轉(zhuǎn) 速 4000r/min的 要 求 ， 選 擇 上 海 富 田 電 機(jī) 生 產(chǎn) 的IAG系 列 變 頻 調(diào) 速 專 用 感 應(yīng) 電 動 機(jī) ， 其 型 號 為 IAG132M-1500-7.5。 其 中 ：IAG系 列 代 號 132 極 座 號 （ 中 心 高 ） M 機(jī) 座 長 度 代 號 ， 有 S、 M、 L三 種 類 型 1500 基 本 轉(zhuǎn) 速 （ 單 位 ： r/min） 7.5 額 定 功 率 （ 單 位 ：kw） 電 機(jī) 在 60-1500r/min內(nèi) ， 實 現(xiàn) 恒 扭 矩 輸 出 ， 在 1500-500r/min內(nèi) 實 現(xiàn) 恒 功 率 輸 出 ； 最 高 轉(zhuǎn) 速 可 以 達(dá) 到 6000r/min， 當(dāng) 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 達(dá) 到 6000r/min， 扭 矩 特 性 不 好 ， 因 此 一 般 情 況 下 轉(zhuǎn) 速 只 達(dá) 到 4500r/min3.3 主軸的變速過程為 了 實 現(xiàn) 數(shù) 控 銑 床 的 無 級 變 速 ， 本 設(shè) 計 采 用 的 是 交 流 調(diào) 頻 電 機(jī) ， 通 過 對 電 源 頻 率 的 調(diào) 節(jié) 來 實 現(xiàn) 主 軸 的 增 /減 速 傳 動 。第4章 主軸系統(tǒng)參數(shù)計算及部件設(shè)計4.1 主傳動變速系統(tǒng)主要參數(shù)計算4.1.1 計算切削功率1、切削力的計算銑 削 時 的 切 削 力 ， 公 式 如 下 （4-1）式 中 銑 削 時 的 主 切 削 力（N） 加 工 材 料 影 響 的 系 數(shù) 每 齒 進(jìn) 給 量 （ mm） 背 吃 刀 量 （ mm） 銑 削 寬 度 銑 刀 齒 數(shù) 銑 刀 直 徑 (mm)用 直 徑 =50mm的 四 齒 錐 柄 立 銑 刀 ， 銑 刀 寬 =40mm的 剛 工 件 ， =0.05mm， =4mm，=68mm，計 算 得 ：=132N2、切削功率的計算切 削 時 所 消 耗 的 功 率 稱 為 切 削 功 率 。 切 削 功 率 的 公 式 計 算 ： （4-2）式 中 ： 切 削 功 率（kw） 切 削 力（N） 切 削 速 度（m/min）根 據(jù) 機(jī) 床 設(shè) 計 手 冊 典 型 加 工 條 件 以 及 鋼 材 料 的 銑 削 速 度 范 圍 ， 取 =100m/min計 算 得 ： =2.2kw3、主軸轉(zhuǎn)速范圍的確定主 軸 最 高 轉(zhuǎn) 速 為 ， 最 低 轉(zhuǎn) 速 為 4.1.2 計算主傳動功率用 下 列 粗 略 估 算 主 電 動 機(jī) 的 功 率 （4-3）式 中 ，為 銑 床 主 傳 動 系 統(tǒng) 總 機(jī) 械 效 率 ， 主 運(yùn) 動 為 回 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 時 ， ； 主 運(yùn) 動 為 直 線 運(yùn) 動 時 ， 。 取 主 傳 動 的 總 效 率 =0.7則 初 選 電 動 機(jī) 功 率 取 電 動 機(jī) 額 定 轉(zhuǎn) 速 為 額 定 最 高 轉(zhuǎn) 速 為 4.1.3 變速級數(shù)Z的確定如 取 變 速 箱 的 公 比 則 由 于 無 級 變 速 時 故 變 速 箱 的 變 速 極 數(shù) 可 取Z=3 （4-4）雖 然 此 中 方 法 功 率 特 性 圖 示 連 續(xù) 的、無 缺 口 (即 沒 有 功 率 降 低 區(qū) )和 無 重 但 是 Z=3， 變 速 箱 機(jī) 構(gòu) 較 復(fù) 雜 。 因 此 為 簡 化 變 速 箱 機(jī) 構(gòu) ， 取Z=2。 4.2 主軸組件設(shè)計4.2.1 概述主 軸 部 件 設(shè) 計 是 機(jī) 床 重 要 部 件 之一，它 是 機(jī) 床 的 執(zhí) 行 件。它 的 功 用 是 支 撐 并 帶 動 工 件 或 刀 具 旋 轉(zhuǎn) 進(jìn) 行 切 削，承 受 切 削 力 和 驅(qū) 動 力 等 載 荷，完 成 表 面 成 型 運(yùn)動。1、軸的分類軸 是 機(jī) 械 傳 動 的 一 個 重 要 零 件 ， 一 般 作 回 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 的 零 件 常 要 裝 在 軸 上 才 能 實 現(xiàn) 其 回 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 。 其 承 載 在 載 荷 可 分 為 ： （1）轉(zhuǎn) 軸 工 作 時 既 承 受 彎 矩 又 承 受 扭 矩 。（2）心 軸 用 于 支 撐 轉(zhuǎn) 動 零 件 ， 只 承 受 彎 矩 。 （3） 動 軸 傳 遞 扭 矩 。 在 高 速 傳 動 的 軸 不 僅 要 考 慮 軸 的 材 料 、 結(jié) 構(gòu) 、 強(qiáng) 度 和 剛 度 ， 而 且 要 防 止 軸 的 振 動 （ 動 平 衡 ） 。 此 外 ， 注 意 軸 上 零 件 的 固 定 ， 結(jié) 構(gòu) 工 藝 性 ， 熱 處 理 等 要 求 。 作 為 制 造 機(jī) 器 的 機(jī) 器 上 的 軸 ， 設(shè) 計 的 主 要 原 則 是 ：剛 度 原 則 ,本 次 設(shè) 計 選 擇 轉(zhuǎn)軸 。 2、主軸材料軸 的 材 料 主 要 是 碳 鋼 和 合 金 鋼 。 數(shù) 控 主 軸 主 要 傳 遞 扭 矩 ， 且 在 高 速 旋 轉(zhuǎn) 中 產(chǎn) 生 大 量 的 熱 ， 產(chǎn) 生 一 定 的 軸 伸 長 ， 其 他 零 件 的 變 形 ， 從 而 影 響 加 工 精 度 和 表 面 質(zhì) 量 。從 多 方 面 考 慮 選 用40Cr為 本 次 數(shù) 控 銑 床 主 軸 材 料 。 4.2.2 主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計主 軸 部 件 由 主 軸 及 其 支 承 軸 承 、 傳 動 件 、 密 封 件 及 定 位 元 件 等 組 成 。 1、主軸部件應(yīng)滿足的基本要求（1）旋 轉(zhuǎn) 精 度 主 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 精 度 指 裝 配 后 ， 在 無 載 荷 、 低 轉(zhuǎn) 速 條 件 下 ， 在 安 裝 工 件 或 刀 具 的 主 軸 部 位 的 徑 向 和 端 面 圓 跳 動 。 其 主 要 取 決 于 主 軸 、 軸 承 、 箱 體 孔 等 的 制 造 、 裝 配 和 調(diào) 整 精 度 。 （2）剛 度 主 軸 部 件 的 剛 度 指 其 在 外 加 載 荷 的 作 用 下 抵 抗 變 形 的 能 力 ， 通 常 以 主 軸 前 端 產(chǎn) 生 單 位 位 移 的 彈 性 形 變 時 ， 在 位 移 方 向 上 所 施 加 的 作 用 力 來 定 義 。 如 圖4.1所 示 。 主 軸 部 件 的 剛 度 是 主 軸 、 軸 承 等 剛 度 的 綜 合 反 映 。 因 此 ， 主 軸 的 尺 寸 和 形 狀 、 軸 承 的 類 型 和 數(shù) 量 、 預(yù) 緊 和 配 置 形 式 、 傳 動 件 布 置 形 式 、 主 軸 部 件 的 制 造 和 裝 配 質(zhì) 量 都 影 響 主 軸 部 件 的 剛 度 。 圖4.1 主軸受載圖（3）抗 振 性 主 軸 部 件 的 抗 振 性 指 抵 抗 受 迫 振 動 和 自 激 振 動 的 能 力 。 在 切 削 過 程 中 ， 主 軸 部 件 不 僅 受 靜 態(tài) 力 作 用 ， 同 時 也 受 沖 擊 力 和 交 變 力 的 干 擾 ， 使 主 軸 產(chǎn) 生 振 動 。 影 響 抗 振 性 的 主 要 因 素 是 主 軸 部 件 的 靜 剛 度 、 質(zhì) 量 分 布 及 阻 尼 。 其 評 價 指 標(biāo) 是 主 軸 部 件 的 低 階 固 有 頻 率 與 振 型 。 （4）溫 升 和 熱 變 形 主 軸 部 件 運(yùn) 轉(zhuǎn) 時 ， 因 相 對 運(yùn) 動 產(chǎn) 生 的 摩 擦 熱 、 切 削 的 切 削 熱 等 使 主 軸 部 件 的 溫 度 升 高 ， 形 狀 尺 寸 和 位 置 發(fā) 生 變 化 ， 造 成 主 軸 部 件 的 熱 變 形 。 其 引 起 軸 承 間 隙 變 化 ， 潤 滑 油 溫 度 升 高 會 使 粘 度 降 低 ， 這 些 變 化 會 影 響 主 軸 部 件 的 工 作 性 能 ， 降 低 加 工 精 度 。 （5）精 度 保 持 性 主 軸 部 件 的 精 度 保 持 性 指 長 期 保 持 其 原 始 制 造 精 度 的 能 力 。 磨 損 是 主 軸 部 件 喪 失 原 始 精 度 的 主 要 原 因 。 因 此 ， 必 須 提 高 主 軸 部 件 的 耐 磨 性 。 對 耐 磨 性 影 響 較 大 的 有 主 軸 的 材 料 、 軸 承 的 材 料 、 熱 處 理 方 式 、 軸 承 類 型 及 潤 滑 防 護(hù) 方 式 等 。 由 于 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 的 要 求 而 需 在 軸 中 裝 設(shè) 其 他 零 件 或 者 減 少 軸 的 質(zhì) 量 具 有 特 別 重 大 的 作 用 的 場 合 ,則 將 軸 制 成 空 心 的 ,空 心 軸 內(nèi) 徑 與 外 徑 的 比 值 通 常 為 0.5-0.6為 保 證 軸 的 剛 度 和 扭 轉(zhuǎn) 穩(wěn) 定 性 。 軸 的 設(shè) 計 也 和 其 他 的 零 件 的 設(shè) 計 相 似 ， 包 括 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 和 工 作 能 力 的 計 算 兩 方 面 的 內(nèi) 容 。 軸 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 是 根 據(jù) 軸 上 零 件 的 安 裝 、 定 位 以 及 軸 的 制 造 工 藝 性 等 方 面 的 要 求 ,合 理 地 確 定 軸 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 和 尺 寸 。 軸 的 結(jié) 構(gòu) 不 合 理 會 影 響 軸 的 工 作 能 力 和 軸 上 零 件 的 工 作 可 靠 性 ,還 會 增 加 軸 的 制 造 成 本 和 軸 上 零 件 裝 配 的 困 難 等 。 因 此 軸 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 很 重 要 。 軸 的 工 作 能 力 計 算 指 的 是 軸 的 強(qiáng) 度 、 剛 度 和 振 動 穩(wěn) 定 性 等 方 面 的 計 算 。 多 數(shù) 情 況 下 ， 軸 的 工 作 能 力 主 要 取 決 于 軸 的 強(qiáng) 度 。 這 時 只 需 對 軸 進(jìn) 行 強(qiáng) 度 計 算 ， 以 防 止 斷 裂 或 塑 性 變 形 。 對 于 機(jī) 械 裝 備 則 需 剛 度 計 算 ， 防 止 工 作 時 產(chǎn) 生 過 大 的 彈 性 變 形 ， 影 響 加 工 精 度 和 表 面 質(zhì) 量 。 對 于 高 速 運(yùn) 轉(zhuǎn) 的 軸 ， 還 應(yīng) 進(jìn) 行 振 動 穩(wěn) 定 性 計 算 ， 防 止 發(fā) 生 共 振 而 破 壞 。 2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸 的 結(jié) 構(gòu) 主 要 取 決 于 以 下 因 素 :（1） 軸 在 機(jī) 器 中 的 安 裝 位 置 及 形 式 ； （2） 軸 上 安 裝 零 件 的 類 型 、尺 寸 、數(shù) 量 和 軸 連 接 的 方 法 ； （3） 載 荷 的 性 質(zhì) 、大 小 、方 向 及 分 布 情 況 ； （4） 軸 的 加 工 工 藝 。 不 論 什 么 條 件 ,軸 的 結(jié) 構(gòu) 應(yīng) 滿 足 以 下 條 件 ： （1） 軸 和 裝 在 軸 上 的 零 件 要 有 準(zhǔn) 確 的 工 作 位 置 ,周 向 和 軸 向 要 有 準(zhǔn) 確 的 定 位 ； （2） 軸 上 的 零 件 應(yīng) 便 于 裝 拆 和 調(diào) 整 ； （3） 軸 應(yīng) 具 有 良 好 的 結(jié) 構(gòu) 工 藝 性 和 制 造 工 藝 性 。 3、草擬軸上零件的裝配方案圖4.2 主軸裝配圖預(yù) 定 出 軸 上 主 要 零 件 的 裝 配 方 向 、 順 序 和 關(guān) 系 ， 如圖4.2所 示 立 式 數(shù) 控 銑 床 主 軸 的 裝 配 。端 蓋（曲 路 密 封 ）、套 筒（曲 路 密 封）、前 軸 承（前 支 撐）、 軸 套 、 軸 承（后 支 撐）、套 筒（曲 路 密 封）、齒 輪（ 動 力 輸 入 部 分）、圓 螺 母、軸 承、端 蓋、依 次 從 軸 的 后 端 向 前 端 安 裝。4、軸 上 零 件 的 定 位為 防 止 軸 上 零 件 受 力 時 發(fā) 生 沿 軸 向 和 周 向 的 相 對 運(yùn) 動 ,軸 上 零 件 除 了 有 游 動 或 空 轉(zhuǎn) 要 求 外 ,都 必 須 進(jìn) 行 軸 向 和 周 向 定 位 ,以 保 證 其 準(zhǔn) 確 的 工 作 位 置。1）零 件 的 軸 向 固 定 :通 常 由 軸 肩、套 筒、軸 端 擋 圈、軸 承 端 蓋 和 圓 螺 母 來 保 證 ；2）零 件 的 周 向 固 定 :周 向 固 定 的 目 的 是 限 制 軸 上 零 件 與 軸 發(fā) 生 相 對 運(yùn) 動。常 用 周 向 定 位 零 件 有 鍵 、 花 鍵 、 銷 、 緊 定 螺 釘 以 及 過 盈 配 合 等 ,其 中 緊 定 螺 釘 只 用 在 傳 力 不 大 之 處 。 5、各 軸 段 直 徑 與 的 確 定由 軸 的 結(jié) 構(gòu) 和 拉 刀 方 式 確 定 出 軸 的 最 小 直 徑 ：立 式 數(shù) 控 銑 床 主 軸 必 須 制 成 空 心 軸，且 又 因 為 為 空 心 軸 的 內(nèi) 徑 與 外 徑 d之 比 ， 為 了 保 證 軸 的 剛 度 和 扭 轉(zhuǎn) 剛 度 ,通 常 在 之 間 ,取 為0.6。 故d=50mm。按 軸 上 零 件 的 裝 配 方 案 和 定 位 要 求 ， 從 處 起 逐 一 確 定 各 軸 段 的 直 徑 。 在 實 際 的 設(shè) 計 中 ， 軸 的 直 徑 亦 可 憑 設(shè) 計 者 的 經(jīng) 驗 確 定，或 參 考 同 類 機(jī) 器 用 類 比 的 方 法 確 定 。 有 配 合 要 求 的 軸 段，應(yīng) 盡 量 采 用 標(biāo) 準(zhǔn) 直 徑。安 裝 標(biāo) 準(zhǔn) 件 的 部 位 的 軸 徑 ， 應(yīng) 取 為 相 應(yīng) 的 標(biāo) 準(zhǔn) 值 及 所 選 的 配 合 公 差 。 且 在 這 樣 的 軸 段 需 0.5mm的 碳 氮 共 滲 層 。 為 了 使 帶 輪 、 軸 承 等 有 配 合 要 求 的 零 件 裝 配 拆 卸 方 便 ， 并 減 少 配 合 面 的 擦 傷 ， 在 配 合 軸 段 前 應(yīng) 采 用 較 小 的 直 徑 ， 發(fā) 揮 軸 肩 的 作 用 。 確 定 各 軸 段 長 度 時 ， 應(yīng) 盡 可 能 使 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 同 時 還 需 要 保 證 零 件 所 需 的 裝 配 或 調(diào) 整 空 間 。 軸 的 各 段 長 度 主 要 是 根 據(jù) 各 零 件 與 軸 配 合 部 分 的 軸 向 尺 寸 和 相 鄰 零 件 必 要 的 空 隙 來 確 定 的 。 為 了 保 證 軸 向 定 位 可 靠 與 帶 輪 等 零 件 相 配 合 部 分 的 軸 段 長 度 一 般 應(yīng) 比 輪 轂 長 度 短23mm，所 以 取 Dmax=100mm。（1）主 軸 懸 伸 量 a與 前 端 軸 頸 D1之 比 可 按 下 表 4.1選 擇 ： 表4.1 主 軸 懸 伸 量 與 前 端 軸 頸 之 比機(jī)床和主軸的類型a/D1通 用 和 精 密 機(jī) 床 ， 自 動 車 床 和 短 主 軸 端 銑 床 ， 用 滾 動 軸 承 和 支 架0.51.5中 等 長 度 和 較 長 主 軸 端 的 車 床 和 銑 床 ， 懸 伸 較 長 的 精 密 鏜 床 和 內(nèi) 圓 磨 床1.252.5孔 加 工 機(jī) 床 應(yīng) 用 加 工 細(xì) 長 孔 的 機(jī) 床 ， 由 加 工 技 術(shù) 決 定 ， 需 要 有 長 的 懸 伸 刀 桿 或 主 軸 可 移 動 ， 因 切 削 較 長 而 不 適 用 于 有 高 精 度 要 求 的 機(jī) 床2.5取 a=65mm（2）主 軸 合 理 跨 距 的 選 擇 ：在 具 體 設(shè) 計 時 ， 常 常 由 于 結(jié) 構(gòu) 上 的 限 制 ， 實 際 跨 距 l 最 佳 合 理 跨 距 。 這 樣 就 造 成 主 軸 組 件 的 剛 度