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（毕业设计全套）立式加工中心主轴组件的结构设计（打包下载）

的许用转矩要大于计算转矩，许用最大转速要大于电动机转速。由中查得型凸缘联轴器的许用转矩为，许用最大转速为，适合于尺寸在之间的轴颈。故能够满足要求。.垂直方向伺服进给系统的设计计算切削力估算由公式.得出切向铣削力纵向切削力横向切削力垂直切削力丝杠承重初估滚珠丝杠副的设计计算.滚珠丝杠的导程的确定在本课题中，电机和丝杠直接相连，所以传动比，选择电机型的最高工作转速，最大转矩，则丝杠的导程为.确定丝杠的等效转速最大进给时，丝杠的转速为最慢进给时，丝杠的转速为则得到丝杠的等效转速估算为式中轴向载荷，作用下的转速，单位为轴向载荷，作用下的时间，单位为。.确定丝杠的等效负载工作负载是指机床工作时，实际作用在滚珠丝杠上的轴向压力，它的数值可用进给牵引力的试验公式计算。选定导轨为滚动导轨，而般情况下，滚动导轨的摩擦系数为，取摩擦系数为，则丝杠所受的最大工作负载为式中颠覆力矩影响系数，般取为。而丝杠的最小工作负载为故其等效负载可按下式计算估算.确定丝杠所受的最大动载荷取丝杠的工作寿命为，同时取精度系数，负荷性质系数，温度系数，硬度系数，可靠性系数平均转速为。则最大动载荷为根据动载荷要求，选用插管埋入式双螺母垫片预紧滚珠丝杠副，型号为。丝杠公称直径为，基本导程，其额定动载荷，额定静载荷，圈数列数，丝杠螺母副的接触刚度为，螺母长度为，取丝杠的精度为级。在本课题中采用双螺母垫片式预紧。.临界压缩负荷确定丝杠螺纹部分的长度。等于工作台的最大行程加上螺母长度加两端余程。为。支承跨距应略大于，取为。丝杠全长。临界压缩负荷为.式中丝杠支承方式系数材料的弹性模量，丝杠最小截面惯性矩，单位为最大受压长度，单位为安全系数，般取最大轴向工作载荷，单位为惯性矩式中丝杠螺纹底径，单位为丝杠公称直径，单位为钢球直径，单位为。由于滚珠丝杠副支承方式采用双推简支形式，查表得支承系数。将上述参数代入公式.得可见远大于，故能满足要求。.临界转速验算临界转速经验公式.式中丝杠最小横截面，单位为临界转速计算长度，单位为安全系数，般取.材料的密度，碳钢丝杠支承方式系数。由于滚珠丝杠副支承方式采用双推简支形式，查表得支承系数。丝杠最小横截面为式中丝杠螺纹底径，单位为临界转速计算长度将上述参数代入公式.，则临界转速为可见远大于，故能满足要求。.轴承的动负荷验算本课题在丝杠的固定端选用成对丝杠专用轴承组合，型号为，其额定动载，预紧力。在丝杠的游动端选用深沟球轴承，型号为。动负荷经验公式.式中寿命系数转速系数轴承预紧力，单位为。寿命系数式中可靠性为的额定寿命，查表查得转速系数式中计算转速，此处等于最高转速。将上述参数代入公式.，则轴承动负荷为可见轴承动负荷小于额定动载，故能满足要求。.轴承的动负荷验算图.为丝杠的受力图。已知切向负荷，径向负荷，轴向负荷，丝杠承重。得得图.丝杠受力图轴承的径向合力为已知轴承所受的轴向负荷，径向负荷，基本额定径向静载荷。则相对轴向载荷为式中径向接触系数，般取。由表查得分界判断系数。由表查得径向动载荷系数.，轴向动载荷系数.。由表查得载荷系数般为，取。则轴承的当量动载荷为由表查得，轴承预期计算寿命。该轴承应具有的基本额定动载荷式中失效率可靠度的基本额定寿命轴承的转速，单位为基本额定动载荷，单位为当量动载荷，单位为寿命指数，对球轴承，滚子轴承。由表查得基本额定动载荷。由于，所以能够满足要求。.丝杠拉压振动和扭转振动的固有频率验算滚珠丝杠的拉压刚度.当丝杠螺母副运动到丝杠的两个极端位置时，会产生最大和最小拉压刚度。其中，值分别为和。则由公式.得最大和最小拉压刚度为已知轴承的接触刚度，丝杠螺母的接触刚度，丝杠的最小拉压刚度，螺母座刚度。双推简支方式的丝杠轴向拉压刚度由下式计算得到轴向拉压刚度丝杠拉压振动的固有频率显然，丝杠的扭转振动的固有频率远远大于，所以，能满足要求。结论本课题的指导思想是在满足立式加工中心主轴组件的工作要求的前提下，尽可能使其性能优越，传动平稳，并且使加工中心的整体机构的体积质量尽可能减小，从而降低成本。本课题确定了立式加工中心主轴组件的总体设计方案，对主轴组件的各组成机构进行了方案论证设计计算以及选型。同时，通过对加工中心主轴组件的主要部件，如主轴轴承丝杠键等进行校核，较为理想地实现了任务书中对立式加工中心主轴组件的技术指标。加工中心主轴组件的运转过程比较平稳，且主轴组件的结构简单，拆装方便，维修容易，价格低廉。主轴组件的结构主要分为两个部分，即主运动机构和进给运动机构。而在主运动机构中，按照功能来分，可主要分为主轴传动机构主轴准停机构刀具自动夹紧机构以及切屑清除机构。本课题采用了型交流主轴电动机作为主轴传动的原动力，通过同步带传动来实现主轴电机和主轴之间的减速传动。通过对同步带带型的选择，确定了同步带传动的线速度带长轴间距等参数，并对大小带轮进行了结构设计。为了防止同步带的掉落，在带轮的两侧按分别安装了带轮挡圈。在大带轮上还安装了动平衡较好的圆盘，主轴准停中的发磁体被设置在圆盘上，而磁传感器则安放于距离发磁体处，实现了主轴准停功能。在刀具自动夹紧机构中，为了控制活塞的行程，采用了个型号为的行程开关，避免了刀具产生夹持过紧或过松的现象。为了提高主轴的刚度，主轴的支承采用了三支承形式，并在前后支承处让角接触轴承进行背对背安装，使主轴能够承受双向的轴向载荷。通过计算校核，主轴的刚度和强度满足设计的要求。同时，由于采用了混合陶瓷轴承，使轴承的运转速度提高刚性增大热稳定性更好，改善了全钢轴承所存在的些不足之处。轴承的润滑方式采用脂润滑，其润滑油的类型为高级锂基油脂。在主轴组件的进给传动机构中，本课题采用了型直流伺服电动机作为原动机。电动机的输出轴与丝杠通过凸缘联轴器直接相连。丝杠的前支承采用了深沟球轴承，而后支承则采用了型号为的角接触轴承。考虑到丝杠在工作时的热膨胀，所以，在丝杠的配置形式中，选用了固定简支形式，使丝杠在受热膨胀后不会产生挠度。为了限制进给机构的行程，在滚珠丝杠副处设置了两个撞块，并在机架上安装了个型号为的行程开关，使进给机构行程控制在。小结大学四年的学习，使我掌握了机械工程及自动化专业的基础知识和相关技能，这次毕业设计就是对于自己所学知识的次较全面的实践。本次设计的是立式加工中心的主轴组件部分，在设计过程中，所要接触的专业知识范围很广，可以说包括了我所学过的决大部分专业课程的知识。通过个学期的研究和设计，我不仅复习并巩固了以前所学的专业知识，还学到了许多新的知识，并且看到了自身些不足之处和今后应该努力的方向。由于我以前曾参加过数控机床的操作培训，所以对于数控机床的加工过程非常熟悉，但是对于其内部结构却不甚了解。通过前期查阅了大量的技术资料以及导师的讲解，使我对于加工中心主轴组件的结构有了进步的了解。然而，在随后的设计过程中还是有定的阻碍。但是在参考了其它机床的主轴结构，在王老师的悉心指导启发和帮助下，并通过我的努力，使这次设计得以很好地完成，也使我进步掌握了加工中心的加工原理。在此，我对于王明红老师的指导表示深深的感谢。毕业设计可以说是最结合实际的次实践，其中除了巩固已学的专业知识外，还培养了我很多方面的能力。想要成为名机械工程师，拥有扎实的专业知识只是基础，综合运用已学知识的能力才是最重要的。就如王老师所说，我们要学会利用前辈们的设计经验来进行设计，这是设计过程中非常重要的步。本次设计中采用的很多技术参数和理论就是参考了前辈们的经验公式和实验数据而确定的。此外，设计过程中还要注意许多问题，如设计零件时就要考虑所用材料和加工工艺，因为不考虑生产因素的设计是很难实现的。标准件配套件的选用除了技术参数外，还要考虑价格品牌和市场等问题，学会价格比较，质量识别以及对市场的了解也是名机械工程师所应具备的能力。通过这次设计，也让我看到了国外机械行业的先进技术水平，相对于我国落后的技术，我感到些许的遗憾。但同时，我也看到了国内科技工作者们也在不断地学习，加紧步伐紧跟国际水平。我的理想就是成为名技术工作者，大学四年的培养，使我掌握了定的专业技能，通过毕业设计这过程的实践，使我在考虑问题和分析问题方面的能力有了很大的提高，对以后的工作和学习有很大的帮助。但我深深感到现在所学的这些东西还很不够，主要是因为我缺少工作经验的积累，因此我在今后的工作中会不断地去学习与积累，为祖国的机械行业的发展添砖加瓦。参考文献廖勇，黄容申．数控机床发展现状及趋势．重庆石油高等专科学报陈循介．从日本年机电体化展看机床发展新动向．精密制造与自动化，张育生．从第六届中国国际机床展览看机床发展趋势．制造技术与机床，．，.吴宗泽.机械设计师手册上下册.北京机械工业出版社，.李洪.实用机床设计手册.沈阳辽宁科学技术出版社，.谢红.数控机床机器人机械系统设计指导.上海同济大学出版社，.王世能.卧式机床主轴组件设计.机械工程师.，濮良贵，纪名刚.机械设计.北京高等教育出版社林宋，田建君．现代数控机床．北京化学工业出版社，.陈蔚芳．机床数控技术及应用．北京科学出版社，.田坤．数控机床与编程．武汉华中科技大学出版社，.机床设计手册编写组.机床设计手册.北京机械工业出版社，.廉元国，张永洪．加工中心设计与应用．北京机械工业出版社，.李善术．数控机床及应用．北京机械工业出版社，.罗学科，谢富春．数控原理与数控机床．北京化学工业出版社，.韩鸿鸾．数控机床的机械结构与维修．山东山东科学技术出版社，.中国机械工业教育协会组．数控机床及其使用维修．北京机械工业出版社，.张建民.机电体化系统设计.北京高等教育出版社郭大庆，吴玉厚，张珂，张勇.陶瓷轴承电主轴系统的特性与分析.机械与电子.，李楠，姜韶峰.精密机床主轴轴承的安装方法分析.轴承.，张章福.铣工工艺学.北京科学普及出版社，.濮良贵，纪名刚.机械设计.北京高等教育出版社，.成大先.机械设计手册轴及其联接•单行本.北京化学工业出版社，.附录.加工中心主轴组件总装图张.主轴组件零件图张译文.计算机数字控制的控制原理早期的机床在设计过程中，存在着个很明显的特征，即人为去控制机床的滑动定位。为了使机床达到控制精度，人们使用他们的“传感器”眼睛和耳朵，以及中央处理器大脑，并协同伺服系统手臂和腿，通过使用中央神经系统来协调所有这些没有关联的功能，从而去控制机床。在微电子时代到来之前，这种控制机床的方法直普遍被认为是最好的系统。但是它也存在着些严重的缺陷需要对工人进行长时间的培训工人的注意力很容易分散工人的操作水平要基于他们身体或者精神状况工人工作的效率和时间成反比工人操作的速度是有限的。如果在先进的计算机数字控制技术上能够克服这些明显的缺点，那我们为什么不去发展数控技术呢台数控机床的核心是它的机床控制单元又称。它是编程人员和机床之间的座桥梁。无论是否使用了计算机辅助功能，当个零件的程序编写完成之后，机床控制单元必定会使其在个合适的媒介上进行转换，而后通过电力或者液压伺服机构来控制机床运动。在二十世纪五十年代初期，数控单元的体积显的非常庞大，而如今的计算机数字控制则利用了先进的微处理技术。早期的数控系统是“硬件化的”，这意味着诸如插补磁带格式滑动的定位方式以及其他些功能等都是由机床控制单元中的电子元件所决定的。早期数控机床的采购者不得不