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机床主轴设计及相关技术研究【含8张CAD图+说明书1万字28页,开题报告文献综述】

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数控铣床主轴.dwg
数控铣床主轴冷却盖.dwg
数控铣床主轴前轴承盖.dwg
数控铣床主轴后轴承盖.dwg
数控铣床主轴大外套.dwg
数控铣床主轴大套.dwg
数控铣床主轴密封盖.dwg
数控铣床主轴装配图.dwg
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机床 主轴 设计 相关 相干 技术研究 cad 说明书 仿单 28 开题 报告 讲演 呈文 文献 综述
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!【包含文件如下】【机械设计类】CAD图纸+word设计说明书.doc[10000字,28页]【需要咨询购买全套设计请加QQ97666224】.bat

数控铣床主轴.dwg

数控铣床主轴冷却盖.dwg

数控铣床主轴前轴承盖.dwg

数控铣床主轴后轴承盖.dwg

数控铣床主轴大外套.dwg

数控铣床主轴大套.dwg

数控铣床主轴密封盖.dwg

数控铣床主轴装配图.dwg

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 机床主轴设计及相关技术研究

                                                        

摘要:随着我们的机械加工的不断发展,对于我们的加工零件的要求也在不断的变化和提高,在如今的加工设备中,有用到很多的铣床设备,数控铣床就是比较新式的加工设备,能够实现对我们的各种零部件进行各个工序的铣削加工,加工的精度比较高,生产的效率也高,尤其是对一些形状和结构尺寸比较特殊的工件,能够满足各个部位的精准加工工序,可以满足加工企业的各种要求。

本次我们设计的是数控铣床的主轴结构,是我们数控铣床的关键的零部件,也是我们加工设备的最主要核心部件,主轴的前端部分是跟我们的夹具结构直接连接的部分,带动我们的被夹持的工件进行高速旋转运动的,本次的主轴的工作时候的转速达到8000r/min,输出的功率达到5KW,此主轴结构能够使用40把不同的刀具。主轴的性能和质量的好坏直接会对我们加工的零件产生影响,因此我们对于主轴的设计,必须要求能够有好的强度和韧性,这样才能保证我们的铣床设备有着比较好的加工切削性能,满足我们对于工件的加工的需求。如今市面上的用的主轴结构种类较多,我们对于主轴结构的设计,可以在现有的主轴的基础上,更加注重去考虑工艺方面的完善,选择一个合理又比较经济的传动的方案,并对我们选用的相关的零部件进行计算和相应的校核,最后画出我们结构的装配图跟零件图。运用我们所学的机械传动的知识跟基础原理,完成毕业设计的任务,也能提高我们的动手操作的能力。

    关键词:数控铣床;主轴;设计计算


Machine tool spindle design and related technology research


  Abstract:With the continuous development of our machine, for the requirements of the processing parts also in constant change and improve, in today's processing equipment, useful to a lot of milling machine, CNC milling machine is a relatively new processing equipment to achieve various processes of milling to all parts of our, relatively high precision machining, production efficiency is high, especially for some of the shape, size and structure of special workpiece, can meet the needs of the various parts of the high precision machining process, and can satisfy the requirement of processing enterprises of all.

This we design is CNC milling machine spindle structure, is the key to our numerical control milling machine parts, is also our processing equipment the main core components, part of the front end of the spindle is with our fixture structure directly connected, driven by our by clamping the workpiece high-speed rotation movement, achieve the working time of the spindle 8000r / min speed and power output to 5kW, the spindle structure to 40 different tools to use. Spindle performance and quality is good or bad will directly influence to our processing of parts, so we for the design of the spindle must request to note Oh ah good strength and toughness, so as to ensure our milling equipment has a good cutting performance and satisfy our demand for machining the workpiece. Now on the market with the spindle structure of many kinds, we design for the main structure of can on the basis of existing spindle, pay more attention to to consider the improvement of process, select a reasonable and economical transmission scheme, and the checking calculation and corresponding to our selection of related parts, and finally draw the assembly drawing and parts drawing. Using the knowledge of the mechanical transmission and the basic principles, the completion of the task of graduation design, but also to improve the ability of our hands.


  Key words: CNC milling machine ; principal axis ; design calculation



目    录


摘   要

Abstract

目   录

1 绪 论 1

2 数控铣床主轴的介绍 3

2.1 电主轴的工作原理 3

2.2 电主轴的特征 3

3 电主轴结构设计 5

3.1 电主轴结构图原理 5

3.2主轴伺服驱动器的选择 5

3.3 主轴的转子和定子的设计 5

3.4 轴承的选择 7

3.5  冷却系统的设计 8

3.5.1 热源的主要构成 8

3.5.2 主轴传动的热平衡计算 8

4 主轴的设计 10

4.1主轴的主要结构参数 10

4.1.1 前端悬伸量 10

4.1.2主支承间的跨距 10

4.1.3构造 10

4.1.4材料和热处理 10

4.1.5主轴的轴径 11

4.2 轴的强度校核计算 12

4.3 轴的刚度校核计算 15

5 轴承的校核 17

5.1 角接触球轴承的校核 17

5.2 深沟球轴承的校核 18

总结 20

参考文献: 21

致 谢 22


内容简介:
毕 业 设 计 开 题 报 告 1结合毕业设计课题情况,根据所查阅的文献资料,撰写 2000 字左右的文献综述: 文 献 综 述 内外机床主轴研究现状 ( 1)国内研究现状 目前国内研究高速电主轴的科研机构有我国河南省洛阳轴承研究所 ,他们能自行研究开发电主轴 ,其 ;广州钜联高速电主轴有限公司研发的大功率静压轴承电主轴曾获得日内瓦国际专利技术博览会金奖 ;广东工业大学高速加工和机床研究所也开发了数控铣床高速电主轴。其主要技术指标为 :电 主轴的额定功率是 最高转速为 180 0 0r/在额定转速 5 0 0r/产生最大输出转矩为 85我国的安阳市 ,有一家中外合资的电主轴生产厂家 安阳莱必泰机械有限公司 ,它拥有先进的电主轴、机床主轴设计和制造技术。该公司研制生产的加工中心电主轴 ,采用先进技术 ,配有矢量闭环控制系统 ,能对主轴实行恒功率调速 ,准停制动。功率为 2 5恒功率段 15 0 0 12 0 0 0r/用进口高速精密轴承 ,旋转件经高精度平衡。该系列产品 具有高精度、高刚度、高速度、低噪声、低振动、低温升等优点 ,系 99 国家火炬计划项目。 ( 2)国外研究现状 国外高速电主轴技术由于研究较早 ,技术水平也处于领先地位 ,电主轴已越来越多地应用到工业制造业中。著名的有瑞士的 司、 司、德 国的 司、司、 司、意大利 司、 司及美国 司、日本 司和 司等 ,它们的技术水平代表了这个领域的世界先进水平。 这些公司生产的电主轴较之国内生产的有以下 几个特点 :功率大、转速高。采用高速、高刚度轴承。国外高速精密主轴上采用高速、高刚度轴承 ,主要有陶瓷轴承和液体动静压轴承 ,特殊场合采用空气润滑轴承和磁悬浮轴承。精密加工与精密装配工艺水平高。配套控制系统水平高。这些控制系统包括转子自动平衡系统、轴承油气润滑与精密控制系统、定转子冷却温度精密控制系统、主轴变形温度补偿精密控制系统等。并在此基础之上 ,这些外国厂家如美国、日本、德国、意大利和瑞士等工业发达国家已生产了多种商品化高速机床。如瑞士米克朗公司 ,就是世界上著名的精密机床制造商。 它生产的机床配 备最高达 6 0 0 0 0r/高速电主轴 ,可以满足不同的切削要求 ,所有的电主轴均装有恒温冷却水套对主轴电机和轴承进行冷却 ,并通过高压油雾对复合陶瓷轴承进行润滑。所有的电主轴均采用矢量控制技术 ,可以在低转速时输出大扭矩。 国产电主轴和国外产品相比较 ,无论是性能、品种和质量都有较大差距 ,国产电主轴产品和国外的相比较 ,主要存在以下差距 :(1)国外电主轴低速段的输出扭矩最大可达 30 0而我国目前仅在 10 0内。 (2 )在高转速方面 ,国外用于加工中心的电主轴转速已达 75 0 0 0r/我国则多在 15 0 0 0r/内。 (3)电主轴的轴承润滑 ,国外普遍采用油气润滑 ,而我国仍用油脂润滑。 (4 )其他配套技术也有较大差距 ,如主轴电机矢量控制、交流伺服控制技术、精确定向技术、快速启动、停止等。 (5 )在产品的品种、规格、数量和制造规模等方面 ,国产电主轴仍然处于小量研发试制阶段 ,没有形成系列化、专业化 ,远不能满足国内数控机床和加工中心发展的需求。所以目前国产的高转速、高精度数控机床和加工中心所用的电主轴 ,仍然主要从国外进口。 轴技术的发展趋势 1)继续向高速度、高刚度方向发展 由于高速切削和实际应用的需要,随着主轴轴承及其润滑技术、精密加工技术、精密动平衡技术、高速刀具及其接口技术等相关技术的发展,数控机床用电主轴高速化已成为目前发展的普遍趋势,如钻、铣用电主轴,瑞士 转速达到 140000r 国 司的 孔机电主轴 是达到了 250000r 工中心用电主轴,瑞士 高转速达到 42000r 大利 到了 75000r 电主轴的系统刚度方面, 由于轴承及其润滑技术的发展,电主轴的系统刚度越来越大,满足了数控机床高速、高效和精密加工发展的需要。 2) 向高速大功率、低速大转矩方向发展 根据实际使用的需要,多数数控机床需要同时能够满足低速粗加工时的重切削、高速切削时精加工的要求,因此,机床电主轴应该具备低速大转矩、高速大功率的性能。如意大利 士 国 制造商生产的加工中心用电主轴,低速段输出转矩到 200上的已经不是难事,德国 数控铣床和车床用电主轴的最大扭矩更是达到了 630N m;在高速段大功率方 面,一般在 50主轴的最大输出功率为 50士 主轴的最大功率更是达到 651),用于 航空器制造和模具加工;更有电主轴功率达到 80报道。 3) 进一步向高精度、高可靠性和延长工作寿命方向发展 用户对数控机床的精度和使用可靠性提出了越来越高的要求,作为数控机床核心功能部件之一的电主轴,要求其本身的精度和可靠性随之越来越高。内、轴向定位精度 下。同时,由于采用了特殊的精密主轴轴承、先进的润滑方法以及特殊 的预负荷施加方式,电主轴的寿命相应得到了延长,其使用可靠性越来越高。 电主轴还加装了加速度传感器,降低轴承振动加速度水平,为了监视和限制轴承上的振动,安装了振动监测模块,以延长电主轴工作寿命。 4) 快速启动、停止响应速度加快 为缩短辅助时间,提高效率,要求数控机床电主轴的启、停时间越短越好,因此需要很高的启动和停机加 (减 )速度。目前,国外机床电主轴的启、停加速度可达到 上,全速启、停时间在 内。 5) 轴承及其预加载荷方式、润滑方式多样化 除了常规的钢制滚动轴承外,近年来陶瓷球混合 轴承越来越得到广泛的应用,润滑方式有油脂、油雾、油气等,尤其是油气润滑方法 (又 由于具有适应高速、环保节能的特点,得到越来越广泛的推广和应用;滚动轴承的预负荷施加方式除了刚性预负荷 (又称定位预负荷 )、弹性预负荷 (又称定压预负荷 )之外,又发展了一种智能预负荷方式,即利用液压油缸对轴承施加预负荷,并且可以根据主轴的转速、负载等具体工况控制预负荷的大小,使轴承的支承性能更加优良。在非接触形式轴承支承的电主轴方面,如磁浮轴承、气浮轴承电主轴 (瑞士 )、液浮轴承电主轴 (美国 )等已经有系列商品供应市场。 6)向多功能、智能化方向发展 在多功能方面,有角向停机精确定位 (准停 )、 C 轴传动、换刀中空吹气、中空通冷却液、轴端气体密封、低速转矩放大、轴向定位精密补偿、换刀自动动平衡技术等。在智能化方面,主要表现在各种安全保护和故障监测诊断措施,如换刀联锁保护、轴承温度监控、电机过载和过热保护、松刀时轴承卸荷保护、主轴振动信号监测和故障异常诊断、轴向位置变化自动补偿、砂轮修整过程信号监测和自动控制、刀具磨损和损坏信号监控等,如 主轴安装有诊断模块,维修人员可通过红外 接口读取数据,识别过载,统计电主轴工作寿命。 参考文献 1郑修本 机械工业出版社 ,2012,03 2韩秋实 北京 :机械工业出版社 ,2010 3 谷玉芳 D2012. 4秦大同 现代机械设计手册(第 1 卷) 2011,03 5孙开元 常见机构设计及应用图例 2010,07 6凌云 机械设计实用机构运动仿真图解 2014,01 7杨雪宝 西北工业大学出版社 ,2010. 8 李国斌 机械工业出版社出版 ,2010 9辛文彤 文版从入门到精通 2012,01 10詹迪维 级应用教程( 2012 中文版) 2012,03 11 吕建法 ,闫兵 ,王文芝 J 2012(12). 12 任小星 镗铣床主轴夹紧装置的改造 J2016(02). 13 刘超峰 ,张功学 ,张淳 ,陈英 速立式加工中心主轴箱灵敏度分析 J2010(10). 14 张霄 的固定联接及其结构方案设计 D015. 15 张乐平 D014. 16 陆畅 D014. 17 梁东旭 D2013. 18 韩君 D. 河北农业大学 2012 毕 业 设 计 开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径): 究或解决的问题 ( 1) 通过对自己所查找的相关资料,了解掌握铣床主轴的基本知识。 ( 2)熟悉铣床主轴单元的关键技术,掌握其相关知识及选型、应用、设计方法等。 ( 3)学会 计软件,完成相应的工程图设计。 ( 4) 编写说明书。 采用的设计方案 ( 1)本次设计拟采用数控铣床的电主轴 ,其结构如图所示: 图 1 数控铣床主轴结构图 ( 2)主轴伺服驱动器的选择:由于本次设计要求主轴工作转速达 8000r/出功率达 5采用深圳步科的伺服驱动器。 具体的相关的技术参数如下:控制器等级,75速范围, 0r/15000r/级电机); 0r/30000r/级电机);本次的电机的主功率为 5速 8000r/ ( 3)确定主轴的主要结构参数:确定主轴的轴径、主轴前端悬伸量和主轴主要支承间的跨距。 ( 4)利用 件绘制工程图。 采用的研究思路和手段 初步拟采用理论分析和结构设计相结合的研究方法。针对铣床主轴单元设计主要采取以下方法: 收集国内外相关研究资料,对其进行详细分析并总结各自方案的优缺点;通过对比国内外研究情况,提出自 己的看法,拥有自己的创新点。 通过对机构进行总体分析并详细设计,初步确定本设计的研究思路。 总结自己的思路,并与指导老师、同学们进行交流,最终确保本毕业设计思路的正确性和可行性。 在做毕业设计的过程中,如果遇到疑问或问题,及时与老师沟通交流;最终完成铣床主轴变速箱设计。 撰写毕业设计说明书,准备答辩。 进度安排: 2 月 29 日 3 日:查阅资料 3 月 4 日 21 日 :撰写开题报告 3 月 22 日 18 日:确定优化方案 5 月 19 日 1 日: 完成毕业论文初稿 6 月 2 日 6 月
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