上进行深孔钻削.机械制造与研究文哲雄，陈跃忠.经济型钻床的数控改造方法.佛山农牧高等专科学校学报.李羊林.立式钻床的数控改造.江苏机械制造与自动化.玉钰.高速精密五轴联动加工中心结构设计及性能研究.四川大学工程硕士论文许晓畅.专用机床设备设计.重庆大学出版社夏田.数控加工中心设计.北京化学工业出版社汪星桥.机床设计手册卷.北京机械工业出版社成大先.机械设计手册.北京化学工业出版社李洪.实用机床设计手册.沈阳辽宁科学技术出版社郁明山，李奇.现代机械传动手册.北京机械工业出版社谢红.数控机床机器人机械系统设计指导.上海同济大学出版社张章福.铣工工艺学.北京科学普及出版社范秀娇，雷宁.立式钻床双齿圈分度工作台.齐重数控装备股份有限公司报.杨元模.两种提高钻床加工精度和效率的配件装置的设计.南昌航空工业学院学报.刘广源.机床电气控制.电气时代.赵丽.在立式钻床为使主轴运行平稳，可采用斜齿轮。螺旋倾角般不宜超过，以免引起有太大的轴向分力。主轴上尽量不要有滑移齿轮或其它活装零件如离合器，以免因轴颈与活装零件孔间有间隙而引起振动。齿轮与主轴最好用圆锥配合。较高速的主轴，用带传动可使运转平稳。在带传动中，常用的有平带传动带传动多楔带传动和同步带传动等。平带传动结构最简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的情况下应用较多。常用的平带有帆布芯平带编织平带棉织毛织和缝合棉布带锦纶片复合平带等数种。其中以帆布芯平带应用最广，它的规格可查阅国家标准或手册。在般机械传动中，应用最广泛的是带传动。带的横截面呈等腰梯形，带轮上也做出相应的轮槽。传动时，带只和轮槽的两个侧面接触，即以两侧面为工作面。根据槽面摩擦的原理，在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，这是带传动性能上的最主要优点。再加上带传动允许的传动比较大，结构较紧凑，以及带多已标准化并能大量生产等优点，因而带传动的应用比平带传动广泛得多。多楔带兼有平带和带的优点柔性好，摩擦力大，能传递的功率大，并解决了多根带长短不而使各带受力不均的问题。多楔带主要用于传递功率较大而结构要求紧凑的场合，传动比可达，带速可达。传动带易拉长和磨损，设计时必须注意能调节中心距磨损后易于更换有可靠的防护装置以防止与油接触受侵蚀。当线速度时，可用形带多楔带或同步齿形带时，可用橡胶或皮革平带时，可用丝天然丝锦纶丝或涤纶丝织带。由于本设计为较高速主轴，线速度，故选用多楔带传动。多楔带带轮的设计计算基本设计参数由设计要求本次设计选用传动比为。.设计功率查现代机械传动手册.，。工况系数。.带型的选择根据所算的设计功率，查现代机械传动手册表.，选用型多楔带。.小带轮直径的确定根据带型与设计功率，查现代机械传动手册表.，小带轮节圆直径。，即中空主轴平均内径，单位主轴轴承支承跨距，单位。则有计算得，考虑到实际结构，取。主轴端部结构加工中心主轴的轴端用于安装夹具和刀具。要求夹具和刀具在轴端定位精度高定位刚度高装卸方便，同时使主轴的悬伸长度短。短锥法兰结构有很高的定位精度，主轴的悬伸长度短，大大提高了主轴的刚度。查机床设计手册卷表.，查得主轴端部结构以及主要尺寸如表表主轴端部结构尺寸.主轴端部有四个螺纹孔是用来装端铣刀的，另外有两个端面键是用来固定刀的周向的转动，具体结构如图。图主轴端部结构主轴刀具自动夹紧机构主轴内部刀具自动夹紧机构是加工中心必不可少的机构。加工中心自动换刀，所以，主轴系统应具备自动松开和夹紧刀具的功能。刀具自动夹紧机构安装在主轴内部，本设计采用如图所示的刀杆拉紧机构。.刀柄.钢球.拉杆图刀杆拉紧机构.钢球.拉杆.碟形弹簧.滑块.螺母.汽缸.活塞杆.行程开关图刀具自动夹紧机构示意图刀具自动夹紧机构安装在主轴的内部，如图所示，刀柄由两个钢球夹持，碟形弹簧通过滑块螺母，在拉杆上的钢球作用下，将刀柄拉紧。当换刀时，要求松开刀柄，此时将主轴上端汽缸的上腔通压缩空气，活塞杆及拉杆向下移动，同时压缩碟形弹簧，当拉杆下移到使刀具松开的位置，刀具即可由机械手更换。待新刀装入后，汽缸上腔停止供气，活塞杆在圆柱螺旋弹簧力的作用下上移，在碟形弹簧作用下拉杆带动钢球上移，重新将刀柄拉紧。活塞杆移动的两个极限位置分别设有行程开关，作为刀具夹紧和松开的信号。主轴的验算.主轴刚度验算计算当量直径图主轴尺寸示意图主轴尺寸示意图，如图所示其中当量直径由此计算可得刚度计算主轴前悬伸部分较粗，刚度较高，其变形可以忽略不计。后悬伸部分不影响刚度，也可不计。如主轴前端作用外载荷，则主轴前端挠度为式中外载荷，单位前悬伸，等于外载荷作用点至支承点间的距离，单位跨距，等于前后支撑点间的距离，单位弹性模量，钢为,单位截面惯性矩单位主轴的外径和孔径，单位。图主轴受力示意图将及之值代入上式可得如果，则孔的影响可以忽略，即弯曲刚度所以，当时，则本设计，所以.主轴扭转刚度验算对钻床等以扭转变形为主的主轴，还要验算其扭转刚度。通常要求其扭转角在的长度内不超过，即式中主轴传递最大扭矩，单位传动时，槽只和轮槽的两个侧面接触，即以两侧面为工作面。根据槽面摩擦的原理，在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，这是带传动性能上的最主要优点。再加上带传动允许的传动比较大，结构较紧凑，以及带多以标准化并能大量生产等优点，因而带传动的应用比平带传动广泛的多。多楔角兼有平带和带的优点柔性好，摩擦力大，能传递的功率大，并解决了多根带长短不而使各带受力不均的问题。多楔角主要由于传递功率较大而结构要求紧凑的场合，传动比可达，带速可达.传动带易拉长和磨损，设计时必须注意能调解中心距磨损后易于更换有可靠的防护装置以及防止与油接触受侵蚀。当线速度时，可用形带多楔角或同步齿形带时，可用橡胶或皮革平带时，可用丝天然丝涤纶丝织呆由于本设计为较高速主轴，线速度，故选用多楔角运动。.主轴进给系统传统的钻床主轴进给系统主要由主轴主轴套筒主轴套筒箱套齿轮齿条和轴承等组成。主轴在加工时即要做旋转运动，也要做轴向的进给运动。机床的主轴被安装在主轴的套筒内，套筒安置在主轴箱体孔的箱套内，主轴上侧由花键连接。机床加工时，旋转运动由花键传入，而进给运动则有齿轮通过齿条带动套筒在箱套内运动。本设计中采用了半闭环控制系统，半闭环系统的精度比闭环系统的精度略低，但是其结构简单而且调整方便。.夹紧系统传统钻床的夹紧主要是手工操作，由夹具夹紧工件。为了便于实现自动化控制，主轴内部刀具的自动加紧，则采用了碟形弹簧与气压传动技术。.方案的可行性分析钻销中心的设计特点采用本文提出的设计方案，所设计出的钻销中心具有如下特点自动化程度较高钻销中心不仅具有般数控钻床的自动加工功能，而且装有转塔式刀库，可以自动更换刀具，进行多工序加工。由于采用了半闭环连续轮廓控制的数控系统，可进行轮廓控制的铣削工序。当配有工业机器人时，尚可自动装卸工件，实现无人化生产。加工效率高为了适应各种材料各种尺寸的零件加工，采用了宽调速电机，使主轴调速范围宽，最高转速可达。适合进行高速切削，以减少加工时的切削时间。机床快速定位速度也较高，工作台向和向快速进给速度可达.主轴箱垂直上下向快速进给速度可达.自动换刀时间般为，可缩短加工的辅助时间，提高生产率。维修方便在主机上没有齿轮传动没有液压传动，应用了高寿命的直线滚动导轨及滚珠丝杠螺母副，是日常维修大大简单化，维修方便。现代数控系统控制轴数多达轴，同事联动的轴数已达到轴。智能化数控系统应用高技术的重要目标是这能化。智能化技术主要体现在以下几个方面引进自适应控制技术引进自适应控制技术的目的是要求在随机的加工过程中，通过自动调节加工过程中所测得的工作特征状态，按照给定的评价指标自动校正自身的工作参数，以达到或接近最佳的工作状态。通常数控机床是按照预先编好的程序进行控制，但随机因素，如毛坯余量和硬度的不均匀刀具的磨损等难以预测。为了确保质量，势必在编程时采用较保守的切削用量，从而降低了加工效率。系统可对机床主轴转矩切削力切削温度刀具磨损等参数值进行自动测量，并由进行比较运算后发出修改主轴转速和进给量大小的信号，确保处于最佳切削用量状态，从而在保证质量条件下使加工成本最低或生产率最高。附加人机械化自动编程功能建立切削用量专家系统和示数系统，从而达到提高编程效率和降低对编程人员技术水平的要求。具有设备故障诊断功能数控系统出了故障，控制系统能够进行自诊断，并自动采取排除故障的措施，以适应长时间无人操作环境的要求。小型化蓬勃发展的机电体化设备，对系统提出了小型化的要求，体积小型化便于将机电装置糅合为体。日本新开发的和都采用了三维安装方法，使电子元器件得以高精度的安装，缩小了新型彩色液晶薄型显示器，使系统进步小型化，这样可更方便地将它们装到机械设备上。.设计的目的与意义在机床加工中钻床的加工工作量在总制造工作量中占有很大的比量。钻床为孔加工机床，按其机构形式不同可以分为摇臂钻床立式钻床卧式钻床深孔钻床多轴钻床等。主要用来进行钻孔扩孔铰孔攻丝等。长期以来我国的机械制造工业中孔类加工多数由传统钻床来完成，但是传统的钻床在大批生产时存在许多的不足之处自动化程度不高，难以进行大批量生产工作效率低，且工人的工作环境恶劣占用人力较多，操作固定不交易出错精度不高，工件装夹费时加工产品质量不高。再生产过程中，手动的操作繁琐的装夹大量生产力的投入和单的生产流程导致了钻床加工的自动化程度低生产效率低共作环境恶劣和产品质量不高，因此，我们需要解决的问题在于如何实现钻削加工的自动化减少生产力的投入生产和与其他工艺流程相结合同时也要考虑经济问题。针对以上传统钻床的不足之处及生产中存在的问题，我们有必要在传统钻床的基础上研究出新型数控钻床立式钻销中心。通过对传统钻床手动的进给系统夹紧系统及传动系统的创新设计，假如新技术，从而提高产品质量和生产效率，实现自动化，降低劳动强度及工作量。钻销中心具有自动换刀功能，可减少工件在机床上的两次安装，提高加工精度，稳定产品质量，减轻操作者的劳动立式,中心,主轴,机械,结构设计,毕业设计,全套,图纸摘要在传统的立式钻床铣床与新型数控机床技术的基础上，开发了以钻削为主，并兼有攻丝铣削等功能，且备有刀库并能够自动更换刀具来对工件进行多工序加工的数控机床钻削中心。本文主要针对钻削中心的主轴系统进行设计。在本设计中，主轴调速取消了齿轮变速机构，而是由交流电动机来调速主轴与电机轴之间采用多楔带传动主轴内部刀具的自动夹紧，则采用了碟形弹簧与气压传动技术主轴的垂直进给采用了半闭环伺服进给系统主轴的支承采用了适应高刚度要求的轴承配置。总之，通过对主轴系统的设计，使系统满足了钻削中心高效高加工精度的要求。关键词数控技术钻削中心主轴系统绪论.数控机床的概念.数控机床的组成.数控技术发展状况及发展趋势.设计的目的与意义第章总体设计方案的确定.设计方案.方案的可行性分析钻销中心的设计特点本设计的创新之处第章钻削中心主轴部件结构设计.主轴的结构设计主轴的基本尺寸参数的确定主轴端部结构主轴刀具自动夹紧机构主轴的验算主轴材料和热处理的选择.主轴传动部件的设计传动方式的选择多楔带带轮的设计计算多楔带的选择及带轮尺寸参数的确定传