（毕设全套）立式加工中心主轴组件的结构设计（含CAD图纸）

格式：RAR 上传：2025-12-22 12:55:17

立式加工中心主轴组件的结构设计摘要振性温升等方面不必重点考虑，而应重点考虑加工中心的旋转精度和刚性。但是在设计时仍应综合考虑以上几项要求，注意吸收新技术，以获得满意的设计方案。.解决上述问题的策略旋转精度主要取决于主轴支承轴承主轴箱上轴承座等的制造装配和调整精度。显然，若要保证主轴组件的旋转精度，则必然对主轴支承轴颈的圆度轴承滚道及滚子的圆度主轴及其上的回转零件的动平衡度止推轴承的滚道及滚动体的误差以及对主轴的主要定心面的径向跳动和轴向窜动等提出较高的整体要求，特别要提高支承轴承的精度等级。要保证旋转精度，通常应尽量满足以上要求。而对于主轴组件的刚度，实际上是主轴轴承轴承座等加工设计的综合反映。主轴自身的结构形状和尺寸，滚动轴承的配置形式背靠背面对面同向混合等数量类型预紧等，以及支承的跨距主轴前端的悬伸量等都将直接影响其刚度。为了保证机床的主轴具有足够的刚度，通常应尽量使主轴前端的悬伸量缩短，主轴直径增大，并通过计算求出支承轴承间的最佳跨距进行预紧采用合理的轴承及其相应的配置形式等措施。采用以上各种措施必然会使机床的刚性及旋转精度大幅度提高，但是，若盲目地全部采纳上述措施，则定会使机床的制造难度增大，成本增加。所以，在设计的时候，要综合各项因素考虑。方案拟定.加工中心主轴组件的组成主轴组件是由主轴主轴支承装在主轴上的传动件和密封件等组成的。主轴的启动停止和变速等均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是切削加工的功率输出部件。主轴是加工中心的关键部件，其结构的好坏对加工中心的性能有很大的影响，它决定着加工中心的切削性能动态刚度加工精度等。主轴内部刀具自动夹紧机构是自动刀具交换装置的组成部分。.机械系统方案的确定主轴传动机构对于现在的机床主轴传动机构来说，主要分为齿轮传动和同步带传动。齿轮传动是机械传动中最重要的传动之，应用普遍，类型较多，适应性广。其传递的功率可达近十万千瓦，圆周速度可达，效率可达。齿轮传动大多数为传动比固定的传动，少数为有级变速传动。但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。同步带是啮合传动中唯种不需要润滑的传动方式。在啮合传动中，它的结构最简单，制造最容易，最经济，弹性缓冲的能力最强，重量轻，两轴可以任意布置，噪声低。它的带由专业厂商生产，带轮自行设计制造，它在远距离多轴传动时比较经济。同步带传动时的线速度可达有时允许达，传动功率可达，传动比可达有时允许达，传动效率可达。同步带传动的优点是无滑动，能保证固定的传动比预紧力较小，轴和轴承上所受的载荷小带的厚度小，单位长度的质量小，故允许的线速度较高带的柔性好，故所用带轮的直径可以较小。其主要缺点是安装时中心距的要求严格。由于齿轮传动需要具备较多的润滑条件，而且为了使主轴能够达到定的旋转精度，必须选择较好的工作环境，以防止外界杂物侵入。而同步带传动则避免了这些状况，并且传动效率和传动比等都能符合课题的要求，故在本课题的主轴传动方式中选择同步带传动。主轴进给机构对于主轴的进给机构，机床通常被设计为进给电动机与丝杠直接传动的形式。而丝杠所作的则是螺旋传动，它能将旋转运动转变为直线运动。螺旋传动按摩擦状态通常分为滑动螺旋，滚动螺旋，滚滑螺旋以及液压螺旋。如今在机床上通常采用的是滑动螺旋和滚动螺旋，下面就这两类传动方式进行比较，见表.。表.滑动螺旋滚动螺旋的特点与应用场合滑动螺旋滚动螺旋结构示意图使用性能摩擦系数大，传动效率低，约摩擦系数很低，传动效率高达低速运行时有爬行或振动低速运行时无爬行振动磨损大，使用寿命较短耐磨性好，磨损极小运转时无噪声。高速运行有噪声。结构工艺性结构简单，加工及安装精度要求较低。结构复杂，加工及安装精度要求较高。成本较低。高，是滑动螺旋的倍。应用场合适用于中高速的轻中重载荷，如般机床的进给机构。适用于高中低速的轻中重载荷，如数控精密机床的进给机构。由于本课题中丝杠用于主轴垂直方向的进给，所以对于高低速时运行的稳定性要求较高。故对比以上两种螺旋传动的特点，结合本课题的需求，故采用传动效率高磨损小传动平稳的滚动螺旋传动方式。主轴准停机构主轴准停装置是换刀过程所要求的在加工中心上特有得装置，也称之为主轴准停机构。由于刀具装在主轴上，在切削时的切削转矩不能完全靠锥孔的摩擦力来传递，因此通常在主轴前端设置个凸键，当刀具装入主轴时，刀柄上的键槽必须与此凸键对准，为保证顺利换刀，主轴必须停止在固定的角度方向，主轴定向装置就是为保证主轴换刀时准确停止在换刀位置而设置的。加工中心的主轴定向装置有机械方式和电气方式如磁力传感器检测定向两种。图.机械式主轴准停装置无触点开关感应块形槽轮定位盘定位液压缸定向滚轮定向活塞图.所示为形槽轮定位盘准停装置，在主轴上固定个形槽定位盘，使形槽与主轴上的端面键保持所需要的相对位置关系，其工作原理为准停前主轴必须是处于停止状态，当接受到主轴准停指令后，主轴电动机以低速转动，主轴箱内齿轮换挡使主轴以低速旋转，时间继电器开始动作，并延时，保证主轴转稳后接通无触电开关的电源，当主轴转到图示位置即形槽轮定位盘上的感应块与无触点开关相接触后发出信号，使主轴电动机停转。另延时继电器延时后，压力油进入定位液压缸下腔，使定向活塞向左移动，当定向活塞上的定向滚轮顶入定位盘的形槽内时，行程开关发出信号，主轴准停完成。若延时继电器延时后行程开关仍不发信号，说明准停没完成，需使定向活塞后退，重新准停。当活塞杆向右移到位时，行程开关发出定向滚轮退出凸轮定位盘凹槽的信号，此时主轴可启动工作。目前常采用的电气方式有两种，种是利用主轴上光电脉冲发生器的同步脉冲信号另种是用磁力传感器检测定向，其工作原理如图.。图.电气式主轴准停在主轴上安装个发磁体与主轴起旋转，在距离发磁体旋转外轨迹处固定个磁传感器，磁传感器经过放大器与主轴控制单元连接，当主轴需要定向时，便可停止在调整好的位置上。这种定向方式结构简单，而发磁体的线速度可达到以上。这种准停装置机械结构简单，发磁体与磁感传感器间没有接触摩擦，准停的定位精度可达，能满足般换刀要求。并且定向时间短，可靠性较高，所以应用的比较广泛。发磁体可安装在个圆盘的边缘，但这对较精密的高转速加工中心主轴来说，由于需要较高的动平衡指标，就不十分有利。另种是将发磁体做成动平衡效果很好的圆盘，使用时只需要将圆盘整体装在主轴上即可。在各种加工中心上采用什么形式的主轴定向装置，要根据各自的约束条件来选择。本课题采用电气式主轴准停装置，此方式避免了机械装置的复杂结构，只需要数控系统发出指令信号，主轴就可以准确地定向。刀具自动夹紧机构在自动交换刀具时要求能自动松开和夹紧刀具。图.示为数控镗铣床主轴组件机构示意图。碟形弹簧通过拉杆，双瓣卡爪，在套筒的作用下，将刀柄的尾端拉紧。当换刀时，要求松开刀柄，此时，在主轴上端油缸的上腔通入压力油，活塞的端部推动拉杆向下移动，同时压缩碟形弹簧，当拉杆下移到使双瓣卡爪的下端移出套筒时，在弹簧的作用下，卡爪张开，喷气头将刀柄顶松，刀具即可由机械手拔出。待机械手将新刀装入后，油缸的下腔通入压力油，活塞向上移，碟形弹簧伸长将拉杆和双瓣拉