【溫馨提示】壓縮包內(nèi)含CAD圖有下方大圖片預(yù)覽，下拉即可直觀呈現(xiàn)眼前查看、盡收眼底縱觀。打包內(nèi)容里dwg后綴的文件為CAD圖，可編輯，無水印，高清圖，壓縮包內(nèi)文檔可直接點開預(yù)覽，需要原稿請自助充值下載，所見才能所得，請見壓縮包內(nèi)的文件及下方預(yù)覽，請細心查看有疑問可以咨詢QQ：11970985或197216396
第一章 數(shù)控機床產(chǎn)生及發(fā)展趨勢
1.1課題的意義
裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟時代的區(qū)別，在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生活的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控又是當今先進制造技術(shù)和裝備最核心和技術(shù)。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造業(yè)能力和水平，提高對動態(tài)多變市場和適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。總之，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的。
1.2 數(shù)控機床產(chǎn)生背景
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人們對機械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來越高的要求，而機械加工過程的自動化是實現(xiàn)上述要求的有效途徑。
從工業(yè)化革命以來，人們實現(xiàn)機械加工自動化的主要手段有：
1.自動機床。
2.組合機床。
3.專用自動生產(chǎn)線。
這些設(shè)備的使用大大提高了機械加工自動化的程度，提高了勞動生產(chǎn)率，促進了制造業(yè)的發(fā)展。但它也存在固有的缺點，如：
1.初始投資大。
2.準備周期長。
3.柔性差。
因此，上述方法僅適用于批量較大的零件生產(chǎn)。然而，隨著市場競爭的日趨激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期縮短，小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)所占的比重越來越大，約占總加工量的80％以上。在航空、航天、重型機床以及國防工業(yè)部門尤為突出。因此，迫切需要一種精度高，柔性好的加工設(shè)備來滿足上述需求，這是機床數(shù)控技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展的內(nèi)在動力。另一方面，電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展則為NC 機床的發(fā)展提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。NC技術(shù)正是在這種背景下誕生和發(fā)展起來的，它極其有效地滿足了上述要求，為小批量、精密復(fù)雜的零件生產(chǎn)提供了自動化加工手段。
任何事物都有其特點與發(fā)展條件，人們掌握後才能加速其發(fā)展。數(shù)控機床的發(fā)展條件：
它是機、電、液、氣、光多學(xué)科各種高科技的綜合性組合，特別是以電子、計算機等現(xiàn)代先進技術(shù)為基石，必須具有鞏固的技術(shù)基礎(chǔ)，互相配套，缺一不可。如不齊備，則數(shù)控機床難以順利發(fā)展；
數(shù)控機床是由主機、各種元部件(功能部件)和數(shù)控系統(tǒng)三大部分組成，還需先進的自動化刀具配合，才能實現(xiàn)加工，各個環(huán)節(jié)在技術(shù)上、質(zhì)量上必須切實過關(guān)，確保工作可靠、穩(wěn)定，才能保數(shù)控機床工作的精度、效率和自動化，否則，難以在生產(chǎn)實際中使用;
它是社會需求、科技水平和人員素質(zhì)三者的結(jié)合，缺一不成。如果人員素質(zhì)差、科技水平達不到，則難以滿足社會需求。人是一切活動的主體，需要各種精通業(yè)務(wù)的專家、人才和熟練技術(shù)工人，互相配合，共同完成。否則，數(shù)控機床難以順利發(fā)展。
1.3數(shù)控機床的發(fā)展趨勢
1〕高速加工技術(shù)發(fā)展迅速
高速加工技術(shù)發(fā)展迅速，在高檔數(shù)控機床中得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用新的機床運動學(xué)理論和先進的驅(qū)動技術(shù)，優(yōu)化機床結(jié)構(gòu)，采用高性能功能部件，移動部件輕量化，減少運動慣性。在刀具材料和結(jié)構(gòu)的支持下，從單一的刀具切削高速加工，發(fā)展到機床加工全面高速化，如數(shù)控機床主軸的轉(zhuǎn)速從每分鐘幾千轉(zhuǎn)發(fā)展到幾萬轉(zhuǎn)、幾十萬轉(zhuǎn)；快速移動速度從每分鐘十幾米發(fā)展到幾十米和超過百米；換刀時間從十幾秒下降到10秒、3秒、1秒以下，換刀速度加快了幾倍到十幾倍。應(yīng)用高速加工技術(shù)達到縮短切削時間和輔助時間，從而實現(xiàn)加工制造的高質(zhì)量和高效率。
2〕精密加工技術(shù)有所突破
通過機床結(jié)構(gòu)優(yōu)化、制造和裝配的精化，數(shù)控系統(tǒng)和伺服控制的精密化，高精度功能部件的采用和溫度、振動誤差補償技術(shù)的應(yīng)用等，從而提高機床加工的幾何精度、運動精度，減少形位誤差、表面粗糙度。加工精度平均每8年提高1倍，從1950年至2000年50年內(nèi)提升100倍。目前，精密數(shù)控機床的重復(fù)定位精度可以達到1μm，進入亞微米超精加工時代。
3〕技術(shù)集成和技術(shù)復(fù)合趨勢明顯
技術(shù)集成和技術(shù)復(fù)合是數(shù)控機床技術(shù)最活躍的發(fā)展趨勢之一，如工序復(fù)合型——車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工技術(shù)復(fù)合，跨加工類別技術(shù)復(fù)合——金切與激光、沖壓與激光、金屬燒結(jié)與鏡面切削復(fù)合等，目前已由機加工復(fù)合發(fā)展到非機加工復(fù)合，進而發(fā)展到零件制造和管理信息及應(yīng)用軟件的兼容，目的在于實現(xiàn)復(fù)雜形狀零件的全部加工及生產(chǎn)過程集約化管理。技術(shù)集成和復(fù)合形成了新一類機床——復(fù)合加工機床，并呈現(xiàn)出復(fù)合機床多樣性的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)。
4〕數(shù)字化控制技術(shù)進入了智能化的新階段
數(shù)字化控制技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三個階段:數(shù)字化控制技術(shù)對機床單機控制；集合生產(chǎn)管理信息形成生產(chǎn)過程自動控制；生產(chǎn)過程遠程控制，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和無人化工廠的智能化新階段。智能化指工作過程智能化，利用計算機、信息、網(wǎng)絡(luò)等智能化技術(shù)有機結(jié)合，對數(shù)控機床加工過程實行智能監(jiān)控和人工智能自動編程等。加工過程智能監(jiān)控可以實現(xiàn)工件裝卡定位自動找正，刀具直徑和長度誤差測量，加工過程刀具磨損和破損診斷、零件裝卸物流監(jiān)控，自動進行補償、調(diào)整、自動更換刀具等，智能監(jiān)控系統(tǒng)對機床的機械、電氣、液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障自動診斷、報警、故障顯示等，直至停機處理。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，遠程故障診斷專家智能系統(tǒng)開始應(yīng)用。數(shù)控系統(tǒng)具有在線技術(shù)后援和在線服務(wù)后援。人工智能自動編程系統(tǒng)能按機床加工要求對零件進行自動加工。在線服務(wù)可以根據(jù)用戶要求隨時接通INTERNET接受遠程服務(wù)。采用智能技術(shù)來實現(xiàn)與管理信息融合下的重構(gòu)優(yōu)化的智能決策、過程適應(yīng)控制、誤差補償智能控制、故障自診斷和智能維護等功能，大大提高成形和加工精度、提高制造效率。信息化技術(shù)在制造系統(tǒng)上的應(yīng)用，發(fā)展成柔性制造單元和智能網(wǎng)絡(luò)工廠，并進一步向制造系統(tǒng)可重組的方向發(fā)展。
5〕極端制造擴張新的技術(shù)領(lǐng)域
極端制造技術(shù)是指極大型、極微型、極精密型等極端條件下的制造技術(shù)。極端制造技術(shù)是數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展的重要方向。重點研究微納機電系統(tǒng)的制造技術(shù)，超精密制造、巨型系統(tǒng)制造等相關(guān)的數(shù)控制造技術(shù)、檢測技術(shù)及相關(guān)的數(shù)控機床研制，如微型、高精度、遠程控制手術(shù)機器人的制造技術(shù)和應(yīng)用；應(yīng)用于制造大型電站設(shè)備、大型艦船和航空航天設(shè)備的重型、超重型數(shù)控機床的研制；IT產(chǎn)業(yè)等高新技術(shù)的發(fā)展需要超精細加工和微納米級加工技術(shù)，研制適應(yīng)微小尺寸的微納米級加工新一代微型數(shù)控機床和特種加工機床；極端制造領(lǐng)域的復(fù)合機床的研制等。
6〕數(shù)控機床用于飛機零件的高速高效加工
新型高速加工技術(shù)和高速機床的出現(xiàn)，使切削速度得到更進一步的提高，同時應(yīng)用最新控制和優(yōu)化技術(shù)，機床精度提高，動態(tài)性能優(yōu)異，使得飛機零件的加工質(zhì)量和加工效率大大提高。高難度、高質(zhì)量飛機零件的加工需求一直是數(shù)控技術(shù)和新型數(shù)控機床發(fā)展的主要原動力，而新型數(shù)控加工技術(shù)及機床設(shè)備往往首先在飛機零件加工中得到實際應(yīng)用，飛機零件的加工制造與新型數(shù)控機床的發(fā)展相得益彰，互相促進。隨著技術(shù)的發(fā)展和進步，飛機零件的加工制造越來越多地依賴新型高速高效數(shù)控機床。新一代飛機，尤其是軍用飛機，需要具備更優(yōu)異的飛行和作戰(zhàn)性能，新技術(shù)不斷應(yīng)用，新材料、新結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)，復(fù)雜結(jié)構(gòu)、復(fù)雜型面、薄壁、整體結(jié)構(gòu)、大尺寸零件等難加工零件被更多地設(shè)計應(yīng)用；同時，新機研制周期明顯縮短，型號數(shù)量增多，每種型號的批量減少，這就對承擔大部分飛機零件數(shù)控加工任務(wù)的現(xiàn)代航空用數(shù)控機床提出了更高的要求。如何在要求的生產(chǎn)周期內(nèi)，提高加工生產(chǎn)效率，提高零件加工質(zhì)量，成為衡量飛機零件數(shù)控加工機床水平高低的重要因素，同時也成為各飛機工廠努力追求的目標之一。其中，提高加工生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期在目前顯得尤為緊迫和重要。飛機零件的主要特點是尺寸大（如長桁、大梁、壁板等），結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜（如具有各種形式的槽腔結(jié)構(gòu)、下陷、加強筋及凸緣，帶有變斜角、空間復(fù)雜曲面等），難加工材料多（如鈦合金等），材料去除率高（部分零件可達90%以上），尺寸及位置精度要求高，零件表面質(zhì)量要求高，零件品種規(guī)格多但批量較小等。如按常規(guī)加工方法進行加工，尤其是大型復(fù)雜整體結(jié)構(gòu)件（如機身整體框等）、薄壁件（要求變形?。┑入y加工零件，則工藝路線復(fù)雜，加工時間長，很難滿足周期要求。應(yīng)運而生的高速加工技術(shù)和高速高效加工機床顯著地提高了飛機零件的加工精度和加工效率，改善了零件表面質(zhì)量，本文重點論述提高飛機零件加工效率的高速加工技術(shù)和新型高速高效加工機床。高速加工技術(shù)，飛機零件多由鋁合金材料制成，為得到好的零件表面質(zhì)量，即使在常規(guī)機床上加工時，切削速度也要比加工其他金屬材料零件時高得多。新型高速加工技術(shù)和高速機床的出現(xiàn)，使切削速度得到更進一步的提高，同時應(yīng)用最新控制和優(yōu)化技術(shù)，機床精度提高，動態(tài)性能優(yōu)異，飛機零件的加工質(zhì)量和加工效率大大提高。
高速加工應(yīng)該以刀具所能達到的切削速度進行定義，對應(yīng)不同的加工材料有著不同的指標值。為簡單起見，在飛機零件加工中，通常將主軸轉(zhuǎn)速達到或高于10000r/min、進給速度達到或高于10m/min的大型機床稱為高速加工機床。目前，常見的高速機床主軸轉(zhuǎn)速可達20000～40000r/min（最高可達100000r/min以上），進給速度可達20～40m/min（最高可達80m/min）。
高速切削時，機床主軸高速旋轉(zhuǎn)，刀具的每齒進給量很小，相當于刀具變得異常鋒利，切削所產(chǎn)生的工件材料擠壓變形非常小，切削力得到有效減?。灰虻毒吲c工件摩擦、工件材料變形等產(chǎn)生的切削熱也大大減少，而且熱量的大部分會被切屑帶走，剛加工完的切削區(qū)域也不會有熱聚積，用手摸時會感覺到零件表面是涼的，因此，零件的加工變形小，表面質(zhì)量高；同時，機床的快速進給保證了單位時間內(nèi)的金屬切除率很高，所以，高速加工非常適合具有薄壁、整體等特征的飛機零件的高效加工；另外，隨著加工精度和零件表面光潔度的提高，由人工進行零件修整的后續(xù)工作量可有效減少甚至取消，減少了后續(xù)工序；而且，高速加工使得在一臺機床上完成飛機零件的粗加工、半精加工和精加工整個全過程變成可能，大大簡化了工藝路線，減少零件加工的輔助時間，縮短零件制造周期，因此，高速加工使得飛機零件加工過程發(fā)生了根本性的變化，是迄今為止所用到的提高飛機零件加工效率最有效的手段，實現(xiàn)這一變化的關(guān)鍵就是新型高速高效加工機床。
第二章 數(shù)控機床的組成及優(yōu)點
2.1數(shù)控機床的組成
數(shù)控機床是采用數(shù)控技術(shù)對工作臺運動和切削加工過程進行控制的機床，是典型的機電一體化產(chǎn)品，是數(shù)控技術(shù)的最典型應(yīng)用。
典型數(shù)控機床的組成如圖所示。由圖可知，數(shù)控機床主要由零件加工程序、輸入裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、輔助控制裝置、檢測反饋裝置、機床本體等七部分組成，其中數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、輔助控制裝置、檢測反饋裝置又合稱為數(shù)控系統(tǒng)。
實際上，零件加工程序并非數(shù)控機床的物理組成部分，但從邏輯上講，數(shù)控機床加工過程必須按數(shù)控加工程序的規(guī)定進行，數(shù)控加工程序是數(shù)控機床加工的一個重要環(huán)節(jié)，因此常將數(shù)控加工程序作為數(shù)控機床的一個組成部分。
1.輸入裝置
數(shù)控機床的零件加工程序是通過程序輸入裝置輸入數(shù)控機床的。輸入裝置與輸入方法有關(guān)。
（1）控制介質(zhì)輸入，所謂控制介質(zhì)就是零件加工程序存貯介質(zhì)即程序載體。通常程序載體有穿孔紙帶、磁帶、磁盤、光盤等，與之相應(yīng)的輸入裝置為光電紙帶閱讀機、錄音機、磁盤驅(qū)動器、光驅(qū)等。早期的數(shù)控機床常用穿孔紙帶存貯加工程序，即在特制的紙帶上穿孔，孔的不同位置的組合構(gòu)成不同的數(shù)字或數(shù)控代碼。通過光電紙帶閱讀機將紙帶上的零件加工程序轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的二進制代碼輸入數(shù)控裝置中的存貯器。雖然現(xiàn)在很多數(shù)控機床上仍附帶有紙帶閱讀機長磁帶錄機音機，但由于微型計算機的普遍使用期，穿孔紙帶和磁帶控制介質(zhì)的應(yīng)用已越來越少。
（2） 手工輸入，利用鍵盤輸入控制機床運動和刀具運動的指令。具體說有三種情況：
①手動數(shù)據(jù)輸入（Manual Data Input,MDI）,通過數(shù)控系統(tǒng)操作面板上的相應(yīng)按鍵，把數(shù)控程序指令逐條輸入存儲器中。這種方法一般只適用于一些較為簡短的程序。
②在數(shù)控顯示的程序編輯界面，通過數(shù)控系統(tǒng)操作面板上的相應(yīng)按鍵，輸入程序指令，存于內(nèi)存中。后面有關(guān)章節(jié)中的手工編程主要就是采用這種輸入方法。用這種方法還可以調(diào)出已存入的數(shù)控程序并對其進行編輯修改。
③在具有對話功能的數(shù)控裝置上，根據(jù)軟件的邏輯格式和顯示屏上的對話提示，選擇不同的菜單，輸入有關(guān)的數(shù)字和信息后，可自動生成控制程序存入內(nèi)存。這種方法雖然是手工輸入，但卻是自動編程。
（3）通訊方式輸入存儲器，從自動編程機上、計算機上或網(wǎng)絡(luò)上，將編制好的數(shù)控加工程序通過通信接口直接輸入數(shù)控裝置的存儲器。
2. 數(shù)控裝置，數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心部件，由硬件和軟件兩大部分組成。硬件包括通用I/O接口、CPU、存儲器、可編程序控制器（Programmable Logic Controller,PLC）及數(shù)字通信接口等。采用單微處理器的數(shù)控裝置硬件結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。軟件包括管理軟件和控制軟件。管理軟件用來管理零件程序的輸入、輸出，顯示零件程序、刀具位置、系統(tǒng)參數(shù)及報警，診斷數(shù)控裝置是否正常并檢查故障原因?？刂栖浖t完成譯碼、插補運算、刀具補償、位置控制等。數(shù)控裝置的主要功能為讀入數(shù)值并存儲、對程序進行譯碼及數(shù)據(jù)處理、插補運算、位置控制和I/O處理，產(chǎn)生控制指令控制機床各部件協(xié)調(diào)運動，按確定的順序和設(shè)定的條件完成零件加工程序。
輔助控制裝置是介于數(shù)控裝置和機床的機械與液壓部件之間的各種開關(guān)執(zhí)行電器的控制裝置。主要實現(xiàn)各種輔助功能控制，如機床的起停、換刀、冷卻液開關(guān)等控制，目前多由數(shù)控裝置內(nèi)置的可編程序控制器來實現(xiàn)。
3.伺服驅(qū)動裝置，伺服驅(qū)動系統(tǒng)由驅(qū)動裝置、執(zhí)行機構(gòu)及位置、速度檢測反饋裝置三個部分組成。伺服電機是伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，驅(qū)動裝置則是伺服電機的動力源。來自數(shù)控裝置的控制指令脈沖經(jīng)伺服驅(qū)動裝置進行功率放大，驅(qū)動伺服電機，進而通過機械傳動裝置帶動機床主軸、工作臺或刀架等機床運動部件運動，其輸入為電信號，輸出為機床的位移、速度和力。
4.機床本體，機床本體是實現(xiàn)切削加工的主體，對加工過程起支撐作用。數(shù)控機床的精度、精度保持性、剛性、抗振性、低速運動平穩(wěn)性、熱穩(wěn)定性等主要性能均取決于機床本體。數(shù)控機床的機械部件包括：主運動部件、進給運動執(zhí)行部件如工作臺、拖板及其傳動部件以及床身、立柱等支承部件，此外還有冷卻、潤滑、轉(zhuǎn)位和夾緊等輔助裝置。對于加工中心類的數(shù)控機床，還有存放刀具的刀庫、刀具交換裝置等部件。數(shù)控機床的機械部件的組成與普通機床相似，但傳動結(jié)構(gòu)要求更為簡單，在精度、剛度、抗振性等方面要求更高，而且其傳動和變速系統(tǒng)要便于實現(xiàn)自動控制。
2.2數(shù)控機床的工作原理
在數(shù)控機床上加工零件時，首先根據(jù)零件圖樣的要求，結(jié)合所采用的數(shù)控機床的功能、性能和特點，確定合理的加工工藝，編程相應(yīng)的數(shù)控加工程序，并采用適當?shù)姆绞綄⒊绦蜉斎氲綌?shù)控裝置。在數(shù)控機床加工過程中，數(shù)控裝置對數(shù)控加工程序進行編譯、運算和處理，輸出坐標控制指令到伺服驅(qū)動系統(tǒng)，順序邏輯控制指令到PLC，通過伺服驅(qū)動系統(tǒng)和PLC驅(qū)動機床刀架或工作臺按照數(shù)控加工程序規(guī)定的軌跡和工藝參數(shù)運動，從而加工出符合圖紙要求的零件。
2.3數(shù)控機床的優(yōu)點
數(shù)控機床比普通機床的優(yōu)勢在于：1.加工效率，節(jié)省加工時間。2.工作強度，工人編完程序后，加工首件合格后就可以去喝茶了。3.減少廢品數(shù)，只要首件合格后，在加工的零件一般都會合格。4.安全性高，工人距離加工設(shè)備距離越遠，出現(xiàn)事故的概率就越低。等等。最大的好處就是計算機控制,只需要做一些前期 準備,把程序員編制好的程序運行,就可自動加工成所需要的零件.而普通機床需要大量人工來做.
數(shù)控機床的優(yōu)點
1. 能完成復(fù)雜型面的零件加工.
2. 可以提高零件的加工精度,穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量,由于數(shù)控機床是按照預(yù)定的
程序自動加工的,加工過程不需要人工干預(yù),而且加工精度還可以利用軟件來進行校正和修補,因此可以獲得比機床本身精度還要高的加工精度和重復(fù) 精度.
3.可以提高生產(chǎn)率.一般一臺數(shù)控機床比普通機床可提高效率2-3倍.
4.可以一機多用,有的數(shù)控機床一次裝夾可完成多部位的加工,可以替代5-7
臺普通機床,并節(jié)省了廠房面積.
5.幾乎不需要專用的工裝卡具，減少了在制品,從而加速了流動資金的周轉(zhuǎn),
提高了經(jīng)濟效益.
6. 大大減輕了工人的勞動強度.
綜上所述,數(shù)控機床主要適合:
1.單件.中小批量生產(chǎn);
2.形狀比較復(fù)雜.精度要求較高的零件加工;
3.產(chǎn)品更新頻繁,生產(chǎn)周期要求短的加工.
4.新產(chǎn)品的試制..回轉(zhuǎn)鏈式刀庫等.現(xiàn)在國內(nèi)的生產(chǎn)廠家使用的刀庫以
臺灣生產(chǎn)的為主.刀庫的刀具數(shù)量不等,一般有12，16，20，24，30，40，60，100，120等刀具數(shù)量的刀庫.
5.輔助裝置:加工中心的輔助裝置有自動排屑器.恒溫油箱,液壓裝置.潤滑系統(tǒng).刀具測量系統(tǒng),冷卻裝置.冷卻裝置.防護系統(tǒng)等組成.加工中心的輔助裝置是根據(jù)每個生產(chǎn)廠家的不同而又不同的配置情況,一般情況下潤滑系統(tǒng),冷卻裝置和防護系統(tǒng)是標準附件.其他的為選擇附件,
第三章 數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)設(shè)計
3.1概述
主傳動系統(tǒng)是用來實現(xiàn)機床主運動的傳動系統(tǒng)，它應(yīng)具由一定的轉(zhuǎn)速（速度）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，不同的尺寸，不同的要求的工作，并能方便地實現(xiàn)運動的開停，變速，換向和制動等。
數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)主要包括電動機，傳動系統(tǒng)和主軸部件，與普通機床的主傳動系統(tǒng)相比，在結(jié)構(gòu)上比較簡單，這是因為變速變速功能全部或大部分由主軸電動機的無級調(diào)速來承擔，省去了復(fù)雜的齒輪變速機構(gòu)，有些只有二級或三級齒輪變速系統(tǒng)，用于擴大電動機無級調(diào)速的范圍。
3.1.1主傳動設(shè)計要求
一、數(shù)控機床主傳動的特點
數(shù)控機床與普通機床比較具有以下特點
1， 轉(zhuǎn)速高，功率大，它能使數(shù)控機床進行大功率切削和高速切削，實現(xiàn)高效率加工。
2， 主軸轉(zhuǎn)速變換可靠，并能自動無級變速，使切削工作始終在最佳狀態(tài)下進行。
3， 為實現(xiàn)刀具的快速或自動裝卸，主軸上還必須設(shè)計有刀具自動裝卸，主軸定向停止和主軸孔內(nèi)的切屑清除裝置。
二、對主軸傳動系統(tǒng)的要求
數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)除應(yīng)滿足普通機床主傳動要求外，還有如下要求。
1.具有更大的調(diào)速范圍并實現(xiàn)無級變速
2.具有較高的精度與剛度
3.良好的抗振性，熱穩(wěn)定性
3.1.2數(shù)控機床主軸的變速方式
機床主傳動系統(tǒng)一般分為有分級（有級）變速傳動和無級變速傳動兩種形式。分級（有級）變速傳動主要用于普通銑床或普通銑床數(shù)控化改造。無級變速傳動主要用于數(shù)控車床，故本次數(shù)控銑床床主傳動系統(tǒng)的傳動方式為無級變速傳動。
數(shù)控銑床的主傳動采用交、直流主軸調(diào)速電機帶動主軸實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動，電動機調(diào)速范圍大，并可實現(xiàn)無級變速。故本次數(shù)控銑床主傳動設(shè)計有以下A、B、C三個方案，如圖3-1所示。
圖3-1數(shù)控銑床主傳動設(shè)計比較圖
從圖中可以看出：A方案中主軸電動機與主軸通過聯(lián)軸器直接聯(lián)接，由電動機直接驅(qū)動主軸運動。這種方案可簡化主軸箱結(jié)構(gòu)，有效提高主軸的剛度，但主軸的功率及無級變速直接決定于主軸電機的性能，故其調(diào)速范圍有一定的局限。B方案主軸電機經(jīng)帶傳動定比傳動給主軸，采用定比傳動擴大了直接驅(qū)動的應(yīng)用范圍，在一定程度上滿足了主軸功率與轉(zhuǎn)矩的要求。但其變速范圍仍然與電動機的無級變速范圍相同。C方案采用主軸電機帶動齒輪對變速齒輪來驅(qū)動主軸。在此方案中，通過電機的無級變速，配合變速齒輪的變速可確保主軸所需要的功率及轉(zhuǎn)矩要求。目前，電機本身的調(diào)速范圍已達1：100—1：1000，所以變速齒輪的對數(shù)不會很多，其結(jié)構(gòu)也就不會很復(fù)雜。
通過對以上A、B、C三個方案的分析，結(jié)合本次設(shè)計的實際情況，本次設(shè)計的變速范圍是40—4000r/min，調(diào)速范圍比較大。如選A、B兩種方案的話，由上面的分析可知，勢必會造成主軸箱相對簡單，而主軸電機的功率將會選的很大才能滿足各種不同加工的需要。這樣不僅使電機的功率得不到充分利用，同時從結(jié)構(gòu)上來看很不協(xié)調(diào)。故本次主傳動系統(tǒng)的設(shè)計方案選方案C
3.2主傳動系統(tǒng)設(shè)計
3.2.1主傳動系統(tǒng)的參數(shù)
主傳動系統(tǒng)的主要參數(shù)有動力參數(shù)和運動參數(shù)。動力參數(shù)是指主運動驅(qū)動電機的功率，運動參數(shù)是指主運動的變速范圍。
(1) 主傳動功率P
由設(shè)計任務(wù)書可知：主切削功率為=4.5KW。查文獻[1] 頁可得主傳動功率P的計算公式為
==5.625
式中P————主傳動的功率
————切削功率
————主傳動鏈的總效率，這里取0.8
（2）計算變速范圍
由設(shè)計任務(wù)書可知主軸的最低轉(zhuǎn)速為=40 r/min,最高轉(zhuǎn)速為=4000r/min。查文獻[1] 頁可得變速范圍的計算公式為
===100 （r/min）
3.2.2 調(diào)速電動機的功率和轉(zhuǎn)矩特性
銑床主軸轉(zhuǎn)速不僅決定于切削速度而且還決定于工件的直徑，較低轉(zhuǎn)速多用于加工大直徑工件，這時要求的輸出扭矩增大了。因此車床主運動鏈的變速機構(gòu)，輸出扭矩與轉(zhuǎn)速成反比，基本上是恒功率的。車床主軸最低的幾級轉(zhuǎn)速常用于光整車削，車削大直徑螺紋、絞大孔、精鏜等，并不需要傳遞全部功率。機床所傳遞的功率或扭矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，稱為機床主軸的功率或扭矩特性。如圖3-2所示。主軸從最高轉(zhuǎn)速到某一轉(zhuǎn)速之間，主軸應(yīng)能傳遞運動源的全部功率。在這個區(qū)域內(nèi)主軸的最大輸出扭矩應(yīng)隨轉(zhuǎn)速的降低而加大。從以下直到最低轉(zhuǎn)速，這個區(qū)域內(nèi)的各級轉(zhuǎn)速并不需要傳遞全部功率。主軸的輸出扭矩不再隨轉(zhuǎn)速的降低而增大，而是保持時的扭矩不變。所能傳遞的功率，則隨轉(zhuǎn)速的降低而降低。主軸能傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速稱為主軸的計算轉(zhuǎn)速。機床主軸在整個變速范圍內(nèi)，以計算轉(zhuǎn)速為界，分為兩個區(qū)域：計算轉(zhuǎn)速及以上直到為恒功率區(qū)域I；計算轉(zhuǎn)速以下直到為恒扭矩區(qū)域II。
通過上面的分析，銑床主軸，從計算轉(zhuǎn)速至最高轉(zhuǎn)速為恒功率區(qū)，從計算轉(zhuǎn)速至最低轉(zhuǎn)速為恒扭矩區(qū)。恒功率變速范圍比恒扭矩范圍大2-4倍。直流并磁電機從額定轉(zhuǎn)速向上至最高轉(zhuǎn)速，是采用調(diào)節(jié)磁場電流（簡稱調(diào)磁）的辦法來調(diào)速的，屬恒功率調(diào)速；從額定轉(zhuǎn)速向下至最低轉(zhuǎn)速，是利用調(diào)節(jié)電樞電壓（簡稱調(diào)壓）的辦法來調(diào)速的，屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。
3.2.3 驅(qū)動電動機和主軸功率特性的匹配設(shè)計
在設(shè)計數(shù)控機床主傳動時，必須要考慮電動機與機床主軸功率特性匹配問題。
在設(shè)計分級變速箱時，考慮機床機構(gòu)復(fù)雜程度、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性要求等因素，變速箱公比的選取有下列三種情況。
1、 取變速箱的公比等于電動機的恒功率調(diào)速范圍，即=。功率特性圖是連續(xù)的，無缺口和無重合。
2、 取變速箱的公比小于電動機的恒功率調(diào)速范圍，即<。這時在主傳動系統(tǒng)功率特性圖上有小段重合，變速箱的變速級數(shù)將增多，使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。
3、 取變速箱的公比大于電動機的恒功率調(diào)速范圍，即>。這時變速機構(gòu)簡化了，但存在恒功率變速段不連續(xù)，中間有恒轉(zhuǎn)矩過渡，這樣電機的利用率得不到充分的利用。
故本設(shè)計取第一種情況=計算。
1）中型銑床主軸的計算轉(zhuǎn)速為
159.24 r/min
式中————主軸的計算轉(zhuǎn)速
————主軸的最小轉(zhuǎn)速
————主軸的變速范圍
2）確定主軸要求的恒功率調(diào)速范圍
==25.119325.12
式中————主軸要求的恒功率調(diào)速范圍
————主軸的最大轉(zhuǎn)速
————主軸的計算轉(zhuǎn)速
3)確定電動機的恒功率調(diào)速范圍
本設(shè)計初定采用交流調(diào)頻主軸電動機，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，最高轉(zhuǎn)速4500r/min計算。
==3
式中————電動機的恒功率調(diào)速范圍
————電動機的最大轉(zhuǎn)速
————電動機的額定轉(zhuǎn)速
由于主軸要求的恒功率變速范圍遠大于電動機的恒功率變速范圍，所以在電動機與主軸之間要串聯(lián)一個分級變速箱，以擴大其恒功率調(diào)速范圍，滿足低速大功率切削時對電動機的輸出功率要求。
4）確定主軸變速箱的變速級數(shù)Z
如取變速箱的公比
則由于無級變速時
故變速箱的變速級數(shù)
2.93為變速箱的變速級數(shù)，應(yīng)取整數(shù)，故選變速箱的變速級數(shù)為Z=3。這時由上面知，主運動的功率為5.63，電機的功率應(yīng)取7.5，才能滿足要求。所以可選北京數(shù)控設(shè)備廠的BESK-8型交流主軸電動機，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，最高轉(zhuǎn)速4500r/min，連續(xù)額定輸出為7.5。
3.3主傳動系統(tǒng)傳動副設(shè)計
一、轉(zhuǎn)速圖的確定
本次主傳動設(shè)計的總體方案如下圖3-3所示
圖3-3 數(shù)控銑床主傳動設(shè)計的總體方案
傳動副的極限傳動比和傳動組的極限變速范圍。從圖3-3可以看出，從電機軸到I軸為齒輪副降速傳動，取傳動比 ，則當電機在最高速時，I軸的轉(zhuǎn)速為
（3-1）
式中————電機運行高速時，I軸的轉(zhuǎn)速。
電機在額定轉(zhuǎn)速時，I軸的轉(zhuǎn)速為
（3-2）
式中————電機運行額定轉(zhuǎn)速時，I軸的轉(zhuǎn)速。
當電機在高速4500 r/min運轉(zhuǎn)時，主軸應(yīng)獲得最大轉(zhuǎn)速4000r/min,由（3-1）式可知，在電機高速運轉(zhuǎn)時，I軸經(jīng)齒輪降速后速度為2025r/min，要使主軸達到4000r/min，I軸到主軸II之間必為升速傳動，如圖3-3左邊的一對齒輪嚙合；因機床高速運轉(zhuǎn)時易產(chǎn)生振動和噪聲，為防止振動和噪聲，取I軸到主軸II的傳動比。則此時主軸II的轉(zhuǎn)速為
（3-3）
式中————電機運行高速時，I軸的轉(zhuǎn)速
————電機運行高速時，II軸的轉(zhuǎn)速
————電機運行高速時，I軸-II軸的傳動比
當電機在額定轉(zhuǎn)速1500 r/min運轉(zhuǎn)時，經(jīng)電機-I軸-主軸，主軸的轉(zhuǎn)速為
（3-4）
式中————電機運行高速時，I軸的轉(zhuǎn)速
————電機運行高速時，II軸的轉(zhuǎn)速
————電機運行高速時，I軸-II軸的傳動比
當電機在額定轉(zhuǎn)速1500 r/min運轉(zhuǎn)時，主軸應(yīng)獲得計算轉(zhuǎn)速=159.24r/min,由（3-2）式可知，在電機高速運轉(zhuǎn)時，I軸經(jīng)第一對齒輪降速后速度為675r/min，要使主軸達到=159.24r/min,I軸到主軸II之間必為降速傳動，如圖3-3右邊的一對齒輪嚙合；因機床高速運轉(zhuǎn)時易產(chǎn)生振動和噪聲，為了防止被動齒輪的直徑過大而使徑向尺寸太大，取I軸到主軸II的傳動比。則此時主軸II的轉(zhuǎn)速為
（3-5）
式中————電機運行額定轉(zhuǎn)速時，I軸的轉(zhuǎn)速
————電機運行額定轉(zhuǎn)速時，II軸的轉(zhuǎn)速
————電機運行額定轉(zhuǎn)速時，I軸-II軸的傳動比
同用這對齒輪嚙合，當電機的轉(zhuǎn)速為高速4500 r/min運轉(zhuǎn)時，主軸II的轉(zhuǎn)速為
（3-6）
式中————電機運行高速時，I軸的轉(zhuǎn)速
————電機運行高速時，II軸經(jīng)的轉(zhuǎn)速
————電機運行高速時，I軸-II軸的傳動比
現(xiàn)在已經(jīng)確定了電機到I軸的傳動比，I軸到主軸II軸的兩組傳動比為、。經(jīng)電機高速-I軸-主軸II軸（），主軸可獲得4000 r/min；經(jīng)電機額定速-I軸-主軸II軸（），主軸可獲得145r/min的轉(zhuǎn)速。滿足了主軸所需要的計算轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速。I軸-主軸II的傳動副為Z=3，現(xiàn)從已知的經(jīng)電機高速-I軸-主軸II軸（、）得到的恒功率范圍4000r/min-445r/min轉(zhuǎn)速中，選一個主軸中間轉(zhuǎn)速1350r/min來確定I軸-主軸II的另外一對齒輪副。
當電機高速4500r/min運轉(zhuǎn)時，I軸轉(zhuǎn)速=2025r/min，主軸轉(zhuǎn)速為=1345 r/min，則此時I軸-主軸II的傳動比為
==
式中————電機運行高速時，II軸的轉(zhuǎn)速
————電機運行高速時，II軸經(jīng)的轉(zhuǎn)速
————電機運行高速時，I軸-II軸的傳動比
根據(jù)以上的分析及計算，取公比=1.41，現(xiàn)將各軸間傳動副的傳動比按如下方式寫出：
電機軸與I軸之間
I軸與 II軸之間傳動組
圖3-4為圖3-3傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖。圖中用距離相等的一組豎線代表各軸，軸號寫在上面。從左至右依次標注電動機軸、I軸、II軸，與傳動系統(tǒng)圖（3-3）上各軸對應(yīng)。各軸之間傳動比的大小用轉(zhuǎn)速連線的傾斜方向和傾斜程度表示。電機軸與軸I之間是降速傳動，連線向下傾斜2格，軸I與軸II之間有3對傳動副，連線分別為升2格、降1.2格和降4.7格。連線中的平行線代表同一傳動比。
二、各軸計算轉(zhuǎn)速的確定
主軸II軸的計算轉(zhuǎn)速由前面的計算已經(jīng)確定為159.24 r/min，軸I的計算轉(zhuǎn)速可從主軸1599.24r/min按的傳動副找上去，應(yīng)為724r/min。各軸的計算轉(zhuǎn)速如下：
表3－1 軸的計算轉(zhuǎn)速表
軸序號
I軸
II軸
計算轉(zhuǎn)速（r/min）
724
159.24
3.4 齒輪傳動設(shè)計計算
一、確定齒輪的齒數(shù)
如上圖3-3，計算Z1和Z2這對齒輪。
1、電機軸上最小齒輪的設(shè)計計算
（1）選擇材料、精度及參數(shù)
a、選擇小齒輪的材料為40Cr表面淬火平均表面硬度為HRC50，選擇大齒輪的材料為45鋼表面淬火平均表面硬度為HRC45。
b、初選小齒輪的齒數(shù)，則大齒輪齒數(shù)
c、齒數(shù)比
d、小齒輪轉(zhuǎn)矩T
式中T———小齒輪轉(zhuǎn)矩單位
P————電機傳遞的功率單位
———小齒輪的轉(zhuǎn)速單位r/mm
e、選擇齒寬系數(shù)和傳動精度等級 參照文獻[2]頁表18-12，取齒寬系數(shù)，初估小齒輪直徑，則齒寬
齒輪圓周速度
參照文獻[2]頁表18-3，選擇精度等級為8級。
（2）確定許用彎曲應(yīng)力
a、總工作時間 設(shè)機床工作預(yù)期壽命為10年（每年按250天計算單班工作），則總工作時間為
b、壽命系數(shù) 由文獻[4]頁式
式中N———應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
————齒輪每轉(zhuǎn)一周同一齒面的嚙合次數(shù)
———齒輪轉(zhuǎn)速，單位r/mm
————總工作時間，單位
由文獻[2]頁圖18-25，取彎曲壽命系數(shù)
c、彎曲疲勞極限由文獻[2]頁圖18-8 a取極限應(yīng)力
=350 MPa =350Mpa
d、尺寸系數(shù) 估計模數(shù),由文獻[2]頁圖18-26取尺系數(shù)
e、安全因數(shù) 由文獻[2]頁表18-11，取安全系數(shù)
f、計算許用彎曲應(yīng)力 由文獻[2]頁式18-21得
（3）確定許用接觸應(yīng)力
a、壽命系數(shù) 由文獻[2]頁圖18-21得
b、接觸疲勞極限 由文獻[2]頁圖18-4 a得
c、安全因數(shù) 由文獻[2]頁表18-11得
d、許用接觸應(yīng)力 由文獻[2]頁式18-16及得
（4）確定重合度系數(shù)、由文獻[2]頁式18-14計算重合度
由文獻[2]頁式18-13及頁式18-20可得
（5）確定載荷系數(shù)
a、使用系數(shù) 由文獻[2]頁表18-7取
b、動載荷系數(shù) 由文獻[2]頁圖18-14取
c、齒向載荷分布系數(shù) 由文獻[2]頁圖18-16取
根據(jù)條件
查文獻[2]頁表18-8取
由文獻[2]頁式18-8、18-9
（6）齒根抗彎疲勞強度計算
a、齒形系數(shù)、 由文獻[2]頁圖18-23取
b、應(yīng)力修正系數(shù)、 由文獻[2]頁圖18-23取
c、由齒根抗彎疲勞強度條件求模數(shù)，由于
由文獻[2]頁式18-19，為滿足齒根抗彎曲疲勞強度條件，則需使模數(shù)
取標準模數(shù)
（7）確定齒輪的主要參數(shù)
a、計算中心距
由文獻[2]頁表18-1取中心距a=125
b、齒輪分度圓直徑
c、齒輪寬度
小齒輪齒寬
大齒輪齒寬
（8）齒面接觸疲勞強度驗算
a、彈性系數(shù) 由文獻[2]頁表18-9，取
b、節(jié)點區(qū)域系數(shù) 由文獻[2]頁圖18-20，取
c、校核齒面接觸疲勞強度 由文獻[2]頁式18-11得，
（9）齒面靜強度驗算
a、確定許用接觸應(yīng)力 由文獻[2]頁表18-11，取靜強度安全因數(shù)；由文獻[2] 頁表18-21，取壽命系數(shù)；根據(jù)文獻[2] 頁式18-22得許用接觸應(yīng)力
b、校核齒面靜強度 假設(shè)過載條件為，由文獻[2] 頁式18-22得齒面最大接觸應(yīng)力
由以上計算可知，齒面靜強度足夠
二.電機軸之間傳動組主要參數(shù)如下表所示
表3－2 傳動組主要參數(shù)表
傳動組名稱
小齒輪齒數(shù)
大齒輪齒數(shù)
模數(shù)
小齒輪節(jié)徑
大齒輪節(jié)徑
小齒輪齒寬
大齒輪齒寬
.2
35
77
2
70
154
28
24
三．確定主軸上三聯(lián)滑移齒輪各齒輪齒數(shù)及其他參數(shù)
根據(jù)上面對齒輪的計算，我們由相同的方法，確定確定主軸上三聯(lián)滑移齒輪各齒輪齒數(shù)：I軸到II軸之間傳動組主要參數(shù)如下表所示
表3－3 I軸到II軸之間傳動組主要參數(shù)表
傳動組名稱
小齒輪齒數(shù)
大齒輪齒數(shù)
模數(shù)
小齒輪節(jié)徑
大齒輪節(jié)徑
小齒輪齒寬
大齒輪齒寬
42
82
3
126
246
38
30
49
75
3
147
225
30
25
22
102
3
66
306
60
50
齒輪在軸上的齒輪齒數(shù)關(guān)系圖如下：
圖3-5 齒輪齒數(shù)關(guān)系圖
四，確定齒輪在軸上的軸向尺寸
為了使機床主軸箱軸向尺寸及軸頸的徑向尺寸不至于太大，這里選擇三聯(lián)滑移齒輪在軸上軸上位置排列方式為窄式排列。其排列方式及軸向尺寸如下圖：
圖 3-6齒輪軸向尺寸圖
3.5主軸組件設(shè)計
主軸在結(jié)構(gòu)上要處理好卡盤或刀具的裝卡、主軸的卸荷、主軸軸承的定位和間隙調(diào)整、主軸組件的潤滑和密封等一系列問題。
一 對主軸組件的性能要求
（1）旋轉(zhuǎn)精度：主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指裝配后，在無卸荷、低速轉(zhuǎn)動的條件下，主軸安裝工件或刀具部位的定心表面（如車床軸端的定心斷錐、錐孔）的徑向和軸向的跳動，選擇精度取決與各個主要零件如主軸、軸承、殼體孔等的制造、裝配、和調(diào)整精度。工作轉(zhuǎn)速下的選擇精度還取決于主軸的轉(zhuǎn)
速、軸承的性能、潤滑劑和主軸組件的平衡。
（2）度：主要反映機床或部件抵抗外載荷的能力。影響剛度的因素很多，如主軸的尺寸形狀，滾動主軸的型號，數(shù)量、和配置形式，前后支撐的跨距和主軸前懸伸，傳動件的布置方式等。
（3）溫升：溫升將引起熱變形，使主軸伸長，軸承間隙變化，降低加工精度；溫升也會降低潤滑劑的黏度，惡化潤滑條件。
（4）可靠性：數(shù)控機床是高度自動化機床，必須保證工作可靠性。
（5）精度保持性：對數(shù)控機床主軸組件必須有足夠的耐磨性，以便長期保持精度。
二 主軸
1,確定主軸的直徑
車床因裝配的需要，主軸直徑常常是自前逐步減小的。前軸頸D1大于后軸頸D2，一般D2=（0.7-0.9）D1。幾種常見的車床鋼質(zhì)主軸前頸可參照下表選取。
表3－4 主軸前頸直徑表
主電機功率（kw）
5.5
7.5
11
15
臥式車床（mm）
60-90
75-120
90-120
100-160
本設(shè)計電機功率為7.5kw，故選取D1=（75-110）mm，在此選D1=100mm，則：
D2=（0.7-0.9）D1
= (0.7-0.9)X100
=（70-90）mm
取D2=70mm。
2,確定主軸的跨距
主軸的跨距是指前后支承間的距離。由前面確定的三聯(lián)齒輪及主軸上齒輪的布置，現(xiàn)在確定主軸的垮距為。
3,主軸的剛度計算
由前面的設(shè)計可知道，主軸的最小軸徑為，現(xiàn)在我們驗算它的剛度。由扭轉(zhuǎn)剛度軸徑計算公式
式中———軸端直徑，單位
————軸所傳遞的扭矩，單位； ;
———軸所傳遞的功率，單位；
———軸的工作速度，單位r/min；
———許用扭轉(zhuǎn)角, 取=0.25度/米；
———空心軸的內(nèi)徑=56mm與外徑=70mm之比；
;
將數(shù)據(jù)代入扭轉(zhuǎn)剛度公式得
從上面可以看出，由扭轉(zhuǎn)剛度計算出來的軸端直徑為，而我們所設(shè)計的軸端最小直徑為，其他各段直徑是按此直徑加粗的，所以，軸的剛度合格。由材料力學(xué)及機械設(shè)計的知識可知，軸的剛度足夠的話，其強度必定足夠。 所以，所設(shè)計的主軸剛度強度合格。
4,主軸的材料和結(jié)構(gòu)尺寸
根據(jù)主軸部件的工作條件選定此次主軸的材料為45鋼。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求選擇主軸端部錐孔莫氏錐度為莫氏6號。(莫氏錐度是一個錐度的國際標準，用于靜配合以精確定位。由于錐度很小，利用摩擦力的原理，可以傳遞一定的扭距，又因為是錐度配合，所以可以方便的拆卸。在同一錐度的一定范圍內(nèi),工件可以自由的拆裝,同時在工作時又不會影響到使用效果,比如鉆孔的錐柄鉆，如果使用中需要拆卸鉆頭磨削，拆卸后重新裝上不會影響鉆頭的中心位置.莫氏錐度，有0，1，2，3，4，5，6共七個號，錐度值有一定的變化，每一型號公稱直徑大小分別為9.045，12.065，17.78，23.825，31.267，44.399，63.348。主要用于各種刀具（如鉆頭、銑刀)各種刀桿及機床主軸孔錐度。）主軸調(diào)質(zhì)到224-250HBS，主軸端部錐孔、定心軸頸部分淬硬至50-55HRC。如下圖3-7。
圖3-7 主軸結(jié)構(gòu)尺寸圖
三 主軸軸承
本設(shè)計采用剛度速度型，前軸承采用三聯(lián)角接觸球軸承（7020 C），后軸承采用雙列短圓柱滾子軸承（NN3014k）。主軸的動力從后端傳入，后軸承要承受較大的傳動力，所以采用雙列短圓柱滾子軸承。前軸承的配置特點是：外側(cè)的兩個角接觸軸承大口朝向主軸工作端，承受主要方向的軸向力，第三個角接觸軸承則通過軸套與外側(cè)的兩個軸承背靠背配置，使三聯(lián)角接觸球軸承有一個較大支承跨度，以提高承受顛覆力矩的能力。主要用于臥式銑床主軸，要求徑向剛度好、并有較高的轉(zhuǎn)速。
四 主軸組件的潤滑與密封
潤滑的作用是阻止設(shè)備潤滑劑的泄露和外界污染物的進入。本設(shè)計主軸端用氈圈密封（如圖3-8）和迷宮密封（如圖3-9）。本次設(shè)計支承采用的是滾子軸承和角接觸球軸承，采用油脂潤滑。這樣操作起來較方便，且不需要供油管路和系統(tǒng)，沒有漏油現(xiàn)象。
圖3－8 后端主軸氈圈密封
3－8 前端主軸迷宮密封
參考文獻
［1］ 文懷興,夏田,《數(shù)控機床設(shè)計實踐指南》
［2］ 張策,《機械設(shè)計》北京：機械工業(yè)出版社，2006
［3］ 杜君文,《械制造技術(shù)裝備及設(shè)計》天津：天津大學(xué)出版社，1998
［4］ 孫玉芹,袁夫彩,《機械精度設(shè)計》北京：科學(xué)出版社 ，2007
［5］ 李斌 編著 《數(shù)控加工技術(shù)》上海：高等教育出版社
［6］ 成大先主編, 《機械設(shè)計手冊》第三版第五卷, 化學(xué)工業(yè)出版社
［7］ 唐保寧主編, 《機械設(shè)計與制造簡明手冊》北京：同濟大學(xué)出版社，2005
［8］ 李洪主編, 《實用機床設(shè)計手冊》：遼寧科學(xué)技出版社，1999
［9］ 卜炎主編, 《機械傳動裝置設(shè)計手冊》：機械工業(yè)出版社，2006
致 謝
首先，我要感謝杜君文老師。在他的精心指導(dǎo)和大力支持下終于完成了數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計，我萬分的感謝他給我的寶貴的意見和鼓勵。
同時，我深深謝謝邢金嶺院長、宋力宏老師、房金卓老師、杜君文老師、鄧廣敏老師等等，在他們的教育和課堂上是我受益匪淺，得到了不少對我論文有幫助的知識和想法，另外，還有對我無言幫助的同學(xué)和朋友們，在這里請接受我誠摯的謝意！。
我也非常感謝我的家庭。在學(xué)習和生活上，他們一直都很支持我，使我能全身心的投入到學(xué)習中。
最后，很感謝閱讀這篇畢業(yè)設(shè)計的老師。感謝你們抽出寶貴的時間來閱讀這篇畢業(yè)設(shè)計。
28