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加工中心電主軸設(shè)計(jì)
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- 加工中心電主軸設(shè)計(jì)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
1.3.1國(guó)內(nèi)研究發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.3.2國(guó)外研究發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.4 課題研究主要內(nèi)容和技術(shù)參數(shù) 2
1.4.1課題研究主要內(nèi)容 2
1.4.2主要技術(shù)參數(shù) 3
2 電主軸總體方案設(shè)計(jì) 4
2.1 電主軸結(jié)構(gòu)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(jī)選擇 4
3 主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 5
3.1 主軸材料選擇 5
3.2 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5
3.2.1主軸端面的設(shè)計(jì) 5
3.2.2主軸直徑 5
3.2.3主軸內(nèi)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(jié)構(gòu)示意圖 8
3.5 主軸剛度校核 8
3.5.1主軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核 8
3.5.2主軸剛度驗(yàn)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(hào)選擇 13
4.3軸承精度 13
4.4軸承剛度計(jì)算 13
5 主軸內(nèi)刀具的自動(dòng)夾緊 15
5.1 刀具自動(dòng)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(tǒng)設(shè)計(jì)和軸承潤(rùn)滑、密封 18
6.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18
6.2 軸承潤(rùn)滑的選擇 19
6.3 軸承的密封 19
7 電主軸箱體設(shè)計(jì) 21
7.1 電主軸箱體材料選擇 21
7.2 電主軸箱體結(jié)構(gòu)方案選擇 21
7.3 電主軸箱體結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 21
7.4 軸承端蓋的選擇 22
8 Pro/E 三維實(shí)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(jié)與展望 27
致 謝 28
參考文獻(xiàn) 29
1 緒論
1.1 電主軸的概述
電主軸是在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù)，它把機(jī)床主軸和主軸電機(jī)合二為一，從而省去了皮帶和齒輪傳動(dòng)等中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，把機(jī)床主傳動(dòng)鏈縮短為零，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的“零傳動(dòng)”。電主軸是由各個(gè)不同的部件組成，它包含了主軸、主軸軸承、電機(jī)、冷卻系統(tǒng)、箱體等部件。
1.2 選題的意義和目的
高速電主軸單元技術(shù)的發(fā)展，可以帶動(dòng)高性能刀具、高速進(jìn)給、檢測(cè)與控制等一系列相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。因此，各工業(yè)國(guó)家都非常關(guān)注電主軸單元技術(shù)的研究與發(fā)展。目前高速電主軸已成為國(guó)內(nèi)外高速數(shù)控系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)問題，其性能優(yōu)劣成為數(shù)控技術(shù)水平的標(biāo)志，各個(gè)有實(shí)力的國(guó)家正在致力于研制更高精度的超高速數(shù)控機(jī)床，誰(shuí)先在該領(lǐng)域的研究方面有突破性進(jìn)展，誰(shuí)就將先為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)防實(shí)力的提高打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
電主軸具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、振動(dòng)小、噪聲低、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，不但轉(zhuǎn)速高、功率大，還具有一系列控制主軸溫升與振動(dòng)，而且能顯著提高加工零件的表面質(zhì)量和精度。
因此，對(duì)加工中心電主軸的研究，對(duì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)完善,提高加工中心電主軸系統(tǒng)的剛度、精度、穩(wěn)定性和增強(qiáng)冷卻效果仍是現(xiàn)今機(jī)械行業(yè)的研究重點(diǎn)。
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3.1國(guó)內(nèi)研究發(fā)展現(xiàn)狀
電主軸在我國(guó)的應(yīng)用也較早，20世紀(jì)60年代，主要用于零件內(nèi)表面磨削，但是這種電主軸的功率低，剛度也小。到80年代，國(guó)內(nèi)高速主軸軸承的開發(fā)成功，可以研制出系列高剛度的高速電主軸，并廣泛應(yīng)用于各種內(nèi)圓磨床和各個(gè)機(jī)械制造領(lǐng)域。在90年代以后，磨用電主軸開始轉(zhuǎn)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(shù)控銑床用電主軸等，這些電主軸不僅能加工更多復(fù)雜的零件，而且加工精度也得到相應(yīng)提高。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的車削用電主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)12000r/min，最大功率只有11kw；加工中心用電主軸的轉(zhuǎn)速最高30000r/ min，轉(zhuǎn)矩達(dá)200N•m的加工中心用電主軸轉(zhuǎn)速只有4000r/min；磨削用電主軸的轉(zhuǎn)速在15000r/min以內(nèi)。電主軸的潤(rùn)滑方面，國(guó)外普遍采用先進(jìn)的油氣潤(rùn)滑技術(shù)，而國(guó)內(nèi)主要以油脂潤(rùn)滑和油霧潤(rùn)滑為主。
1.3.2國(guó)外研究發(fā)展現(xiàn)狀
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