1、计转速上限可提高到。国外先进的加工中心的刀具交换时间，目前普遍已在左右，高的已达，甚至更快。在结构上，国外的加工中心都采用了适应于高速加工要求的独特箱中箱结构或龙门式结构。在加工精度上，国外卧式加工中心都装有机床精度温度补偿系统，加工精度比较稳定。国外加工中心定位精度基本上按德国标准验收，行程以下，定位精度可控制在之内。此外，为适应未来加工精度提高的要求，国外不少公司还都开发了坐标镗精度级的加工中心。相对而言，国内生产的高速加工中心快速进给大多在左右，个别达到。而直线电机驱动的加工中心仅试制出样品，还未进入产量化，应用范围不广。国内高速加工中心主轴转速般在，定位精度控制在之内，重复定位精度控制在之内。在换刀速度方面，国内机床多在，无法与国际水平相比。虽然国产数控机床在近几年中取得了可喜的进步，但与国外同类产品相比，仍存在着不少差距，造成国产数控机床的市场占有率逐年下降。国产数控机床与国外产。

2、陶瓷球来替代滚珠，轴承内外套圈仍为钢套圈。虽然只是把钢球变成了氮化硅球，但是另方面，沟道的几何尺寸也作了改进以优化轴承性能。这种轴承在减小了离心力的同时，也减小了滚珠与该道间的摩擦力，从而获得较低的温升及较好的高速性能。混合陶瓷球轴承最常见的形式是角接触球轴承，它可以在既有径向也有轴向负荷时有效地高速运转。但是轴向负荷只能从个方向施加。因此，这些轴承通常成对安装并施加预负荷以保证正确的接触角。由于加工中心在加工时不仅需要受到轴向力，还会受到定的径向力。因此在本课题的轴承配置中选用如图.的方式。而本课题的预紧方式采用隔套调整法及双螺母预紧。轴承的配合由于主轴轴承在工作时基本上都是内圈旋转外圈相对固定不动,且主轴承受载荷多为定向载荷。因此,为了提高轴承的刚性,防止轴承在工作期间因摩擦发热而引起内圈膨胀,导致内圈与主轴之间产生相对转动现象,精密机床主轴轴承内圈与主轴之间般选择过盈配合。另外,为了。

3、机技术及相关的微电子基础工业的高速发展，给数控机床的发展提供了个良好的平台，使数控机床产业得到了高速的发展。我国数控技术研究从年起步，国产的第台数控机床是北京第机床厂生产的三坐标数控铣床。虽然从时间上看只比国外晚了几年，但由于种种原因，数控机床技术在我国的发展却直落后于国际水平，到年我国的数控机床产量还不到台。到年代，我国的数控机床技术发展才得到了个较大的提速。目前，与国外先进水平相比仍存在着较大的差距。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展提高综合国力和国家地位的重要途径。概述.加工中心的发展状况加工中心的国内外发展对于高速加工中心，国外机床在进给驱动上，滚珠丝杠驱动的加工中心快速进给大多在以上，最高已达到。采用直线电机驱动的加工中心已实用化，进给速度可提高到，其应用范围不断扩大。国外高速加工中心主轴转速般都在，由于些机床采用磁浮轴承和空气静压轴承，。

4、紧量的大小，调整精度较高，。修磨座圈通过修磨轴承的内外座圈，可以调整轴承的预紧力。图.所示为两种修磨的形式。修磨轴承内圈的内侧修磨轴承外圈的内侧图.修磨轴承座圈图.为轴承外围宽边相对背对背安装，这时修磨轴承内圈的内侧，使间隙增大。图.所示为外围窄边相对面对面安装，这时修磨轴承外圈的窄边。在安装时按图示的相对关系装配，并用螺母或法兰盖将两个轴承轴向压拢，使两个修磨过的端面贴紧，这样能够使两个轴承的滚道之间产生预紧。另种方法是将两个厚度不同的隔套放在两轴承内外圈之间，同样将两个轴承轴向相对压紧，使滚道之间产生预紧，隔套调整法如图.所示。图.隔套调整法主轴支承方案的确定主轴轴承的不同配置形式对主轴组件刚度损失有巨大的影响，从而确定当支承跨距较大时，降低支承刚度，或适当增大主轴轴颈直径和内孔直径是减小主轴组件刚度损失的有效措施，并可提高其动态性能。本课题采用陶瓷球轴承做主轴支撑，即用氮化硅材料做成。

5、，并对这些零件的刚度和强度进行了校核。此外，本设计中所采用的陶瓷轴承能有效地增加主轴的刚度，从而提高了加工中心的可靠性和稳定性。关键词主轴组件，加工中心，数控机床决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展高新技术产业和尖端工业如信息技术及其产业，生物技术及其产业，航空航天等国防工业产业的使能技术和最基本的装备。制造技术和装备是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术则是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。数控机床技术的发展自年美国研制出第台三坐标方式升降台数控铣床算起，至今已有年历史了。世纪年开始，计算。

6、相比，差距主要在机床的高速高效和精密上。除此之外，在机床可靠性上也存在着明显差距，国外机床的平均无故障时间都在小时以上，而国产机床大大低于这个数字，国产机床故障率较高是用户反映最强烈的问题之。主轴部件的研究进展图.立式加工中心结构图切削箱轴伺服电机轴伺服电机主轴电机主轴箱刀库数控柜操纵面板驱动电柜工作台滑座立柱床身冷却水箱间歇润滑油箱机械手典型加工中心的机械结构主要有基础支承件加工中心主轴系统进给传动系统工作台交换系统回转工作台刀库及自动换刀装置以及其他机械功能部件组成。图.所示为立式加工中心结构图。主轴系统为加工中心的主要组成部分，它由主轴电动机主轴传动系统以及主轴组件成。和常规机床主轴系统相比，加工中心主轴系统要具有更高的转速更高的回转精度以及更高的结构刚性和抗振性。随着电气传动技术变频调速技术电动机矢量控制技术等的迅速发展和日趋完善，高速数控机床主传动的机械结构已得到极大的简化，取消。

7、轴承外圈沟道不只在局部受力,允许轴承外圈在轴承座内出现蠕动现象,以尽可能地延长轴承的使用寿命。同时,为防止轴承外圈因热膨胀引起与轴承座之间的过紧现象,引起轴承预紧增加,导致摩擦发热加剧,故轴承外圈与轴承座之间般选择间隙配合。在本课题中，固定端前支承的角接触球轴承与轴承座的配合采用间隙配合,配合目标间隙值取。为了提高机床的切削刚性，该轴承与主轴的配合采用过盈配合,配合目标过盈量取。而后支承的角接触球轴承与主轴选用过盈配合,配合目标过盈量取。与轴承座之间为间隙配合,配合目标间隙值取。主轴轴承设计计算.轴承受力分析轴承的受力简图参见图.。从图上可知，在两处所用的是同种型号的角接触球轴承，且处的轴承是成对使用，共同承担支承作用。所以，校验处轴承只需取受力最大处即可。已知，则轴承所受径向合力为轴承所受径向合力为.轴承寿命计算轴承的工作年限为年年按天计算，每天两班工作制按计算，则轴承预期计算寿命为已知。

8、迫振动和自激振动保持平稳运转的能力。抗振性直接影响加工表面质量和生产率，应尽量提高。温升和热变形温升会引起机床部件热变形，使主轴旋转中心的相对位置发生变化，影响加工精度。并且温度过高会改变轴承等元件的间隙破坏润滑条件，加速磨损。耐磨性指长期保持其原始精度的能力。主要影响因素是材料热处理轴承类型和润滑方式。根据本课题的设计任务要求，由于主轴的转速并不是很高，所以在抗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。

9、轴承所受的轴向负荷，径向负荷。由表查得分界立式,加工,中心,主轴,组件,结构设计,毕业设计,全套,图纸摘要加工中心由于备有刀库并能自动更换刀具，使得工件在次装夹中可以完成多工序的加工。加工中心般不需要人为干预，当机床开始执行程序后，它将直运行到程序结束。加工中心还赋予了专业化车间些诸多优点，如降低机床的故障率，提高生产效率，提高加工精度，削减废料量，缩短检验时间，降低刀具成本，改善库存量等。由于加工中心的众多优势，所以它深受全球制造企业的青睐。加工中心主要由主轴组件回转工作台移动工作台刀库及自动换刀装置以及其它机械功能部件组成。其中的主轴组件是机床重要的组成部分，其运动性能直接影响机床加工精度与表面粗糙度。本文在查阅大量国内外文献的基础上，通过研究分析不同加工中心主轴组件的性能，综合地比较了其特点，并拟定了个较为合理的主轴组件结构方案。同时，还就主轴轴承以及丝杠等重要零件的机械性能进行了探。

10、切削加工传递运动动力及承受切削力等，并满足相关的技术指标要求。本课题涉及的主要技术指标有主轴孔锥度主轴孔直径主轴箱行程轴主轴转速范围快速移动速度轴进给速度轴。.课题拟解决的关键问题各类机床对其主轴组件的要求，主要是精度问题，就是要保证机床在定的载荷与转速下，主轴能带动工件或刀具精确地稳定地绕其轴心旋转，并长期地保持这性能。主轴组件的设计和制造，都是围绕着解决这个基本问题出发的。为了达到相应的精度要求，通常，主轴组件应符合以下几点设计要求旋转精度旋转精度是指机床在空载低速旋转时，主轴前端安装工件或刀具部位的径向和轴向跳动值满足要求，目的是保证加工零件的几何精度和表面粗糙度。刚度指主轴组件在外力的作用下，仍能保持定工作精度的能力。刚度不足时，不仅影响加工精度和表面质量，还容易引起振动，恶化传动件和轴承的工作条件。设计时应在其它条件允许的条件下，尽量提高刚度值。抗振性指主轴组件在切削过程中抵抗强。

11、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。

12、了带传动和齿轮传动，机床主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床主运动的“零传动”。这种主轴电动机与机床主轴“合二为”的传动结构形式，使主轴组件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来，因此可做成“主轴单元”，俗称“电主轴”。由于当前电主轴主要采用的是交流高频电动机，故也称为“高频主轴”。由于没有中间传动环节，有时又称它为“直接驱动主轴”。电主轴是种智能型功能部件，不但转速高功率大，还有系列控制主轴温升与振动等机床运行参数的功能，以确保其高速运转的可靠性与安全。.课题的目的及内容本课题来源于同济现代制造技术研究所立式加工中心机床设计项目的子课题之。加工中心是典型的集高新技术于体的机械加工设备，它的发展代表了个国家设计制造的水平，因此在国内外企业界都受到高度重视。本课题的目的是进行立式加工中心主轴组件的结构设计，主轴组件作为加工中心的执行元件，它确保带动刀具进。

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