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（图纸+论文）立式钻削中心主轴的机械结构设计（全套完整）

式中外伸端第个圆盘重力，本设计中，外伸端圆盘为带轮，其重力估算如下轴的重力，对实心钢轴，对空心钢轴应乘以。本轴为空心轴，由前面计算知则有空心轴内径与外径之比，轴的全长，支撑跨距，外伸端第个圆盘至支承间的距离，临界系数外伸端长度与轴长之比，当时，查机械设计手册•单行本•轴及其联接表，。图临界转速计算示意图将以上数据代入式可得对于刚性轴，满足临界转速条件。主轴材料和热处理的选择评价和考虑主轴主要尺寸参数的依据是主轴的刚度结构工艺性和主轴组件的工艺适用范围。主轴材料的选择主要根据刚度载荷特点耐磨性热处理变形大小等因素确定。主轴的刚度与材料弹性模量有关，钢的值较大左右，所以主轴材料首先考虑钢料。值得注意的是钢的弹性模量的数值与钢的种类和热处理方式无关，即不论是普通钢或合金钢，其弹性模量基本相同。因此在选择钢料时应首先选用价格便宜的中碳钢如钢，只有在载荷特别重和有较大的冲击时，或者精密机床主轴需要减小热处理后的变形时，或者轴向移动的主轴需要保证其耐磨性时，才考虑选用合金钢。当主轴轴承采用滚动轴承时，轴颈可以不淬硬，但为了提高接触刚度，防止敲碰损伤轴颈的配合表面，不少钢主轴轴颈仍进行高频淬火。当采用滑动轴承时，为减少磨损，轴颈表面必须有很高的硬度。因此，通常在轴颈处进行高频淬火对大直径主轴也可用火焰淬火来提高表面硬度对于受较大冲击的主轴，可用或号钢，并在轴颈表面渗碳淬火及回火。主轴材料常采用的有号钢等，需经渗氮和感应加热淬火。由于本次设计主轴承受载荷为中重载荷，所以材料选用号钢，进行调质处理。.主轴传动部件的设计传动方式的选择主轴上的传动件，主要有齿轮和带。齿轮能传递较大的转矩，是般机床常用的传动副。缺点是线速度不能太高，传动也不够平稳。通常，线速度。，即中空主轴平均内径，单位主轴轴承支承跨距，单位。则有计算得，考虑到实际结构，取。主轴端部结构加工中心主轴的轴端用于安装夹具和刀具。要求夹具和刀具在轴端定位精度高定位刚度高装卸方便，同时使主轴的悬伸长度短。短锥法兰结构有很高的定位精度，主轴的悬伸长度短，大大提高了主轴的刚度。查机床设计手册卷表.，查得主轴端部结构以及主要尺寸如表表主轴端部结构尺寸.主轴端部有四个螺纹孔是用来装端铣刀的，另外有两个端面键是用来固定刀的周向的转动，具体结构如图。图主轴端部结构主轴刀具自动夹紧机构主轴内部刀具自动夹紧机构是加工中心必不可少的机构。加工中心自动换刀，所以，主轴系统应具备自动松开和夹紧刀具的功能。刀具自动夹紧机构安装在主轴内部，本设计采用如图所示的刀杆拉紧机构。.刀柄.钢球.拉杆图刀杆拉紧机构.钢球.拉杆.碟形弹簧.滑块.螺母.汽缸.活塞杆.行程开关图刀具自动夹紧机构示意图刀具自动夹紧机构安装在主轴的内部，如图所示，刀柄由两个钢球夹持，碟形弹簧通过滑块螺母，在拉杆上的钢球作用下，将刀柄拉紧。当换刀时，要求松开刀柄，此时将主轴上端汽缸的上腔通压缩空气，活塞杆及拉杆向下移动，同时压缩碟形弹簧，当拉杆下移到使刀具松开的位置，刀具即可由机械手更换。待新刀装入后，汽缸上腔停止供气，活塞杆在圆柱螺旋弹簧力的作用下上移，在碟形弹簧作用下拉杆带动钢球上移，重新将刀柄拉紧。活塞杆移动的两个极限位置分别设有行程开关，作为刀具夹紧和松开的信号。主轴的验算.主轴刚度验算计算当量直径图主轴尺寸示意图主轴尺寸示意图，如图所示其中当量直径由此计算可得刚度计算主轴前悬伸部分较粗，刚度较高，其变形可以忽略不计。后悬伸部分不影响刚度，也可不计。如主轴前端作用外载荷，则主轴前端挠度为式中外载荷，单位前悬伸，等于外载荷作用点至支承点间的距离，单位跨距，等于前后支撑点间的距离，单位弹性模量，钢为,单位截面惯性矩单位主轴的外径和孔径，单位。图主轴受力示意图将及之值代入上式可得如果，则孔的影响可以忽略，即弯曲刚度所以，当时，则本设计，所以.主轴扭转刚度验算对钻床等以扭转变形为主的主轴，还要验算其扭转刚度。通常要求其扭转角在的长度内不超过，即式中主轴传递最大扭矩，单位传动时，槽只和轮槽的两个侧面接触，即以两侧面为工作面。根据槽面摩擦的原理，在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，这是带传动性能上的最主要优点。再加上带传动允许的传动比较大，结构较紧凑，以及带多以标准化并能大量生产等优点，因而带传动的应用比平带传动广泛的多。多楔角兼有平带和带的优点柔性好，摩擦力大，能传递的功率大，并解决了多根带长短不而使各带受力不均的问题。多楔角主要由于传递功率较大而结构要求紧凑的场合，传动比可达，带速可达.传动带易拉长和磨损，设计时必须注意能调解中心距磨损后易于更换有可靠的防护装置以及防止与油接触受侵蚀。当线速度时，可用形带多楔角或同步齿形带时，可用橡胶或皮革平带时，可用丝天然丝涤纶丝织呆由于本设计为较高速主轴，线速度，故选用多楔角运动。.主轴进给系统传统的钻床主轴进给系统主要由主轴主轴套筒主轴套筒箱套齿轮齿条和轴承等组成。主轴在加工时即要做旋转运动，也要做轴向的进给运动。机床的主轴被安装在主轴的套筒内，套筒安置在主轴箱体孔的箱套内，主轴上侧由花键连接。机床加工时，旋转运动由花键传入，而进给运动则有齿轮通过齿条带动套筒在箱套内运动。本设计中采用了半闭环控制系统，半闭环系统的精度比闭环系统的精度略低，但是其结构简单而且调整方便。.夹紧系统传统钻床的夹紧主要是手工操作，由夹具夹紧工件。为了便于实现自动化控制，主轴内部刀具的自动加紧，则采用了碟形弹簧与气压传动技术。.方案的可行性分析钻销中心的设计特点采用本文提出的设计方案，所设计出的钻销中心具有如下特点自动化程度较高钻销中心不仅具有般数控钻床的自动加工功能，而且装有转塔式刀库，可以自动更换刀具，进行多工序加工。由于采用了半闭环连续轮廓控制的数控系统，可进行轮廓控制的铣削工序。当配有工业机器人时，尚可自动装卸工件，实现无人化生产。加工效率高为了适应各种材料各种尺寸的零件加工，采用了宽调速电机，使主轴调速范围宽，最高转速可达。适合进行高速切削，以减少加工时的切削时间。机床快速定位速度也较高，工作台向和向快速进给速度可达.主轴箱垂直上下向快速进给速度可达.自动换刀时间般为，可缩短加工的辅助时间，提高生产率。维修方便在主机上没有齿轮传动没有液压传动，应用了高寿命的直线滚动导轨及滚珠丝杠螺母副，是日常维修大大简单化，维修方便。立式,中心,主轴,机械,结构设计,毕业设计,全套,图纸摘要在传统的立式钻床铣床与新型数控机床技术的基础上，开发了以钻削为主，并兼有攻丝铣削等功能，且备有刀库并能够自动更换刀具来对工件进行多工序加工的数控机床钻削中心。本文主要针对钻削中心的主轴系统进行设计。在本设计中，主轴调速取消了齿轮变速机构，而是由交流电动机来调速主轴与电机轴之间采用多楔带传动主轴内部刀具的自动夹紧，则采用了碟形弹簧与气压传动技术主轴的垂直进给采用了半闭环伺服进给系统主轴的支承采用了适应高刚度要求的轴承配置。总之，通过对主轴系统的设计，使系统满足了钻削中心高效高加工精度的要求。关键词数控技术钻削中心主轴系统绪论.数控机床的概念.数控机床的组成.数控技术发展状况及发展趋势.设计的目的与意义第章总体设计方案的确定.设计方案.方案的可行性分析钻销中心的设计特点本设计的创新之处第章钻削中心主轴部件结构设计.主轴的结构设计主轴的基本尺寸参数的确定主轴端部结构主轴刀具自动夹紧机构主轴的验算主轴材料和热处理的选择.主轴传动部件的设计传动方式的选择多楔带带轮的设计计算多楔带的选择及带轮尺寸参数的确定传动带在主轴上的位置.主轴轴承主轴轴承的选用主轴轴承的配置滚动轴承调整和预紧方法主轴轴承的润滑.碟形弹簧的设计钻削力分析碟形弹簧设计计算碟形弹簧的校核.气缸的设计气缸的结构设计气动回路选择第章主轴进给系统的设计.概述伺服进给系统的组成伺服进给系统的类型.进给系统设计计算主要参数的设定切削力的估算滚珠丝杠副设计计算丝杠的校核选伺服系统和检测装置伺服电机选择结论致谢参考文称数控,.数控机床是指采用了数控技术控制的机床，或者说是装备了数控系统的机床，也可称作机床。由于现在数控系统是通过计算机进行控制的，因此，数控机床又称机床。.数控机床的组成数控机床主要由数控系统伺服系统程序载体输入输出装置强电控制装置辅助装置和机床主体组成。输入数控装置的程序指令记录在信息载体上，由程序读入装置接收，或由数控装置的键盘直接手动输入。.数控技术发展状况及发展趋势我国的机床制造工业完全是在解放后建立起来的，现在，我国的机床工业已经从无到有，从小到大的成长起来了，形成了比较完整的机床体系。目前我国的机床产量不断的上升，完全的可以满足社会的需求，并有大量的机床出口，但是我国的机床技术水平和世界现进的水平还有定的差距，主要表现在生产率低，寿命短和质量不稳定，此外在掌握些重型机床，精度高的机床及数控机床方面，还需要进步的努力，我国想达到发达的水平就必须发奋图强，努力的工作，还需做进步的努力，深入广泛的开展科学的研究技术的革命，要善于吸取国外的先进技术，并和自己的创新结合起来，以加快我们的发展速度，把我国的机床事业推向辉煌。随着电子技术和自动化技术的发展，数控技术的应用越来越广泛。大地推动了数控机床的发展，但是结合我国的国情普遍机床仍占有很突出的地位，普通车床的万能性大，它适用加工各种轴类，套筒类和盘类零件上的回转面，如外圆柱面，圆锥面，环槽类及成型回转表面车削端面及加工各类常用的公制，英制，模数制和节制螺纹在普通车床上还能作钻孔，扩孔，铰孔，滚花等工作。用处很广，考虑到我国的劳动力众多，和些企业的资金和技术能力普通机床还是很有市场的，普通机床按照它们的万能程度分为专门化机床，这类机床重要用于加工不同尺寸的类或几类零件的特定工序。通用机床，这种机床的加工范围广，在这种机床上可以加工各种零件的不同工序，例如普通车床，卧式车床，万能升降台铣床等，都属于通用机床，通用机床由于万能性较大，它的结构往往比较复杂，通用机床主要适用于单量小批生产。专用机床，这类机床是加工种零件的特定工序，例如加工汽车后桥盖的组合镗床，机床主轴箱专用镗床等等，都是专用机床，专用机床是根据工艺要求专门设计的，它的生产率比较高，机床的自动化的程度往往也比较高，所以专用机床主要用于成批及大量生产。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着它的发展和应用领域的扩大，它对国计民生的些重要行业汽车轻工等的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。当前世界上数控系统的发展呈现如下发展趋势高速度高精度化速度和精度是数控系统地两个重要技术指标，它直接关系到加工效率和产品质量。对于数控系统，高速度化，首先是要求计算机数控系统在读入加工指令数据后，能高速度处理并计算出伺服电机的位移量，并要求伺服电机高速度的作出反应其次，要是下生产系统的高速度化，必须使主轴转速进给率刀具交换托盘交换等各种关键部件实现高速度化。提高数控机床的加工精度，般是通过减少数控系统的误差和采用补偿