加工中心電主軸設計
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- 加工中心電主軸設計摘 要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1 電主軸的概述 1
1.2 選題的意義和目的 1
1.3 國內外研究現狀 1
1.3.1國內研究發展現狀 1
1.3.2國外研究發展現狀 2
1.4 課題研究主要內容和技術參數 2
1.4.1課題研究主要內容 2
1.4.2主要技術參數 3
2 電主軸總體方案設計 4
2.1 電主軸結構布局選擇 4
2.2 電主軸的主要熱源及解決辦法 4
2.3 主軸支承選擇 4
2.4 電機選擇 4
3 主軸結構設計計算 5
3.1 主軸材料選擇 5
3.2 主軸的設計計算 5
3.2.1主軸端面的設計 5
3.2.2主軸直徑 5
3.2.3主軸內孔直徑 6
3.2.4主軸懸伸量的確定 6
3.2.5 主軸最佳跨距的選擇 7
3.3 主軸上零件定位 7
3.4 主軸結構示意圖 8
3.5 主軸剛度校核 8
3.5.1主軸的扭轉剛度校核 8
3.5.2主軸剛度驗算 9
4 主軸軸承選擇 11
4.1 軸承配置形式 11
4.2 軸承型號選擇 13
4.3軸承精度 13
4.4軸承剛度計算 13
5 主軸內刀具的自動夾緊 15
5.1 刀具自動夾緊原理 15
5.2 拉桿的尺寸確定及其校核 16
5.3 蝶形彈簧選擇 17
6 冷卻系統設計和軸承潤滑、密封 18
6.1 冷卻系統的設計 18
6.2 軸承潤滑的選擇 19
6.3 軸承的密封 19
7 電主軸箱體設計 21
7.1 電主軸箱體材料選擇 21
7.2 電主軸箱體結構方案選擇 21
7.3 電主軸箱體結構尺寸計算 21
7.4 軸承端蓋的選擇 22
8 Pro/E 三維實體裝配圖 23
8.1 三維零件圖的繪制 23
8.2 電主軸三維的裝配圖 25
9 提高電主軸性能的措施 26
10 總結與展望 27
致 謝 28
參考文獻 29
1 緒論
1.1 電主軸的概述
電主軸是在數控機床領域出現的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術，它把機床主軸和主軸電機合二為一，從而省去了皮帶和齒輪傳動等中間傳動環節，把機床主傳動鏈縮短為零，實現了機床的“零傳動”。電主軸是由各個不同的部件組成，它包含了主軸、主軸軸承、電機、冷卻系統、箱體等部件。
1.2 選題的意義和目的
高速電主軸單元技術的發展，可以帶動高性能刀具、高速進給、檢測與控制等一系列相關技術的發展。因此，各工業國家都非常關注電主軸單元技術的研究與發展。目前高速電主軸已成為國內外高速數控系統研究的熱點問題，其性能優劣成為數控技術水平的標志，各個有實力的國家正在致力于研制更高精度的超高速數控機床，誰先在該領域的研究方面有突破性進展，誰就將先為國民經濟的發展和國防實力的提高打下堅實的基礎。
電主軸具有結構緊湊、重量輕、慣性小、振動小、噪聲低、響應快等優點，不但轉速高、功率大，還具有一系列控制主軸溫升與振動，而且能顯著提高加工零件的表面質量和精度。
因此，對加工中心電主軸的研究，對進行結構完善,提高加工中心電主軸系統的剛度、精度、穩定性和增強冷卻效果仍是現今機械行業的研究重點。
1.3 國內外研究現狀
1.3.1國內研究發展現狀
電主軸在我國的應用也較早，20世紀60年代，主要用于零件內表面磨削，但是這種電主軸的功率低，剛度也小。到80年代，國內高速主軸軸承的開發成功，可以研制出系列高剛度的高速電主軸，并廣泛應用于各種內圓磨床和各個機械制造領域。在90年代以后，磨用電主軸開始轉向加工中心、銑床、鉆床等電主軸，如印制電路板(MB)鉆床用高速電主軸、小型數控銑床用電主軸等，這些電主軸不僅能加工更多復雜的零件，而且加工精度也得到相應提高。目前國內生產的車削用電主軸最高轉速可達12000r/min，最大功率只有11kw；加工中心用電主軸的轉速最高30000r/ min，轉矩達200N•m的加工中心用電主軸轉速只有4000r/min；磨削用電主軸的轉速在15000r/min以內。電主軸的潤滑方面，國外普遍采用先進的油氣潤滑技術，而國內主要以油脂潤滑和油霧潤滑為主。
1.3.2國外研究發展現狀
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