数控铣床主轴箱结构毕业设计 【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 毕业设计说明书（论文）中文摘要 摘要： 本文是对数控铣床主轴箱结构做的设计。主轴箱是数控铣床的重要部件，而主轴是主轴箱内部件的重中之重。主轴箱是通过电机驱动带传动来带动主轴作回转运动，使得主轴获得了一定的转速和方向。主轴箱传动系统的设计以及内部组件的设计直接影响了数控铣床的性能。本设计是对主传动系统的分析研究以及对主轴箱内主轴、轴承、电机、带轮等组件的设计以及选型。并且对主轴轴承寿命以及预紧的大小做了深入的分析与计算，在轴承润滑剂的选用方面也做了深入的研究，还进行了零件的成本分析以及成本材料分析，对整个设 计工作进行了总结，得到了很多有参考的价值。 关键词： 数控机床 主传动 主轴 结构设计 买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 业设计说明书（论文）英文摘要 is of NC is an of a is in is by a of of of NC is of in of on of do a in of of to is a of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 目 录 前 言 . 3 第 一章 绪 论 . 4 控机床的产生与发展 . 4 . 5 . 6 控铣床的功能和特点 . 6 控铣床的功能 . 6 控铣床的分类及特点 . 7 控铣床的组成 . 8 控铣床主传动系统的简介 . 8 第 二章 主轴箱总体方案设计 . 10 控铣床总体布局形式 . 10 式数控铣床的常用布局形式 . 10 式数控铣床的常用布局形式 . 10 传动的结构特点和传动方式 . 10 传动的结构特点 . 10 动方式的分类及特点 . 11 控铣床的导轨主传动导轨类型及确定 . 11 轨的技术要求 . 11 轨的分类 . 11 控铣床主传动系统的配置方式及电机选取 . 13 传动系统的配置方式 . 13 机型号的选取 . 13 带参数的计算 . 14 第三章 主轴组件的设计 . 17 主轴组件的基本要求 . 17 轴的功用及结构设计 . 17 轴的功用 . 17 轴的结构设计 . 18 轴主要参数的确定 . 18 轴参数的确定 . 18 轴强度校核 . 19 轴材料的选择及热处理 . 19 第四章 主轴轴承的选择 . 20 承的选择及寿命计算 . 20 承的功用及特点 . 20 轴轴承配置方式 . 20 轴轴承寿命的计算 . 21 承的润滑及密封 . 23 轴滚动轴承的润滑 . 23 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 轴部件的密封 . 24 承的预紧 . 24 承预紧的意义 . 24 承预紧方式 . 24 承预紧力方式、大小的选择原则 . 25 承预紧力大小的确定 . 25 第五章 技术经济分析 . 30 术经济分析的目的与意义 . 30 本材料分析 . 30 标准件的成本材料分析 . 30 准 件的成本材料分析 . 30 本计算依据 . 31 . 32 第六章 结 论 . 33 致 谢 . 35 参 考 文 献 . 36 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 前 言 一个国家能够实现经济快速发展的重要一点就是制造业发展迅速，一个国家可以从它的经济实力以及科技水平等方面看出该国家的发展情况以及有没有可以提升的空间。每个国家在制造生产方面以及制造装备方面存在着很大的竞争力，这些会直接影响到该国家的发展。制造业最主要的设备是机床，而数控机床是最能表现出其高精度、高 效率的自动化生产设备。目前我国数控机床正向着高性能、高精度、高效率、高自动化等方向迅猛发展。虽然我国数控机床的一些相关技术得到了相对的发展，但是一与国外对比，差距还是很大，主要体现在以下几点方面：可靠性相对比较差、应变能力较差、产品开发时间比较长、设计方式比较落后等，这种差距主要体现在高精度、高速度等方面。所以我们必须紧跟着国际机床技术发展的前端，进一步发展机床的设计、制造等方面的技术。 数控机床相比于普通机床存在着很多优点，比如说适用各种零件的加工、能够自动生成程序并进行加工、操作数控机床的工人的工作强度 也比较低等方面。数控机床应用范围最广的就是数控铣床，数控铣床的功能有很多，目前大多数的加工方式都是通过数控铣床来实现加工的，我们一般都采用铣削的方法。数控铣削加工是最为复杂的，因为它的程序比较多而且存在的技术问题也特别多，需要我们一一去解决。所以我们在开发这方面的软件时，就需要把铣削加工放在第一位去考虑。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第一章 绪 论 控机床的产生与发展 随着数控技术的飞速发展，我国机械产品的精度以及效率得到了大幅度的提高。数控机床适用场合：加工种类多批量小的零件、结构复杂、精度高的零件、需要经常改变形状的零件、 需要缩短生产周期的零件等 1。 由于现在计算机技术发展越来越快，数控机床技术的发展也日益提升，适用于越来越多的场合，为了能够满足新的市场需求，使得数控技术能够适应更高的要求，那么当前数控技术及其设备就要朝着以下特点发展： （ 1）高速化：目前我国对数控机床加工的要求越来越高，为了满足其加工要求，就需要从以下几点去考虑。 1)主轴回转速度； 2)进给率； 3)运算速度 :目前数控系统正向着高速、高精度方向发展，而由于微处理器的运算速度的较高 ,使得在加工过程中，分辨率比较低时候仍能获得高的进给速度 1； 4)换刀 速度 :现如今国外刀具的装卸时间普遍比较短，有的甚至只有 。 （ 2）高精度化：如今我们对于数控机床精度的要求越来越高，不仅仅只有几何精度以及运动精度，热变形也成为了影响数控机床精度要求的因素之一。1)数控系统的控制精度需要提高 :可以采取插补技术 ,采用一段程序来保持持续进给 ,这样可以使数控系统的控制更加完善； 2)采用补偿技术 :通过间隙补偿技术以及刀具误差补偿等技术来实现设备产生的一系列的误差。 3)我们可以通过使用网格解码器来查看工件的运动轨迹 ,以确保机床的定位精度要求 ,使其性能能够长时间保持稳 定 ,并且完成各种各样的加工要求 ,还能保证零件的加工质量要求 3。 （ 3）控制智能化：为了能够加快生产步伐，满足生产的需求 ,数控机床的水平在不断地提升。 （ 4）极端化 4：这是为了实现超精密加工和超微型化加工提供技术支持。 （ 5）信息交互网络化：目前，企业竞争十分激烈 ,为了能够让信息在各个部门一路畅通，我们就需要实现数控机床高速双向的通讯功能。 （ 6）新型功能部件： 1)高频电主轴 :通过无级变速来实现主轴的回转运动，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 回转速度比较高等优点； 2)直线电动机 :目前直线电动机已经普遍应用 ,虽然其价格比传统的系统高一 点 ,但是结构简单 ,提高了机床的工作性能。 3)电滚珠丝杆 :结构简单 ,传动方便。 （ 7）高可靠性：为了能使数控机床的性能提高 ,特别是可靠性，我们就需要明确设计并且完成目标，通过研究分析找出其较弱的环节 5。 （ 8）多媒体技术的应用 5：多媒体技术是由计算机、声像和通信组合而成的 ,这样使得计算机拥有处理各种问题的能力。除此之外 ,多媒体技术还可以实现信息处理的综合化、智能化等各种功能。 控机床国内的发展现状及存在的问题 我国通过引进并且吸收国外的数控技术，使我国在数控方面取得了非常大的进步。但是我 国的数控机床技术相比于国外的数控技术差距还是非常明显 ,我国的设备和以及各类部件十分依赖进口。从中可以看出我国数控机床特别缺乏市场竞争力 ,通过研究表明，形成这种情况最主要的原因是因为我国对数控机床的发展不够上心，研究开发比较少，制造的水平太低而且推广范围不广，对此有兴趣的人很少，数控机床方面的人才较少等 5目前针对国内数控机床的发展提出了以下几点问题： (1)创新能力不高、接收能力不够。目前国内的数控技术主要还是仿照国外的技术。自己创新的内容很少，十分依赖国外的技术，对国外技术的消化吸收能力不足，一直 保持着自己的想法，没有独立开发技术的能力和创新能力。为了能够加快技术的发展，我们就必须独立创新数控技术，我们可以引进国外的技术作为参考，但不能一昧的依靠国外的技术，不做一点改变，这样根本改变不了我国的数控技术的水平。 (2)技术创新环境不完善。我国还没有建立适合技术发展创新的环境。我国技术创新发展的动力来自于对经济效益的追求以及各种竞争压力，因为我国的创新意识还不够强，还没有良好的技术创新体系，所以很难取得很好的成果。 (3)产品的可靠性以及稳定性不高。国外数控系统与国产数控系统相比，平均无故障时间长的多， 这使得国外技术的可靠性以及稳定性比国内好的多。 (4)体系结构不够“开放”。目前国内的数控产品体系结构十分封闭，只有少数的产品“开放”，但是也只能是半成品状态。 现如今 ,我国数控机床的发展在劳动力、资源等方面相比于其他国家具有很大的优势 ,但是我国在技术创新方面以及独立开创方面相比于国外还是有着很大买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 的差距。我们不能安于如今的状态 ,应该努力发展自己的技术 ,加强数控人才的培训力度 ,尽可能缩短与其他国家的差距。争取早日实现数控机床产品的蜕变。 控机床国外的发展现状及存在的问题 数控机床国外发展现状： (1)目前数控机床已经朝着高速高精度加工方向发展，纳米控制技术是其中的代表之一。 (2)目前机器人应用于机床已经普及，它有着结构形式种类多，应用范围广，运动速度快等优点。 (3)目前国外在数控机床监测与管理方面取得的很好的效果，可以及时获得机床本身的信息，分析有关数据，预知其状态，可以提前保护它，减少了机床出现的问题，提高了机床的效益。 (4)最新的 术给数控机床的加工带来了极高的效益，提高了机床加工的效率。 (5)刀具技术发展十分迅速，大部分的刀具设计包含了整个加工过程，并且满足了抗振性的要求。 存在的问题： （ 1）不能只局限于一种控制技术，要多去研究开发其他技术，以便提高数控机床的发展。 （ 2）由于机器人的应用普及，会有越来越多的国家运用此类技术，所以不能这一种技术方式上下功夫。 （ 3）目前数控机床一般都使用 是随着越来越快的发展技术， 控铣床的功能和特点 数控铣床的功能 （ 1）点位控制功能：能够满足位置精度要求很高的孔加工。 （ 2）连续轮廓控制功能：能够满足直线与圆弧的插补以及非 圆曲线的加工。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 （ 3）刀具半径补偿功能：在编程时不用加入刀具的直径，方便了我们计算尺寸而且编程也简单。 （ 4）刀具长度补偿功能：能够自动补偿刀具的长度，来满足加工过程中对刀具长度的要求。 （ 5）镜像比例加工功能：镜像加工功能是可以通过坐标轴对称来实现，我们只需要一个象限的程序，就能得出其它象限的轮廓。比例功能就是把程序段按照 1： 1、 2： 1等比例进行加工的方法。 （ 6）旋转功能：能够将编写的程序段以任意角度来实现。 （ 7）子程序调用功能：可以让零件在各个位置重复加工上一次的程序，这样就可以完成 对整个零件的加工。 （ 8）宏程序功能：可以用一个总指令来代替任意一种指令，实现变量计算，使程序更加方便灵活。 数控铣床的分类及特点 （ 1） 按主轴的位置分类。 1）数控立式铣床。数控立式铣床是我国应用范围最广的数控机床。从数控机床的坐标数目来说，目前三坐标数控立铣是应用最多的一种机床； 2）数控卧式铣床。其主轴轴线水平。卧式数控铣床一般通过添加数控转盘来实现其他坐标加工。 3）立卧两用数控铣床。现如今此类数控铣床已经不被使用，但是此类铣床具有很多优点，包括其主轴方向可以随意改变，既可以实现立式加工，又可以 实现卧式加工，而同时拥有两种功能的机床，其应用范围更广，功能更齐全，给加工带来了不少的方便。 （ 2）按构造上分类。 1）工作台升降式数控铣床。此类数控铣床采用是工作台移动、主轴不动的方法。不适用于小型数控铣床。 2）主轴头升降式数控铣床。此类数控铣床采用工作台移动、主轴上下运动的方法。主轴头升降式数控具有精度良好、承载力大等优点，已经成为数控铣床的主要部分。 3）龙门式数控铣床。此类数控铣床的主轴可以实现在横向、纵向移动。龙门式数控铣床一般用于大型的数控铣床，因为大型的数控铣床需要考虑行程以及占地面积等方面的问题 ，所以采用龙门式数控铣床是最合适不过的。 数控铣床具有以下几点特点： （ 1）可以加工出一般机床加工不出或者很难加工出来的零件； （ 2）能够加工在装夹定位后还需要进行多次工序的零件； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 （ 3）加工精度高、加工质量可靠、生产能力强。数控加工减少了工人的操作失误、减轻了工人的劳动强度。 （ 4）生产效率高。 数控铣床加工通常不使用专用夹具，在装拆工件时只要改变数控装置中有关于装拆工件时所用到的数据就行，使得生产周期短，提高了生产效率。再者， 数控铣床 还具备其他种类机床的功能，使得工序大幅度的提升，提高了生产效率。而且， 数控铣床 是通过无极变速来实现主轴的转速以及进给速度的，方便我们选择最适合加工的切削用量； （ 5）从切削原理上讲，数控铣床的切削方式不像车削那样能够进行持续切削，所以我们对刀具的要求比较高，要求具有良好耐磨性、刚度、硬度以及韧性。在某些 情况下还需要有良好的红硬性。 控铣床的组成 （ 1） 机床本身 柱、主轴箱、铣头等机械部件。 （ 2）数控系统 含各种电子元器件、监视器以及键盘等。 （ 3）伺服驱动 含主电机、进给伺服电机等。 （ 4）辅助装置 含液压和气动装置、冷却和润滑装置以及排屑装置等。 控铣床主传动系统的简介 数控铣床主传动系统与普通机床主传动系统相比，结构更加简单，这是由于数控铣床主轴电动机采用的是无级变速。不再需 要复杂的齿轮变速。 数控铣床对主传动的要求： （ 1）范围： 不同的数控机床对速度范围的要求也不经相同，用途比较广的机床，就要求主轴的速度范围大，而且还要求主轴转距大还要求高的主轴转速。 （ 2）热变形：主轴电动机、传动系统以及主轴组件都有着比较高的温度。所以我们要求降低温升，减少热变形来达到主传动系统的要求。 （ 3）旋转精度：是指主轴在低速轻载的情况下，所测量得到的轴向、径向值。 （ 4）运动精度：是指主轴在以工作转速回转时，所测量的以上两种的精度。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 数控机床的旋转精度及运动精度就比较高。 （ 5）主轴的静刚度：因 为数控机床的加工精度比普通机床高的多，而且主轴的工作转速也很高。主轴组件存在的一系列因素会对主轴的静刚度产生很大的影响。 （ 6）主轴的抗振性：与主轴静刚度的理由一样，都是因为主轴组件存在的一系列因素对其造成的影响。 （ 7）耐磨性：为了使主轴组件能够长时间保持精度要求，那么主轴组件就必须拥有足够的耐磨性。特别是摩擦比较大的部位就需要有足够的耐磨性，而且轴承处应保持良好的润滑效果。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 第二章 主轴箱总体方案设计 控铣床总体布局形式 式数控铣床的常用布局形式 主轴轴 线平行于水平面。适用于垂直水平面的各种加工，为了能够对工件侧面进行连续轮廓加工，我们就需要装配上万能数控转盘，这样就可以一次性加工工件的表面。我们经常通过添加数控转盘来完成四、五轴的加工。这样，工件在加工过程中，我们就可以通过数控转盘来改变位置，并进行各个方位的加工，这样卧式数控铣床在加工过程中比一般的机床优势明显大得多。 式数控铣床的常用布局形式 主轴轴线垂直于水平面。是最常用的布局形式之一，其应用范围最广，特别是以三轴联动铣床为主。其各坐标的控制方式有以下几种： （ 1） 工作台横向、纵向移动并且升降 ，而主轴采取不动的方式。适用于小型数控铣床。 （ 2） 工作台横向、纵向移动，而主轴采取升降的方式。适用于中型数控铣床。 （ 3） 龙门架移动式，其主轴可以实现在横向、纵向移动。一般用于大型的数控铣床。 传动的结构特点和传动方式 传动的结构特点 （ 1）回转速度高，功率比较大，适用于切削功率大以及切削速度高的场合，加工效率比较高。 （ 2）因为主轴能够实现无极变速，所以主轴的回转速度转变可靠，使得切削加工过程能在最佳状态下进行加工。 （ 3）主轴上一般都有设计刀具自动装卸功能，这样就可以快速实现刀具的自动 装卸，而且，主轴还需要设计定向停止装置以及排屑装置。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 动方式的分类及特点 （ 1） 二级以上变速的主传动系统 可以实现各类切削运动的转矩的输出，并且具有良好的调速能力。但是因为二级以上变速的主传动系统结构十分复杂，需要添加温度控制装置以及润滑装置，这样就导致了我们所需成本的提高，另外，在制造和维修过程中，也会存在较多的问题，解决起来比较困难。 （ 2） 一级变速器的主传动系统 现如今，数控机床大部分都通过带传动来实现机床的运动。因为带传动的结构相对其他传动方式更加简单，安装调试起来也比较方便，而且能够满足数控机床 所要达到的转速以及输出转矩的要求。这种传动方式可以降低数控机床工作时产生的振动与噪音，一般都用于要求转矩较低的主轴。 （ 3） 调速电动机直接驱动的主传动系统 相比于其他两种传动方式，调速电动机直接驱动的主传动系统的优点是：结构比较紧凑，使用范围较少，频率比较高。不过其转速的变化以及转矩的输出和普通电动机的特点完全相同，所以一般不使用这种传动方式。 控铣床的导轨主传动导轨类型及确定 轨的技术要求 数控铣床对导轨的要求有以下几点方面： （ 1）导向精度高。导向精度是指机床导轨在运动过程中产生的 直线度或者圆度。在加工过程中，不管是在运动还是空载，导轨都必须有着足够的导向精度，这是最基本的要求。 （ 2）精度保持性好。精度保持性是指导轨在运动过程中能否长时间保证其一开始的精度。导轨的磨损是导致精度保持性降低的主要因素，另外，导轨的结构以及支承件的材料也是影响精度保持性的因素之一。为了能够保证精度，我们应采取摩擦因素较小的导轨。 （ 3）足够的刚度。因为导轨会受到各个运动部件带来的外力，如果导轨受买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 运动部件带来的外力后变形过于大，就会降低了导轨的导向精度，使得导轨的工作条件恶劣，不便于零件的加工 。导轨的刚度主要取决于导轨的类型选择、结构尺寸的大小等。 （ 4）良好的摩擦特性。为了保证数控铣床的精度，数控铣床导轨的摩擦因素要经可能的小，这样就可以减少工件的摩擦以及导轨产生的变形，在运动时能够实现平稳、低速无爬行的状态。 轨的分类 （ 1） 按导轨的摩擦性能分为：滑动导轨、滚动导轨以及静压导轨。 1）滑动导轨。优点：结构较简单而且制造很方便，其刚度较好而且抗振能力强，是应用最广泛的一种导轨。我们一般对导轨进行淬火以及磨削加工，这样就可以提高导轨的耐磨性以及精度要求。滑动导轨有三角形、矩形、燕尾形以 及圆形等类型。 2）滚动导轨。优点：摩擦因数小，能够实现平稳、低速无爬行，精度要求较高而且精度保持性好，其寿命比较长。缺点：抗振性比较差而且对于其保护的要求比较高。 3）液压导轨。静压导轨是机床使用最多的一种。其摩擦因数最小并且功率最小。而且其精度保持性好，寿命比较长。能够保持平稳，无爬行的状态。 （ 2） 按导轨的运动性质分：主运动导轨、进给运动导以及移置导轨。 （ 3） 按导轨的受力情况分：开式导轨和闭式导轨。 本设计采用的是矩形式的滑动导轨。利用压板压紧导轨与箱体，用螺钉及刹铁调整间隙。如图 2 图 2动导轨的结构形式 1 2 3 4买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 控铣床主传动系统的配置方式及电机选取 传动系统的配置方式 （ 1） 带有变速齿轮的主传动 适用于大中型数控机床。其传动方式是将几对齿轮进行降速，使其能够进行变速来保证在低速运行时能够拥有足够大的扭矩来满足主轴输出扭矩的要求。 （ 2）通过带传动的主传动 适用于中小型数控机床。其传动方式可以降低传动时产生的振动和噪音 ，但是其只适用于主轴输出扭矩要求较低的场合。 （ 3）由调速电动机直接驱动的主传动 其传动方式结构简单，主轴部件的刚度较高。但是主轴输出扭矩较低，电动机运动时产生的热量会影响主轴的精度要求。调速电动机的驱动系统速度精度高、刚度高，转距高以及恒功率运动范围广。 机型号的选取 电动机型号的选取直接影响着机床的结构及寿命，选取时要考虑机床的功能及结构设计等方面，然后选取合适的电机型号 13。 根据设计要求，主电机功率 定转速为 1500r/定转矩为 5 0 （ 2 图 2出功率和扭矩图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 选取型号为 图 2主轴电动机 1 带参数的计算 本次设计选用 V 带传动。 V 带传动的运动原理是依靠带与带轮之间的摩擦力进 行传递运动和动力的。 V 带传动的摩擦力比较大，适用于传递功率较大的场合。 动平稳，是带传动中应用最广泛的传动之一。 实现过载保护，具有缓冲吸振能力，运行时平稳无噪音，适用于距离较远传动并且制造安装精度要求不高 。缺点：存在弹性滑动，使得传动比不恒定。结构尺寸较大、不紧凑，容易打滑，使得带的寿命较短。 参数计算： （ 1） 计算功率： （ 2 （ 2） 小带轮直径： 00801 ，取 80 （ 2 （ 3） 大带轮直径： 1 7)1(12 ，取 112 （ 2 （ 4） 带速： 0 060 （ 2 满足 )/3025(/5m a x 要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 （ 5）初定轴间距： )( ）（，即 a，0 （ 6） 基准长度： )(2220122100 （ 2 基准长度10 （ 7） 实际中心距： 32 00 （ 2 实际中心距取 204 （ 8）安装时最小轴间距： 6 90 1 （ 2 张紧或调整最大轴间距： 8 a x （ 2 （ 9）小带轮包角： 2 a 2 满足要求。 （ 10）带的根数： 2)( 11 2P 带传递额定功率，取 P i 的额定功率增量，取 K m m （ 11）带的张紧力： ）（ （ 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 （ 12）作用在轴上的力： r 11832s （ 2 以上公式都由机械零件设计手册提供。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 第三章 主轴组件的设计 主轴组件的基本要求 （ 1） 旋转精度：是指主轴前端定位面的径向、轴向和端面的跳动值。 （ 2） 刚度：是指主轴组件在 受外部力量的作用时，抵抗其所受到的变形的能力。为了能够降低主轴所受到的变形，我们就需要提高主轴组件的刚度。如果主轴组件的刚度不够高的话，那么在外力的作用下，主轴就会受到严重的变形，这样，不仅降低了工件的 加工质量，而且还会使磨损速度变快从而降低主轴的精度。 （ 3） 抗振性：是指主轴组件在受到振动时还能保持平稳运转的能力。 （ 4） 温升和热变形：主轴组件在工作时会因为产生的摩擦以及损耗等因素而形成温升。而热变形是由于温升使得主轴组件的形状以及位置发生了改变。如果 温升过高就是产生很严重的后果，主轴组件会因为温度过高而发生严重的变形，那么机床上的其他部件的位置就会随着主轴组件的变形而发生改变，严重影响了工件的加工精度。还有，轴承也会因为温度过高，其间隙大小也会发生改变，而且其润滑方式也会不合适，影响了轴承精度。 （ 5） 耐磨性：是指能够 长时间保证其一开始精度的能力。 主轴组件要求有足够的耐磨性，不然无法长时间保持所需要达到的精度要求。为了能够提高主轴组件的耐磨性，我们应该在主轴上容易磨损的部位进行淬硬处理或者进行氮化处理。主轴轴承还应具有良好的润滑效果，这样可以提高轴承的耐磨性。 轴的功用及结构设计 轴的功用 主轴是数控铣床组成部分的重中之重，它的选择直接影响到铣床的精度要求。主轴部件在受外力作用时，很容易产生严重的变形，降低了工件加工精度要求以及零件的表面质量。我们在选择主轴时必须考虑主轴的刚度、变形、噪音等性能，特 别是主轴部件的变形。带传动在主轴传动中运用最多的一种传动方式，是依靠带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力的，带传动的传动方式买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 具有结构简单、传动效率高的特点。 轴的结构设计 本次设计采用是“背对背”式的角接触球轴承。此类角接触球轴承可以承受径向和轴向载荷，但是在承受径向载荷同时会引起轴承内部的轴向力，所以在选择轴承时就需要成对使用，轴承配置方式的有“背对背”、“面对面”、“串联”和“多联”等配置方式，我们需要通过轴承预紧来提高主轴的刚度。 主轴主要参数的确定 主轴参数的确 定 （ 1）主轴直径 如果选择很大的主轴直径，那么轴承的尺寸以及轴上其他零件的尺寸也会相应变大，但是这样主轴的刚度会很高 12。而且主轴直径越大，轴承的直径也会越大，如果前、后轴承直径相差不大，那么主轴的刚度会变高，其性能也会变好。根据主轴鼻端尺寸是 定前轴承处直径为 75轴承处直径为 60 （ 2）主轴内孔直径 主轴的内孔用来放置刀具夹紧装置。主轴内孔直径越大，那么主轴部件的重量也会越轻。主轴刚度的大小会直接影响到主轴内孔直径的大小。根据设计要求，由于主轴是空心转轴，因此根据设计， 取 2， 0872mm，75805 图 3轴结构 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 主轴强度校核 主轴的疲劳强度安全系数校核计算： s= s （ 3 s _许用安全系数； s= 1 1 （ 3 1-=2701- =155k=k= = =m=， )1(32 43 ， )1(16 43 3 所以 s=22 s=所以主轴设计符合要求。 以上公式都是由机械零件设计手册提供。 轴材料的选择及热处理 本次设计选择的主轴材料为 20且经过渗碳淬火处理至其有着很高的表面硬度、冲击韧性以及心部强度，热处理变形比20 22 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 第四章 主轴轴承的选择 承的选择及寿命计算 轴承的功用 及特点 （ 1） 深沟球轴承 该类轴承承载的载荷性质可以是径向载荷也可以是轴向载荷，使用还是非常广泛的，主要用在高速，承受双向载荷的场合 9。 （ 2） 角接触球轴承 这类轴承的载荷性质也可以是径向或者轴向载荷，它角接触角度的大小，可以影响其承载能力和转速，在机床上运用的极为广泛。 （ 3） 调心球轴承 这类轴承一般用于自动调节回转轴的回转跳动，使回转轴减少或者消除跳动。 （ 4） 圆柱滚子轴承 这类轴承适用于承载大载荷时使用，因为其滚子结构，所以注定了它存在较高的能量损失，较易磨损。 （ 5） 圆锥滚子轴承 这类轴承适用于承载大载荷时使用，因为其滚子结 构，所以只能承载单向载荷并注定了它存在较高的能量损失，较易磨损。但是如果成对使用，则可以承载双向载荷。 （ 6） 调心滚子轴承 这类轴承一般用于自动调节回转轴的回转跳动，使回转轴减少或者消除跳动，并可承载大载荷。 （ 7） 推力球轴承 这类轴承只能承载轴向力，一般只用于不受径向力的场合。 主轴轴承配置方式 轴承的选择原则一般分为：要考虑载荷性质；考虑精度要求；考虑转速要求；考虑配合轴的要求。本数控铣床主轴箱的轴承选定为角接触球轴承，选用买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 该轴承的主要原因在于数控铣床加工时会收到轴向和径向双向受力，只要预紧得当，成对 使用，轴承就会获得高的精度和高的刚度 11。 这里选定角接触球轴承型号： 前轴承型号： 75)/轴承型号： 60)/典型结构如图 4 图 4接触球轴承的安装方式 图中（ a）为单个角接触球轴承，并不能承受太大的载荷。如果要增加承载能力，就得成对使用。图中（ b）为背对背式，其双向载荷承载能力都不错，还能使主轴运转得很平稳。图中（ C）为面对面式，其双向载荷承载能力也都不错，还能提高主轴回转运动精度。图中（ d）为串联式，其主要用于承载大轴向载荷的场合。图中（ e）为背对背串联式，它兼容了串联式和背对背式的优点，它的刚性及运动平稳性都很高，在各种机床上都得到广泛的应用。不过，在这次主轴箱设计中选择两对背对背式的角接触球轴承。 图 4列背对背角接触球轴承 主