机床主轴设计及相关技术研究论文说明书

1、 机床主轴设计及相关技术研究 摘要：随着我们的机械加工的不断发展，对于我们的加工零件的要求也在不断的变化和提高，在如今的加工设备中，有用到很多的铣床设备，数控铣床就是比较新式的加工设备，能够实现对我们的各种零部件进行各个工序的铣削加工，加工的精度比较高，生产的效率也高，尤其是对一些形状和结构尺寸比较特殊的工件，能够满足各个部位的精准加工工序，可以满足加工企业的各种要求。本次我们设计的是数控铣床的主轴结构，是我们数控铣床的关键的零部件，也是我们加工设备的最主要核心部件，主轴的前端部分是跟我们的夹具结构直接连接的部分，带动我们的被夹持的工件进行高速旋转运动的，本次的主轴的工作时候的转速达到8000r/min,输出的功率达到5KW，此主轴结构能够使用40把不同的刀具。主轴的性能和质量的好坏直接会对我们加工的零件产生影响，因此我们对于主轴的设计，必须要求能够有好的强度和韧性，这样才能保证我们的铣床设备有着比较好的加工切削性能，满足我们对于工件的加工的需求。如今市面上的用的主轴结构种类较多，我们对于主轴结构的设计，可以在现有的主轴的基础上，更加注重去考虑工艺方面的完善，选择一个合理又比较经济的传

2、动的方案，并对我们选用的相关的零部件进行计算和相应的校核，最后画出我们结构的装配图跟零件图。运用我们所学的机械传动的知识跟基础原理，完成毕业设计的任务，也能提高我们的动手操作的能力。 关键词：数控铣床；主轴；设计计算II1Machine tool spindle design and related technology research Abstract:With the continuous development of our machine, for the requirements of the processing parts also in constant change and improve, in todays processing equipment, useful to a lot of milling machine, CNC milling machine is a relatively new processing equipment to achieve various processes of milling to all parts of our,

3、relatively high precision machining, production efficiency is high, especially for some of the shape, size and structure of special workpiece, can meet the needs of the various parts of the high precision machining process, and can satisfy the requirement of processing enterprises of all.This we design is CNC milling machine spindle structure, is the key to our numerical control milling machine parts, is also our processing equipment the main core components, part of the front end of the spindle

4、 is with our fixture structure directly connected, driven by our by clamping the workpiece high-speed rotation movement, achieve the working time of the spindle 8000r / min speed and power output to 5kW, the spindle structure to 40 different tools to use. Spindle performance and quality is good or bad will directly influence to our processing of parts, so we for the design of the spindle must request to note Oh ah good strength and toughness, so as to ensure our milling equipment has a good cutt

5、ing performance and satisfy our demand for machining the workpiece. Now on the market with the spindle structure of many kinds, we design for the main structure of can on the basis of existing spindle, pay more attention to to consider the improvement of process, select a reasonable and economical transmission scheme, and the checking calculation and corresponding to our selection of related parts, and finally draw the assembly drawing and parts drawing. Using the knowledge of the mechanical tra

6、nsmission and the basic principles, the completion of the task of graduation design, but also to improve the ability of our hands. Key words: CNC milling machine ; principal axis ; design calculation目 录摘 要Abstract目 录1 绪 论12 数控铣床主轴的介绍32.1 电主轴的工作原理32.2 电主轴的特征33 电主轴结构设计53.1 电主轴结构图原理53.2主轴伺服驱动器的选择53.3 主轴的转子和定子的设计53.4 轴承的选择73.5 冷却系统的设计83.5.1 热源的主要构成83.5.2 主轴传动的热平衡计算84 主轴的设计104.1主轴的主要结构参数104.1.1 前端悬伸量104.1.2主支承间的跨距104.1.3构造104.1.4材料和热处理104.1.5主轴的轴径114.2 轴的强度校核计算124.3 轴的刚度校核计算155 轴承的校核175.1 角接触球轴承的校核17

7、5.2 深沟球轴承的校核18总结20参考文献:21致 谢22V1 绪 论随着国家经济的大力发展，以及工业进程的加快，尤其是机加工零件的需求量的增加，需要用到的加工设备量也就非常的大。数控加工设备的使用能够产生大大的提高我们生产的零件的质量和提高生产的效率12。在机加工的过程中，对于很多的零部件的加工，往往都是大批量进行加工，需要的量也是非常的大，并且在加工的零件精度要求上，这几年也是越来的越严格了，各种的需求在提高，对于加工的单位来说的话也是一种动力，但是也是非常的有压力的，要想在加工的质量上能够满足顾客的需求，并能够按时完成大批量的工件加工，在规定的时间能生产出预期的产品的数量的话，完全通过传统的加工设备和人力的加工生产，已经完全无法满足现在的市场需求了，因此，很多的现代高精度的加工设备也就被广泛的应用，数控铣床就是被我们用的比较多的设备，很多的企业加工车间都能看到数控铣床的身影。数控铣床的使用，是在近几十年来才不断被广泛使用的4。数控铣床的使用是跟我们的计算机的应用相连的，通过我们在计算机中输入我们需要对零件进行加工的步骤和工序，以及加工的尺寸的需求，在计算机中又通过数字信息的形式

8、传给我们的数控铣床设备，进而实现一定的指令动作，完成对我们工件的基本加工，这种的操作加工方式比较简单，也是高智能化的生产，完全通过设备的自动走刀实现对零件的加工，并且精度也非常的高，生产的效率非常高，数控铣床对于我们的操作人员的要求也不高。对于企业来说，加工的成本相对也就低了，能够达到经济性的生产的标准56。 我们国家的数控铣床的发展技术起步比较晚一些，相对与欧美的发达国家来比的话，整整迟了十几年年，在改革开放初期，我们的企业很少能够自主生产这些机床设备的，很多的机床设备都是靠进口来满足企业的生产要求的，没有一个自主的数控铣床的专利，数控铣床的结构也比较简单，很多机加工的企业有通过买一些国外的二手机床来满足加工的生产要求。在改革开发的带动下，我们国家的经济发展比较快，各行各业欣欣向荣的一副景象，在这么一个背景下，对于数控机床的需求量非常的大。企业通过进口的话成本非常高，因此独立自主的设计数控机床的出现成为一个必然的趋势，在这么一个背景下，我们的机械设计人员，通过国外高精度的数控机床的基础知识参考下，不断的摸索，慢慢的生产出自己的国产的数控机床设备，通过近几年的发展我们的数控铣床的技术也

9、在不断的完善，尤其是沿海地区，很多的机床的生产的企业，生产流程也非常的规范，很多机械设计的从业人员素质也非常的高，一些小型的数控铣床设备也能够实现少量的出口生产了。我们的数控铣床统行业的技术发展虽然比较快，但是跟发达国家对比的话，在工艺和精度上还是有一定差距的。因此我们的技术设计人员要更加努力，不断进步78。并且，我相信，我们国家的机械设备，在未来也能跟世界上的顶尖的技术进行接轨，在国际舞台上面也可以大放光彩3。2 数控铣床主轴的介绍2.1 电主轴的工作原理 本次的机床主要是采用的是数控铣床上的主轴，本次采用的是数控铣床的电主轴10。电主轴是我们的加工设备上面的最为重要的零件，通过主轴能够把我们的机床跟我们的电机轴进行连接，也就是把我们的主轴电机的定子跟转子部分直接连接到我们的主轴的组件的里面去，并对整体结构进行比较准确的平衡的一个矫正过程，有着非常好的回转的精度跟稳定的性能，可以组合成为一个高效率的高速的主轴的单元结构，通常也被我们叫做内装式的电主轴。电主轴结构不需要用到皮带和齿轮传动副这些，就可以满足机床的主轴系统进行传动，直接通上电以后就能带动我们的主轴进行高速的运转了11。2.2 电主轴的特征（1）高回转精度我们的铣削加工设备的主轴主要是我们装夹工件的一个基准，而且能够把运动传递到工件上面去，所以我们的主轴的回转的精度对于我们的工件加工的精度是直接相关联的，我们为了保证主轴在工作的时候，高速运

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