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（答辩稿）XK5040数控立式铣床主运动系统及进给系统及控制系统设计（CAD图纸+DOC论文）

主轴支承结构设计支承中的轴承应定位可靠,精度保证性好.安装调整方便.支承中各零部件的加工和装配工艺性好,维修更换方便.,轴承型内圈的轴向定位双列短圆柱滚子轴承内圈相对外圈可以移动,当内圈向大端移动时,由于的内锥孔.内圈将胀大消除间隙。主轴端部的结构型式主轴端部的型式取决于机床的类型和安装夹具或刀具的型式.主轴端部的结构,应保证夹具顶尖或刀具可靠,定位准确,高的联结刚度以传递足够的扭矩,并尽量缩短主轴悬伸长度,以及装卸方便等.通用铣床主轴端部结构型式如下图.图.主轴端部结构锥孔作定位面,供安装铣刀或铣刀心轴的尾锥,再用拉杆从主轴后端拉紧四个螺孔供安装铣刀用,两个长槽供安装端面键以传递扭矩.主轴主要参数的确定主轴的主要参数是指主轴平均直径主轴前轴颈直径主轴内孔直径,主轴悬伸量和主轴支承跨距。这些参数直接影响主轴的工作性能.但为简化问题,主要从静刚度条件出发来确定这些参数.即选择,使主轴获得最大的静刚度,也就是使主轴轴端位移最小,同时兼顾其他的要求,如高速性,抗振性能等。主轴轴颈直径的确定主轴轴颈直径对主轴部件刚度影响最大.加大直径,可减少主轴本身弯曲变形引起的主轴轴端位移和轴承弹性变形所引起的轴端位移,从而提高主轴部件刚度.但加大直径受到轴承值的限制,同时造成相配零件尺寸加大,制造困难,结构庞大和重量增加等.因此在满足刚度要求下应取小值。查机床设计手册取,后轴颈平均轴颈取.主轴内孔直径的确定主轴内孔主要用于通过棒料夹紧刀具或工件的控杆,冷却管等,大型,重型机床的空心主轴还可以减轻重量.确定孔径的原则是在满足对空心主轴孔径的要求和最小壁厚要求以及不削弱主轴刚度的要求下尽量去大些。由材料力学知,轴刚度与抗弯截面惯性矩成正比,与直径之间有下列关系由上式可知,当时,空心主轴的刚度与实心主轴的刚度相差甚小,即内孔对主轴刚度降低的影响很小,当时,刚度降低约.因此,为了不至于过分地削弱主轴刚度,般应使另外,还应考虑主轴的颈外壁厚是否足够.推荐铣床,拉杆直径.根据铣床的主参数,取.则。满足要求.主轴悬伸量的确定主轴悬伸量是指主轴前端大炮前支承径向反力作用中点般为前径向支承中点的距离,它主要取决于主轴端部结构型式和尺寸大多都有轴端标准,前支承的轴承配置和密封装置等.有的还与机床其它结构参数有关,如工作台的行程等.因此主要由结构设计确定。参考同类机床和金属切削设计机床,取则悬伸量。,主轴跨距的确定根据金属切削设计机床,计算前支承刚度.计算综合变量此处取弹性横量.钢的主轴的截面惯性距则由主轴跨距计算线图,得，所以.合理跨距范围为，为提高刚度,应尽量缩短主轴外延伸长度,选择适当的跨距,般推荐取。跨距小时,轴承变形对轴端变形影响大,所以轴承刚度小时,取大值,轴承刚性差时,则取小值。这里取.主轴的材料,热处理及技术要求.主轴的材料及热处理.主要为提高强度和韧性,可选用和,进行调质处理.或调质后局部淬硬处理.主要为得到很高的表面硬度,增加耐磨性,可选用渗碳后淬硬若他要求也较高时.可选用调质后表淬硬处理.精密机床主轴,要求精度保持性好,应选用热处理后残余应力小的材料,如进行调质后局部淬硬处理.由于数控立式铣床主轴支承为滚动轴承,轻,中载荷,低转速,精度要求较高,可选用调质,轴颈部分表面淬硬.主轴的技术要求主轴部件的密封主轴部件密封装置的作用是防止润滑剂从部件流出,和防止冷却液,湿气,灰尘,切削液及杂质侵入部件内,导致主轴,轴承和传动件等腐蚀及磨损过快,影响主轴部件的工作性能.对主轴部件密封装置的要求适应转速要求,在定的压力和温度范围内具有良好的密封性能.在密封部位引起的摩擦力尽量小,摩擦系数尽量稳定.适应工作环境的要求,密封性好,耐腐蚀性,磨损小,工作寿命长.磨损后,在定程度上能自动补偿.结构尽可能紧凑,特别是主轴前支承处的密封装置,轴向尺寸应尽量小,以减小主轴前端部分悬伸量,提高主轴部件刚度.同时力求结构简单,装卸方便.主轴部件密封装置类型的确定根据主轴转速,主轴轴承的润滑方式,工作温度,工作状况和轴端结构特点来选择密封装置的型式立式铣床的主轴是垂直安装的.属立式主轴,可选用曲路密封迷宫式密封,这装置密封,垫圈和曲路相结合的密封.垫圈甩开油液使其集中于端盖中引回,曲路密封还可以防止外界杂质侵入制动器设计对制动器的要求是制动迅速,平稳,结构简单,紧凑,维修调整方便等.制动方式有两类电机制动和机械制动。在数控铣床上，通常根据刀具与工艺要求需进行主轴转速的变换及制动，这制动装置常用离合器来实现，而电磁离合器是应用电磁效应接通或切断运动的元件。由于它便于实现自动操作，并有现成的系列产品可供选择，因而它已成为自动装置中常用的元件。这里我们采用机械制动,采用电磁离合器制动。按照要求，根据电磁离合器所能传递的静扭矩和动扭矩选择各类电磁离合器的规格，型号，从而确定其尺寸。按扭矩选择般应使选用和设计的离合器的额定静扭矩和额定动扭矩满足工作要求。额定静扭矩式中离合器的额定静力矩安全系数运转时的最大负载力矩对于需要在负载下启动和变速，或启动时间有特殊要求时，应按动扭矩设计，查机械设计手册表，取取.则.额定动扭矩式中，加速扭矩所有被离合器带动的零件折算到离合器轴上的当量飞轮矩安装轴转速为及轴上零件的非轮矩之和分别为离合器带动的其他各轴转速为，上零件的飞轮矩之和加速时间,中型车床取,位行用空转扭矩。湿式多片式离合器般为的，油量小，精度高，水平安装是取小值通过计算，这里选用铣床专用离合器，型号为。.截面图设计截面图设计主要考虑以下四个方面的问题,个轴的位置安排包括主轴,轴和中间各传动轴的合理安排和确定,箱体结构和外形变整箱体结构,与床身的连接方式,外观造型等,操纵机构的设计和选择,润滑系统的设计和润滑元件的选择.轴的空间布置轴系布置般程序是先确定主轴在变速箱体中的位置,再确定传动主轴的轴及与主轴轴齿轮有啮合关系的轴.第三部确定电动机轴或数控立式铣床主运动系统及进给系统及控制系统设计摘要,数控,立式,铣床,运动,系统,进给,控制系统,设计,毕业设计,全套,图纸这里，共需三个变速组。传动组传动顺序的安排级转速传动系统的传动组，可以排成，或。选择传动组安排方式时，要考虑到机床主轴变速率的具体结构，装置和性能。轴如果安置制动的电磁离和器时，为减少轴向尺寸。第传动组的传动副数不能多，以为宜，有时甚至用个定比传动副主轴对加工精度，表面粗糙度的影响很大，因此主轴上齿轮少些为好，最后个传动组的传动副选用，或个定比传动副。这里，根据前多后少的原则，选择方案。传动系统的扩大顺序安排对于的传动，有！种可能安排，亦即有种机构副和对应的结构网，传动方案中，扩大顺序与传动顺序可以致，结构式的传动中，扩大顺序与传动顺序致，称为顺序扩大传动，而，的传动顺序不致，根据“前密后疏”的原则，选择的结构式。验算变速组的变速范围齿轮的最小传动，最大传动比，决定了个传动组的最大变速范围因此，可按下表，确定传动方案根据传动比及指数,的值公比极限值传动比指数.值值值因此，可选择的传动方案。最后扩大传动组的选择正常连续顺序扩大传动串联式的传动式为最后扩大传动组的变速范围为按原则，导出系统的最大收效和变速范围为因此，传动方案符合上述条件，其结构网如下图.图.结构网图转速图拟定运动参数确定后，主轴各级转速就已知，切削耗能确定电机功率。在此基础上，选择电机的型号，分配个变速组的最小传动比拟定转速图，确定各中间轴的转速。主电机的选择中型机床上，般都采用交流异步电动机为动力源，可在下列中选用，在选择电机型号时，应注意电机的根据机床切削能力的要求确定电机功率，但电机产品的功率已标准化，因此，按要求应选取相近的标准值。电机的转速异步电动机的转速有，这取决于电动机的极对数机床中最常用的是和两种，选用是要使电机转速与主轴最高速度和工轴转速相近为宜，以免采用过大的升速或过小的降速传动。根据以上要求，我们选择功率为.，转速为的电机，查表，其型号为，其主要性能如下表电机型号额定功率荷载转速同步转速.分配最小传动比，拟定转速图轴的转速轴从电机得到运动，经传动系统转化为主轴各级转速，电机转速和主轴最小转速应相近，显然，从动件在高速运转下功率工作时所受扭矩最小来考虑，轴转速不宜将电机转速降得太低。弱轴上装有离合器等零件时，高速下摩檫损耗，发热都将成为突出矛盾，因此，轴转速也不宜也太高，轴转速般取左右较合适。因此，使中间变速组降速缓慢。以减少结构的径向尺寸，在电机轴到主传动系统前端轴增加对的降速齿轮副，这样，也有利于变型机床的设计，改变降速齿轮传动副的传动比，就可以将主轴级转速起提高或降低。中间轴的转速对于中间传动轴的转速的考虑原则是妥善解决结构尺寸大小和噪音，振动等性能要求之间的矛盾。中间传动轴转速较高时，中间传动轴和齿轮承受扭矩小，可以使轴径和齿轮模数小些,从而可使结构紧凑。但这样引起空载功率和噪音加大.式中系数，两支承滚动轴承和滑动轴承.，三支承滚动轴承所有中间轴轴径的平均值主轴前后轴径的平均值中间传动轴的转速之和主轴转速式中所有中间传动齿轮的分度圆直径的平均值主轴上齿轮分度圆直径的平均值传到主轴上所经过的齿轮对数主轴齿轮螺旋角,系数，根据机床类型及制造水平选取，我国中型车床，铣床.，车床，铣床.从上述经验公式可知，主轴和中间传动轴的转速和对机床噪音和发热的关系，确定中间轴转速时，应结合实际情况做相应的修正。，对高速轻载或精密机床，中间轴转速宜取低些,控制齿轮圆周速度可用级齿轮精度，在此条件下，可适当选用较高的中间轴转速。齿轮传动比的限制机床主传动系统中，齿轮副的极限传动比,升速传动中，最大传动比，过大，容易引起振动的噪音。,降速传动中，最小传动比。过小，则主动齿轮与被动齿轮的直径相差太大将导致结构庞大。分配最小传动比,决定轴和的传动比，根据台式铣床的结构特点，及对同类车床的比较，为使传动平稳取其传动比为决定各变速组的传动比由前面轴的转速及中间轴转速的分析，及齿轮传动比的现在，根据“前缓后急”的原则，取轴的最小降速比为极限值的，.轴和轴均取拟定转速图根据结构图及结构网图及传动比的分配，拟定转速图，如下图.所示图.传动系统图齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制齿轮齿数的确定的要求可用计算法或查表确定齿轮齿数，后者更为简便，根据要求的传动比和初步定出的传动副齿数和，查表即可求出小齿轮齿数选择是应考虑,传动组小齿轮不应小于允许的最小齿数，即推荐对轴齿轮，特殊情况下，对套装在轴上的齿轮特殊情况下，对套装在滚动轴承上的空套齿轮，当齿数少于不发生根切的最小齿数时压力角的直齿标准般需对齿轮进行正变位修正。,保证强度和防止热处理变形过大，齿轮齿根圆到键槽的壁厚，般取则，如图.所示。同传动组的个齿轮副的中心矩应相等。若摸数相等时，则齿数和亦相等，但由于传动比要求，尤其是在传动中使用了公用齿轮后，常常满足不了上述要求，机床上可用修正齿轮，在定范围内调整中心矩使其相等但修正量不能太大，般齿数差不能够超过个齿。变速传动组中齿轮齿数的确定为了减少齿轮数目和缩短变速箱的轴向尺寸，这里采用了公用齿轮。但由于公用齿轮的采用，使两个传动组间的传动比互相牵制，不能独立地按照最紧凑的原则决定传动件的尺寸，因此，径向尺寸般较大，此外，