（CAD图纸全套）立式加工中心主轴组件的结构设计（含说明书） ㊣ 精品文档

（图纸） 垂直丝杆.dwg

（图纸） 大带轮.dwg

（图纸） 大带轮挡圈.dwg

（图纸） 带轮盖.dwg

（图纸） 挡油盘.dwg

（图纸） 挡油盘1.dwg

（图纸） 挡油盘2.dwg

（图纸） 拉杆.dwg

（图纸） 立式加工中心主轴组件结构图.dwg

（图纸） 密封端盖.dwg

（图纸） 密封端盖1.dwg

（图纸） 密封端盖2.dwg

（图纸） 密封套筒.dwg

（其他） 目录.doc

（图纸） 套筒.dwg

（图纸） 套筒1.dwg

（图纸） 小带轮.dwg

（图纸） 小带轮挡圈.dwg

（图纸） 压板.dwg

（其他） 正文_立式加工中心主轴组件的结构设计.doc

（图纸） 轴承端盖.dwg

（图纸） 轴承座.dwg

（图纸） 主轴.dwg

（图纸） 主轴拨块.dwg

立式加工中心主轴组件的结构设计摘要向上，双瓣卡爪重新进入套筒，将刀柄拉紧。

活塞移动的两个极限位置都有相应的行程开关，作用，作为刀具松开和夹紧的回答信号。

图.数控镗铣床主轴组件机构示意图调整半环双列园柱滚子轴承向心球轴承，调整环双瓣卡爪弹簧拉杆向心推力球轴承油缸碟形弹簧活塞喷气头套筒图.刀柄拉紧结构刀杆尾部的拉紧结构，除上述的卡爪式以外，还有图.所示的弹簧夹头结构以及图.所示的钢球拉紧机构。

在本课题中，刀具自动夹紧机构借用如图.的夹紧方式，采用气压缸夹紧方式，从而避免因油路堵塞等常见情况。

而在拉杆处则采用钢球拉紧机构，因为其加工简单，并可以有效的拉紧刀杆。

切屑清除机构自动清除主轴孔内的灰尘和切屑是换刀过程的个不容忽视的问题。

如果主轴锥孔中落入了切屑，灰尘或其它污物，在拉紧刀杆时，锥孔表面和刀杆锥柄会被划伤，甚至会使刀杆发生偏斜，破坏刀杆的正确定位，影响零件的加工精度，甚至会使零件超差报废。

为了保持主轴锥孔的清洁，常采用的方法是使用压缩空气吹屑。

为了提高吹屑效率，喷气小孔要有合理的喷射角度，并均匀布置。

其工作原理图可参考图.。

.伺服驱动系统方案的确定控制用电动机是电气伺服控制系统的动力部件，是将电能转换为机械能的种能量转换装置。

由于其可在很宽的速度和负载范围内进行连续精确地控制，因而在各种机电体化系统中得到了广泛的应用。

控制用旋转电动机按其工作原理可分为旋转磁场型和旋转电枢型。

前者有同步电动机永磁步进电动机永磁后者有直流电动机永磁感应电动机按矢量控制等效模型，具体地可细分为步进电动机又称为脉冲电动机。

它是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。

其输入个电脉冲就转动步，即每当电动机绕组接受个电脉冲，转子就转过个相应的步距角。

由于其转子角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步，所以对于本课题所需的控制电动机而言，步进电动机很难精确地确保主轴组件的旋转精度，故不适合。

直流伺服电动机通过电刷和换向器产生的整流作用，使磁场磁动势和电枢电流磁动势正交，从而产生转矩。

它具有较高的响应速度精度和频率，优良的控制特性等优点。

但是由于使用电刷和换向器，故寿命较低，需要定期维修。

所以不太适合用于主轴的主电机，但是可以用于进给电动机。

由于交流伺服电动机具有直流伺服电动机的全部优点，并且其不具备电刷和换向器，不需要定期维修。

虽然在价格上交流伺服电动机较贵，但是由于其性能可靠精度好，所以正在逐步取代直流电动机的地位。

故在本课题的主电机选用中选择交流伺服电动机。

各种伺服电动机的特点及应用举例见表.。

表.伺服电动机的特点及应用实例种类主要特点应用实例伺服电动机.高响应特性.高功率密度体积小重量轻.可实现高精度数字控制.接触换向部件电刷与换向器需要维护.不能高速大扭矩工作。

机械机器人计算机外围设备办公机械音响和音像设备计测机械等伺服电动机.具有伺服电动机的全部优点.对定于电流的激励分量和转矩分量分别控制.具有良好的性价比.坚固耐用免维修。

机械机器人等步进电动机.转角与控制脉冲数成比例，可构成直接数字控制.工作状态不受干扰.步距角有误差.高速易失步，低速易振荡。

计算机外围设备办公机械数控装置.加工中心主轴组件总体设计方案的确定综合.，.节中的方案，本课题的总体设计方案现确定如下由于同步带无滑动，能保证固定的传动比，且传动效率高，允许的线速度较高，无需安置在很良好的工作环境中，所以在主轴传动方式中选择同步带传动。

但是需要注意的是同步带的安装具有严格的要求。

在主轴的进给运动中，采用滚珠丝杠。

其耐磨性好磨损小，低速运行时无爬行无振动，能够很好地确保轴的进给精度。

由于加工中心具备自动换刀功能，所以在主轴组件中还应有主轴准停装置刀具自动夹紧机构以及切屑清除机构。

在本课题中，主轴准停机构采用磁力传感器检测定向，其不仅能够使主轴停止在调整好的位置上，而且能够检测到主轴的转速，并在加工中心的操控面板上显示出来，方便机床操作者调整转速。

在换刀过程中，刀具自动夹紧机构也是不可获缺的部分。

它控制着刀杆的松紧，使刀具在加工时能紧紧地固定在主轴上，在换刀时能轻松地卸载。

本课题采用了液压缸运行的方式，通过活塞拉杆拉钉等系列元件的运动来达到刀杆的松紧目的。

同时，为了减少液压推力对主轴支承的磨损，在主轴的内部设置了段碟形弹簧，使活塞对拉杆的作用起到个缓冲的作用。

同时，在换刀过程中，活塞及拉杆的内部将被加工成中空状。

其间将通入定的压缩空气来清除切屑。

使刀杆和主轴始终具有很好的配合精度。

在伺服系统中，本课题在进给系统中选用直流伺服电动机，而在主运动系统中则选用交流伺服电动机。

由于交流伺服电动机具有电刷和换向器，需要常常维修，故不适合于主运动系统中。

图.所示为本课题主轴组件结构示意图。

图.主轴组件结构示意图刀架拉钉主轴拉杆碟形弹簧活塞液压缸行程开关压缩空气管接头弹簧钢球端面键主轴组件的主运动部件.主轴电动机的选用主电机功率估算计算主铣削力经验公式.式中铣削力，即主切削力切向圆周分力，铣削深度，每齿进给量，铣削宽度，铣刀直径，铣刀齿数铣削力修正系数，工件材料抗拉强度，已知高速钢刀具刀具前角主偏角工件材料为碳钢每齿进给量刀具直径为，齿数工件宽度，切削深度将上述各条件代入公式.，则主切削力为切削速度主电机功率估算铣削功率主电机功率式中机床主传动系统传动效率。

滚珠轴承传动效率.，同步带传动效率.主电机选型利用交流伺服系统可进行精密定位控制，可作为机床工业机器人等的执行元件。

交流主轴电机系列从.共分种。

它的特点是转速高输出功率大性能可靠精度好振动小噪音低，既适合于高速切削又适合于低速重切削。

该系列可应用在各种类型的数控机床上。

根据主电机功率.，故本课题选用交流主轴电机型号。

其主要技术参数如下额定输出功率最高速度额定输出转矩转子惯量。

.主轴主轴的结构设计主轴的主要参数是指主轴前轴颈直径主轴内孔径主轴悬伸量和主轴支承跨距，见图.。

图.主轴主要参数示意图.主轴轴径的确定主轴轴径通常指主轴前轴颈的直径，其对于主轴部件刚度影响较大。

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较小值。

设计时主要用类比分析的方法来确定主轴前轴颈直径。

加工中心主轴前轴颈直径按主电动机功率来确定，由表.查得。

由于装配需要，主轴的直径总是由前轴颈向后缓慢地逐段减小的。

在确定前轴径后，由式.可知前轴颈直径和后轴颈直径有如下关系.主轴内孔直径的确定主轴内孔直径与机床类型有关，主要