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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）
題 目 數(shù)控銑床的主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
副標(biāo)題
性 質(zhì)： 畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文
學(xué)生姓名
年 級(jí)
教 學(xué) 點(diǎn)
專 業(yè)
指導(dǎo)教師
評(píng)定成績(jī)
畢業(yè)設(shè)計(jì)
開題報(bào)告書
題 目
數(shù)控銑床的主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
姓 名
學(xué) 號(hào)
專 業(yè)
指導(dǎo)教師
職 稱
20** 年 5 月
科學(xué)依據(jù)（包括課題的科學(xué)意義；國(guó)內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢(shì)；應(yīng)用前景等）
數(shù)控機(jī)床是機(jī)、電、液、氣、光，高度一體的產(chǎn)品。要實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及用工藝信息來描述機(jī)床加工必須具備的一些工藝參數(shù)。例如，進(jìn)給速度，主軸轉(zhuǎn)速，主軸正反轉(zhuǎn)，換刀，冷卻液的開／關(guān)等。這些信息按一定的格式形成加工文件存放在信息載體上，然后由機(jī)床上數(shù)控系統(tǒng)讀入，通過對(duì)其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作和加工零件。在機(jī)械加工工業(yè)中大批量零件的生產(chǎn)宜采用專用機(jī)床或自動(dòng)化生產(chǎn)線。對(duì)于小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中產(chǎn)品品種的變換頻繁批量小，加工方法的區(qū)別大，宜采用數(shù)控機(jī)床。隨零件復(fù)雜程序和零件批量的變化，通用機(jī)床，普通機(jī)床和數(shù)控機(jī)床的動(dòng)用情況。當(dāng)零件不太復(fù)雜，生產(chǎn)批量較小時(shí)，宜采用通用機(jī)床；當(dāng)生產(chǎn)批量大時(shí)宜采用專用機(jī)床；而當(dāng)零件復(fù)雜程度較高時(shí)，宜采用數(shù)控機(jī)床。這是由數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)決定的。
數(shù)控機(jī)床加工零件的適應(yīng)性，靈活性好，能完成很多普通機(jī)床難以勝任，或者根本不可能加工出來的復(fù)雜型面的零件，這是由于數(shù)控機(jī)床具有多坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)功能，并可按零件加工的要求變換加工程序。因此，數(shù)控機(jī)床在航空航天等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。
１、 數(shù)控機(jī)床可以獲得較高的加工精度，加工質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)件，特別是滾珠絲杠精度很高。機(jī)床導(dǎo)軌采用滾動(dòng)導(dǎo)軌或粘接有摩擦系數(shù)很小的合成塑料，因而減少了摩擦阻力，消除了低速爬行。閉環(huán)、半閉環(huán)伺復(fù)系統(tǒng)，裝有精度很高的位置檢測(cè)元件，并隨時(shí)把位置誤差反饋給控制系統(tǒng)，使之能夠及時(shí)進(jìn)行誤差校正。數(shù)控機(jī)床的一切操作都是由程序裝配的，沒有人為干擾，因而加工質(zhì)量穩(wěn)定。
２、 具有較高的生產(chǎn)率，切削速度高，空行程的速度達(dá)１０mm以上，再因輔助時(shí)間很短。目前，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床正發(fā)展迅速，正朝以下幾個(gè)趨勢(shì)發(fā)展：1、具有先進(jìn)的自檢能力使之長(zhǎng)期可靠的工作。在現(xiàn)在機(jī)床上裝有多種監(jiān)控、檢測(cè)裝置，從而提高了機(jī)床的綜合性能。2、向高速，高精度發(fā)展。新型的數(shù)控系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)，有很高的分辨率和進(jìn)給速度。具有更高的生產(chǎn)率和利用率3、單元模塊化。數(shù)控機(jī)床的部件有專門生產(chǎn)廠家供貨。不僅可提高產(chǎn)品質(zhì)量，也大大的縮短了機(jī)床的生產(chǎn)周期。
數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著巨大的作用，特別是對(duì)我國(guó)要機(jī)械制造工業(yè)的現(xiàn)代化起到至關(guān)重要的作用。
課題來源
互聯(lián)網(wǎng)。
研究?jī)?nèi)容
1主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)的配置方式
3主軸電動(dòng)機(jī)的選取
4同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)與計(jì)算
5主軸組件的設(shè)計(jì)
6主軸軸承的選擇
7聯(lián)接鍵的選擇和碟形彈簧的選擇與計(jì)算
8螺釘聯(lián)接的設(shè)計(jì)
9液壓缸的設(shè)計(jì)
10潤(rùn)滑與密封件設(shè)計(jì)
擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析
按照設(shè)計(jì)任務(wù)，根據(jù)調(diào)查研究所提供的權(quán)據(jù)和有關(guān)技術(shù)資料，進(jìn)行以下工作：進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算、繪制有關(guān)圖紙（“三圖一卡”、部件總圖、裝配圖等），編寫技術(shù)文件等。其基本內(nèi)容如下：
1）繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖。
2）部件裝配圖設(shè)計(jì)。
3）按規(guī)定格式編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。
研究計(jì)劃及預(yù)期成果
設(shè)計(jì)一臺(tái)簡(jiǎn)易的數(shù)控試驗(yàn)銑床的主軸箱，包括主軸調(diào)速和換刀裝置的結(jié)構(gòu)，通過CAD軟件畫出所有零件工程圖以及零件圖，并編寫畢業(yè)論文。
需要完成的工作：1、銑床主軸箱裝配圖一張（A0）；
2、換刀裝置液壓原理圖一張（A2）；
3、零件圖五張（A2）；
4、外文翻譯一份（3000字，與設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)）
5、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一份（15000～20000字）
特色或創(chuàng)新之處
數(shù)控機(jī)床的主軸部件、變速箱立柱、工作臺(tái)、刀架等都可以模塊化生產(chǎn)，有專門生產(chǎn)廠家供貨。不僅可提高產(chǎn)品質(zhì)量，也大大的縮短了機(jī)床的生產(chǎn)周期。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。
已具備的條件和尚需解決的問題
通過帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)主要應(yīng)用在中小數(shù)控機(jī)床上，可以避免齒輪傳動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)和噪聲，同步帶是一種綜合了帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)的新型傳動(dòng)。帶的工作面及帶輪外圓上均制成齒形，通過帶輪與輪齒相嵌合，做無滑動(dòng)的嚙合傳動(dòng)。帶內(nèi)采用了承載后無彈性伸長(zhǎng)的材料作強(qiáng)力層，以保持帶的節(jié)距不變，使主動(dòng)，從動(dòng)帶輪可做無相對(duì)滑動(dòng)的同步傳動(dòng)。與一般帶傳動(dòng)相比，同步帶傳動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：滑動(dòng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確；傳動(dòng)效率高，可達(dá)98%以上；傳動(dòng)平穩(wěn)可靠，噪聲?。皇褂梅秶鷱V，速度要達(dá)到50m/s，速比可達(dá)10左右，傳動(dòng)功率由幾瓦到數(shù)千瓦；修保養(yǎng)方便，不需要潤(rùn)等。已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)的齒輪傳動(dòng)。
但是同步帶也有不足之處，其安裝時(shí)中心距要求嚴(yán)格，帶與帶輪制造工藝較復(fù)雜，成本高。
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室（學(xué)科組、研究所）意見
教研室主任簽名：
年 月 日
院系意見
主管領(lǐng)導(dǎo)簽名：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)審表（理、工、農(nóng)類）
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：
專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)
類別：設(shè)計(jì)（ ）、論文（ ） 工作量：（折合零號(hào)）圖紙： 張；說明書： 頁(yè)
一、 指導(dǎo)教師意見：
1、評(píng)分（占總成績(jī)的30%）
設(shè)計(jì)評(píng)分欄
論文評(píng)分欄
序
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
分值
得分
序
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
分值
得分
1
設(shè)計(jì)過程中分析、解決問題能力的表現(xiàn)
15
1
論文過程中分析、解決問題能力的表現(xiàn)
15
2
設(shè)計(jì)方案的合理性、新穎性
25
2
研究方案制定的合理性、新穎性
25
3
設(shè)計(jì)過程中的獨(dú)立性
15
3
課題研究動(dòng)手能力及獨(dú)立性
15
4
設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)確性、圖紙數(shù)量、質(zhì)量
30
4
研究結(jié)果的準(zhǔn)確性
30
5
設(shè)計(jì)整個(gè)過程的工作態(tài)度
15
5
整個(gè)過程的工作態(tài)度
15
2、評(píng)語(yǔ)
評(píng)分： 分 指導(dǎo)教師： 年 月 日
二、 評(píng)閱教師意見：
1、評(píng)分（占總成績(jī)的30%）
設(shè)計(jì)評(píng)分欄
論文評(píng)分欄
序
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
分值
得分
序
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
分值
得分
1
設(shè)計(jì)方案、工藝條件論證
15
1
論文指導(dǎo)思想與實(shí)驗(yàn)方案制定
15
2
設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)確性、圖紙數(shù)量及質(zhì)量
35
2
論文質(zhì)量（包括論據(jù)的充分性、數(shù)據(jù)的可靠性與正確性）
35
3
設(shè)計(jì)合理、有創(chuàng)新
35
3
論文有創(chuàng)見、有突破、具有一定成果
35
4
設(shè)計(jì)說明書的結(jié)構(gòu)、文字表達(dá)及書面情況
15
4
論文結(jié)構(gòu)、文字表達(dá)及書寫情況
15
2、評(píng)語(yǔ)
評(píng)分： 分 評(píng)閱教師： 年 月 日
三、 答辯小組意見：
1、答辯記錄：
2、評(píng)分（占總成績(jī)的40%）：
（《畢業(yè)答辯評(píng)分記錄表》由院系歸檔備查）
評(píng)分： 分 答辯負(fù)責(zé)人： 年 月 日
答辯小組成員簽名：
3、總成績(jī)： 分； 折合五級(jí)制：
四 、答辯委員會(huì)意見
答辯委員會(huì)主任委員簽名：
年 月 日
緒論
數(shù)控技術(shù)，簡(jiǎn)稱數(shù)控（Numerical Control）。它是利用數(shù)字化信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。用數(shù)控技術(shù)實(shí)施加工控制的機(jī)床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床稱為數(shù)控機(jī)床（NC）。數(shù)控技術(shù)包括：數(shù)控裝置，可編程控制器，主軸驅(qū)動(dòng)及進(jìn)給裝置等部分。
數(shù)控機(jī)床是機(jī)、電、液、氣、光，高度一體的產(chǎn)品。要實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及用工藝信息來描述機(jī)床加工必須具備的一些工藝參數(shù)。例如，進(jìn)給速度，主軸轉(zhuǎn)速，主軸正反轉(zhuǎn)，換刀，冷卻液的開／關(guān)等。這些信息按一定的格式形成加工文件存放在信息載體上，然后由機(jī)床上數(shù)控系統(tǒng)讀入，通過對(duì)其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作和加工零件。在機(jī)械加工工業(yè)中大批量零件的生產(chǎn)宜采用專用機(jī)床或自動(dòng)化生產(chǎn)線。當(dāng)零件不太復(fù)雜，生產(chǎn)批量較小時(shí)，宜采用通用機(jī)床；當(dāng)生產(chǎn)批量大時(shí)宜采用專用機(jī)床；而當(dāng)零件復(fù)雜程度較高時(shí)，宜采用數(shù)控機(jī)床。這是由數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)決定的。
數(shù)控機(jī)床能完成很多普通機(jī)床難以勝任，或者根本不可能加工出來的復(fù)雜型面的零件，這是由于數(shù)控機(jī)床具有多坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)功能，并可按零件加工的要求變換加工程序。因此，數(shù)控機(jī)床在航空航天等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。
控機(jī)床可以獲得較高的加工精度，加工質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)件，特別是滾珠絲杠精度很高。機(jī)床導(dǎo)軌采用滾動(dòng)導(dǎo)軌或粘接有摩擦系數(shù)很小的合成塑料，因而減少了摩擦阻力，消除了低速爬行。閉環(huán)、半閉環(huán)伺復(fù)系統(tǒng)，裝有精度很高的位置檢測(cè)元件，并隨時(shí)把位置誤差反饋給控制系統(tǒng)，使之能夠及時(shí)進(jìn)行誤差校正。數(shù)控機(jī)床的一切操作都是由程序裝配的，沒有人為干擾，因而加工質(zhì)量穩(wěn)定。
有較高的生產(chǎn)率，切削速度高，空行程的速度可達(dá) １０mm以上，再因輔助時(shí)間很短。目前，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床正發(fā)展迅速，正朝以下幾個(gè)趨勢(shì)發(fā)展：1、具有先進(jìn)的自檢能力使之長(zhǎng)期可靠的工作。在現(xiàn)在機(jī)床上裝有多種監(jiān)控、檢測(cè)裝置，從而提高了機(jī)床的綜合性能。2、向高速，高精度發(fā)展。新型的數(shù)控系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)，有很高的分辨率和進(jìn)給速度，達(dá)到了０.１μm（２４m/min ），?。宝蘭（１００～２４０m/min），甚至達(dá)０.０１μm（４００～８００mm/min）。更高的生產(chǎn)率和利用率3、單元模塊化。數(shù)控機(jī)床的主軸部件、變速箱立柱、工作臺(tái)、刀架等都可以模塊化生產(chǎn)，有專門生產(chǎn)廠家供貨。不僅可提高產(chǎn)品質(zhì)量，也大大的縮短了機(jī)床的生產(chǎn)周期。
數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著巨大的作用，特別是對(duì)我國(guó)要機(jī)械制造工業(yè)的現(xiàn)代化起到至關(guān)重要的作用。為此，我們要加大數(shù)控機(jī)床的研究和探討，把三坐標(biāo)銑床主軸設(shè)計(jì)作為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，也是對(duì)我大專期間學(xué)習(xí)成果的一次全方位的檢驗(yàn)。
摘要
數(shù)字控制是近代發(fā)展起來的一種自動(dòng)化控制技術(shù)是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)極其加工過程進(jìn)行控制的一種方法,隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)是一個(gè)國(guó)家機(jī)械工業(yè)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。
數(shù)控機(jī)床是裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床。該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號(hào)碼，或其他符號(hào)編碼指令規(guī)定的程序。
數(shù)控機(jī)床是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，起技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：（1）機(jī)械制造技術(shù)（2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；（3）自動(dòng)控制技術(shù)；（4）伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；（5）傳感技術(shù)；(6軟件技術(shù)等。計(jì)算機(jī)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械業(yè)的滲透，完全改變了制造業(yè)。制造業(yè)不但成為工業(yè)化的象征，而且由于信息技術(shù)的滲透，使制造業(yè)猶如朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展天地。
數(shù)控機(jī)床就是將加工過程所需的各種步驟以及刀具與工件之間的相對(duì)位移量都是用數(shù)字化的代碼來表示。通過控制介質(zhì)數(shù)字信息送入專用區(qū)域通用的計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)對(duì)輸入的信息進(jìn)行處理，發(fā)出各種指令來控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使機(jī)床自動(dòng)加工出所需要的工件。
關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；數(shù)控三坐標(biāo)銑床；主軸；數(shù)控系統(tǒng)。
目錄
緒論………………………………………………………………………………...1
摘要………………………………………………………………………………..2
第1章 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述…………………………………………………...3
第2章 數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)的配置方式……………………………………...4
第3章 主軸電動(dòng)機(jī)的選取…………………………………………...…………5
第4章 同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………………………………...6
4.1、同步材料選擇……………………………..…………………………………6
4.2、同步帶參數(shù)的計(jì)算………………………..…………………………………6
4.2.1、模數(shù)的選取………………………………………………………………...6
4.2.2、小帶輪齒數(shù)………………………………………………………………...6
4.2.3、同步帶節(jié)距………………………………………………………………...6
4.2.4、節(jié)圓直徑…………………………………………………………………...7
4.2.5、大帶輪齒數(shù)………………………………………………………………...7
4.2.6、大帶輪直徑………………………………………………………………...7
4.2.7、帶的速度…………………………………………………………………...7
4.2.8、定中心距…………………………………………………………………...7
4.2.9、帶的節(jié)線長(zhǎng)度……………………………………………………………...7
4.2.10、計(jì)算中心距……………………………………………………………….7
4.2.11、帶輪與帶的嚙合齒數(shù)…………………………………………………….8
4.2.12、帶寬……………………………………………………………………….8
4.2.13、作用在軸上的力………………………………………………………….8
4.2.14、小帶輪的最小包角……………………………………………………….8
4.2.15、帶輪寬度………………………………………………………………….8
第5章 主軸組件的設(shè)計(jì)……………………………………………..…………...9
5.1、主軸組件的設(shè)計(jì)要求………………………………………………………..9
5.1.1、回轉(zhuǎn)精度…………………………………………………………………...9
5.1.2、主軸剛度…………………………………………………………………...9
5.1.3、主軸的抗振性……………………………………………………………...10
5.1.4、主軸溫升…………………………………………………………………...10
5.1.5、主軸耐磨性………………………………………………………………..10
5.1.6、提高主軸組件抗振性的措施……………………………………………..10
5.2、減少主軸組件熱變形的措施……………………………………………….10
5.3、主軸材料的選擇及尺寸、參數(shù)的計(jì)算………………………………….…11
5.4、主軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置箱體的作用………………………………………………….13
5.5、主軸箱體的截面形狀和壁厚的計(jì)算……………………………………….15
第6章 主軸軸承的選擇………………………………………………………….15
6.1、軸承的選擇和軸承的精度…………………………………………………..15
6.2、軸承預(yù)緊力的要求…………………………………………………………..15
6.3、主軸軸承的潤(rùn)滑與密封……………………………………………………..16
6.4、選取軸承求…………………………………………………………………..16
6.5、軸承壽命校核………………………………………………………………..18
6.6、軸承座孔的設(shè)計(jì)要求………………………………………………………..19
第7章 聯(lián)接鍵的選擇碟形彈簧的選擇與計(jì)算………………………………….20
7.1、碟形彈簧的特點(diǎn)……………………………………………………………...20
7.2、碟形彈簧材料及熱處理厚度和脫碳………………………………………...21
7.3、碟形彈簧的強(qiáng)壓處理………………………………………………………...21
7.4、表面強(qiáng)化處理和防腐處理…………………………………………………...21
第8章 螺釘聯(lián)接的設(shè)計(jì)…………………………………………………………..23
8.1、根據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)算…………………………………………………………...23
8.2、螺釘?shù)膹?qiáng)度計(jì)算與校核……………………………………………………...23
第9章 液壓缸的設(shè)計(jì)………………………………………………………..........24
9.1.液壓壓缸安裝應(yīng)注意的問題………………………………………………..…24
9.2.壓缸各部分的結(jié)構(gòu)及主要尺寸的確定………………………………………..24
9.3.強(qiáng)度校核………………………………………………………………………..25
第10章 潤(rùn)滑與密封件設(shè)計(jì)………………………………………………………26
10.1、封件的作用及其意義…………………………………………………….....26
10.2、密封的分類及密封件的材料要求………………………………………….26
10.3、防塵圈的設(shè)計(jì)要求……………………………………………………….....27
結(jié)論………………………………………………………………………………....28
致謝……………………………………………………………………………….................. .29
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………….................. ..30
第1章 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述
數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)包括主軸電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸組件。與普通機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)相比數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單，這是因?yàn)樽兯俟δ苋炕虼蟛糠钟芍鬏S電動(dòng)機(jī)的無級(jí)調(diào)速來承擔(dān)。省去了繁雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，還有一些數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)中還存在二級(jí)或三級(jí)齒輪變速機(jī)構(gòu)用以擴(kuò)大主軸電動(dòng)機(jī)無級(jí)變速的范圍。
對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求:
范圍： 各種不同的機(jī)床對(duì)調(diào)速范圍的要求不同，多用途，通用性比較大的機(jī)床，要求主軸的調(diào)速范圍大，不但有低速大轉(zhuǎn)距的功能，而且還要有比較高的速度。
熱變形：電動(dòng)機(jī)、主軸及傳動(dòng)件都有熱源。降低溫升，減少熱變形是對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)要求的重要指標(biāo)。
旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)動(dòng)精度：
主軸的旋轉(zhuǎn)精度:是指裝配后，在無載荷，低速轉(zhuǎn)動(dòng)條件下，測(cè)量主軸前端和300mm處的徑向和軸向跳動(dòng)值。
主軸在以工作速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，測(cè)量上述兩項(xiàng)精度稱為運(yùn)動(dòng)精度。
數(shù)控機(jī)床要求有較高的旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)動(dòng)精度。
主軸的靜剛度和抗振性；
由于數(shù)控機(jī)床的加工精度比較高，主軸的轉(zhuǎn)速又很高。因此，主軸組件的質(zhì)量分布是否均勻以及主軸組件的阻尼等，對(duì)主軸組件的靜剛度和抗振性都會(huì)產(chǎn)生影響。
主軸組件的耐磨性；
主軸組件必須有足夠的耐磨性，使之能夠長(zhǎng)期保持要求的準(zhǔn)確精度。凡是有機(jī)械摩擦的部位，軸承，錐孔等都要有足夠的硬度，軸承還應(yīng)具有良好的潤(rùn)滑。
第2章 數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)的配置方式
數(shù)控銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)要求有較大的調(diào)速范圍，以保證進(jìn)行加工時(shí)能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)效率、加工精度和表面質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動(dòng)進(jìn)行的，因此機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。大多數(shù)的數(shù)控銑床是用無級(jí)變速系統(tǒng)控制的。數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主要有以下三種配置方式：
帶有變速齒輪的主傳動(dòng)
這種配置方式在大中型數(shù)控機(jī)床中采用比較普遍。它通過少數(shù)幾對(duì)齒輪進(jìn)行降速，使之能夠分段變速，確保低速時(shí)擁有足夠的扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性。但也有一部分小型數(shù)控機(jī)床也采用這種傳動(dòng)方式，以獲得強(qiáng)力切削時(shí)所需要的扭矩。
通過帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)
主要應(yīng)用在中小數(shù)控機(jī)床上，可以避免齒輪傳動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)和噪聲，但它只能適用于低扭矩特性要求的主軸。同步帶有多楔帶，齒形帶，圓弧帶等，是一種綜合了帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)的新型傳動(dòng)。帶的工作面及帶輪外圓上均制成齒形，通過帶輪與輪齒相嵌合，做無滑動(dòng)的嚙合傳動(dòng)。帶內(nèi)采用了承載后無彈性伸長(zhǎng)的材料作強(qiáng)力層，以保持帶的節(jié)距不變，使主動(dòng)和從動(dòng)帶輪可做無相對(duì)滑動(dòng)的同步傳動(dòng)。與一般帶傳動(dòng)相比，同步帶傳動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1.無滑動(dòng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確。
2.傳動(dòng)效率高，可達(dá)98%以上。
3.傳動(dòng)平穩(wěn)可靠，噪聲小。
4.使用范圍廣，速度要達(dá)到50m/s，速比可達(dá)10左右，傳動(dòng)功率由幾瓦到數(shù)千瓦。
5.修保養(yǎng)方便，不需要潤(rùn)滑。
但是同步帶也有不足之處，其安裝時(shí)中心距要求嚴(yán)格，帶與帶輪制造工藝較復(fù)雜，成本高。
由調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng)：
這種主傳動(dòng)方式大大簡(jiǎn)化了主軸箱與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度。但主軸輸出扭矩小，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)出的熱量對(duì)主軸的精度影響比較大。在低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩輸出，高于額定轉(zhuǎn)矩時(shí)為恒功率輸出。使用這種電動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)電氣定向。我們把機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)與一般工業(yè)的驅(qū)動(dòng)相比較，便可知機(jī)床要求其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有較高的速度精度和動(dòng)態(tài)剛度，而且要求具有能連續(xù)輸出的高轉(zhuǎn)距能力和非常寬的恒功率運(yùn)動(dòng)范圍。隨著功率電子，計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制理論，新材料和電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，矢量控制交流主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能已經(jīng)達(dá)到甚至超過了直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正在逐步取代直流系統(tǒng)。
第3章 主軸電動(dòng)機(jī)的選取
正確選擇電動(dòng)機(jī)的類型、型號(hào)及容量是機(jī)床設(shè)計(jì)的重要問題之一，它直接影響著機(jī)床的結(jié)構(gòu)和壽命，選擇時(shí)要根據(jù)機(jī)床的功能要求，所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，工作狀況等全面考慮，然后選擇適宜的結(jié)構(gòu)型式及容量。
圖3-1主軸電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)功率的選擇：工作機(jī)所需的有效功率為：Pw=Fv/1000=17.5kw,為了計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需的功率，先要確定從電動(dòng)機(jī)到工作部件的總效率η，設(shè)η1、η2、分別為同步帶輪和同步帶的傳動(dòng)效率，查表所得η1和η2都等于0.97。則傳動(dòng)的總效率為η=η1×η2=0.94， 所以電動(dòng)機(jī)所需的功率為Pd=Pw/η=18.5KW
電動(dòng)機(jī)傳速的選擇:此次設(shè)計(jì)要求電動(dòng)機(jī)必須有額定轉(zhuǎn)速1500r/min,最高轉(zhuǎn)速必須達(dá)到4000r/min.
電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選?。焊鶕?jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)中選取蘭州電機(jī)廠生產(chǎn)的1PH5167-4CF4型號(hào)交流主軸電動(dòng)機(jī)。
其主要參數(shù)如下表：
額定轉(zhuǎn)速（r/min）
最高轉(zhuǎn)速(r/min)
額定轉(zhuǎn)矩
慣性矩(N.M)
電機(jī)功率(KW)
恒功率范圍
1500
6000
117.7
0.046
18.5
1:90
表3-1
第
第4章 同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)與計(jì)算
同步帶傳動(dòng)，綜合了帶、鏈和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，帶的工作面呈齒形,與帶輪的的齒槽作嚙合傳動(dòng)，使主、從帶輪間作無滑差的同步運(yùn)動(dòng)，其特點(diǎn)是傳動(dòng)比準(zhǔn)確，對(duì)軸作用力小，結(jié)構(gòu) 緊湊，耐油耐磨損，抗老化性能好，傳動(dòng)效率可達(dá)99.5%，傳動(dòng)功率從幾瓦到數(shù)百千瓦，傳動(dòng)比可達(dá)10，線速度可達(dá)40m/s以上。
此次設(shè)計(jì)選用梯形同步帶，它靠齒嚙合傳動(dòng)，速比準(zhǔn)確，傳動(dòng)效率高，初張緊力最小，軸承承受壓力最小，瞬時(shí)速度均勻，單位質(zhì)量傳遞的功率最大，與鏈和齒輪傳動(dòng)相比，噪聲小，不需要潤(rùn)滑，傳動(dòng)比、線速度范圍大，傳遞功率大，而沖擊振動(dòng)較好，維修簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)。廣泛用于各種機(jī)械傳動(dòng)中。
4.1、材料選擇：
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用聚氨酯同步帶，由帶背、帶齒、抗拉層三部分組成。帶背和帶齒材料為聚氨酯，抗拉層采用鋼絲繩，適用于中小功率的高速運(yùn)轉(zhuǎn)部分。
4.2、參數(shù)計(jì)算：
設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容主要是：齒形帶的模數(shù)、齒數(shù)、和寬度的結(jié)構(gòu)和尺寸，傳動(dòng)中心距，作用在軸上載荷以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
4.2.1、模數(shù)的選取：
模數(shù)主要根據(jù)齒形帶所傳遞的計(jì)算功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1確定的，通過查《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床》表4-33查得Pd=KA*P, 式中P———傳動(dòng)功率
表4-1
載荷性質(zhì)
一天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間/h
≤10
10～16
16以上
載荷平穩(wěn)
1.0
1.1
1.2
載荷變化小
1.2
1.4
1.6
載荷變化大
1.4
1.7
2.0
選取KA=1.7，所以PC=5.5×1.7=9.35KW
由齒形帶模數(shù)選用圖可選m=4
4.2.2、小帶輪齒數(shù)Z1:由《機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8-38 得Zmin=22,所以取Z1=24
4.2.3、同步帶節(jié)距Pb:由 PD=9.35KW n1=1500r/min, 查表選取節(jié)距Pb=12.566mm, 齒形角2β=40。 齒根厚S=5.75mm。齒頂厚St=4mm, 齒高h(yuǎn)g=ht+e=2.4+2.7=5.1mm, 齒根圓半徑Rr=齒頂圓半徑Ra=0.40mm, 帶高h(yuǎn)s=4.4mm, 節(jié)頂距δ=1.000mm, 帶bs=35～40mm.
4.2.4、節(jié)圓直徑d1:d1==96㎜
4.2.5、大帶輪齒數(shù)z2與直徑：z2=iz1=36
4.2.6、大帶輪直徑d2=id1=1.5×96=144㎜
4.2.7、帶的速度V:V==7.536， (式4-1)
由表查得
Vmax=35～40 V
T
因?yàn)檩S承使用壽命遠(yuǎn)大于軸承預(yù)期的壽命所以軸承合格的。
6.6、軸承座孔的設(shè)計(jì)要求：
箱體壁上有安裝軸承的軸承座孔，通常軸承座孔寬度均大于壁厚，而且，孔的兩端面往往需要機(jī)械加工，壁厚則不需要加工，故在箱壁單側(cè)或者雙側(cè)制造出凸臺(tái)，凸臺(tái)可以增強(qiáng)主軸箱體的局部剛度，但D/d小于或等于2時(shí)，增強(qiáng)效果較為明顯。由于結(jié)構(gòu)的原因，h/t>2的情況下，為改善凸臺(tái)的局部剛度，應(yīng)該設(shè)有加強(qiáng)肋。
第7章 聯(lián)接鍵的選擇和碟形彈簧的選擇與計(jì)算
聯(lián)接鍵的選擇
鍵的類型可根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用要求和工作條件選擇，鍵截面尺寸通常根據(jù)軸的直徑，從標(biāo)準(zhǔn)中選取，對(duì)于某些特殊情況（如階梯軸）在保證傳遞所需的轉(zhuǎn)矩的條件下，允許選用較標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小一擋的截面尺寸，有時(shí)候由于工藝和強(qiáng)度原因，也可以選用較標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸大一擋的鍵，鍵的長(zhǎng)度按