加工中心电主轴设计
      
        
            
              
              
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- 加工中心电主轴设计摘    要	I
Abstract	II
1  绪论	1
1.1 电主轴的概述	1
1.2 选题的意义和目的	1
1.3 国内外研究现状	1
1.3.1国内研究发展现状	1
1.3.2国外研究发展现状	2
1.4 课题研究主要内容和技术参数	2
1.4.1课题研究主要内容	2
1.4.2主要技术参数	3
2  电主轴总体方案设计	4
2.1 电主轴结构布局选择	4
2.2 电主轴的主要热源及解决办法	4
2.3 主轴支承选择	4
2.4 电机选择	4
3  主轴结构设计计算	5
3.1 主轴材料选择	5
3.2 主轴的设计计算	5
3.2.1主轴端面的设计	5
3.2.2主轴直径	5
3.2.3主轴内孔直径	6
3.2.4主轴悬伸量的确定	6
3.2.5 主轴最佳跨距的选择	7
3.3 主轴上零件定位	7
3.4 主轴结构示意图	8
3.5 主轴刚度校核	8
3.5.1主轴的扭转刚度校核	8
3.5.2主轴刚度验算	9
4  主轴轴承选择	11
4.1  轴承配置形式	11
4.2 轴承型号选择	13
4.3轴承精度	13
4.4轴承刚度计算	13
5  主轴内刀具的自动夹紧	15
5.1 刀具自动夹紧原理	15
5.2 拉杆的尺寸确定及其校核	16
5.3 蝶形弹簧选择	17
6  冷却系统设计和轴承润滑、密封	18
6.1 冷却系统的设计	18
6.2 轴承润滑的选择	19
6.3 轴承的密封	19
7  电主轴箱体设计	21
7.1 电主轴箱体材料选择	21
7.2 电主轴箱体结构方案选择	21
7.3 电主轴箱体结构尺寸计算	21
7.4 轴承端盖的选择	22
8  Pro/E 三维实体装配图	23
8.1 三维零件图的绘制	23
8.2 电主轴三维的装配图	25
9  提高电主轴性能的措施	26
10  总结与展望	27
致  谢	28
参考文献	29
 
1  绪论
1.1 电主轴的概述
电主轴是在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术,它把机床主轴和主轴电机合二为一,从而省去了皮带和齿轮传动等中间传动环节,把机床主传动链缩短为零,实现了机床的“零传动”。电主轴是由各个不同的部件组成,它包含了主轴、主轴轴承、电机、冷却系统、箱体等部件。
1.2 选题的意义和目的
高速电主轴单元技术的发展,可以带动高性能刀具、高速进给、检测与控制等一系列相关技术的发展。因此,各工业国家都非常关注电主轴单元技术的研究与发展。目前高速电主轴已成为国内外高速数控系统研究的热点问题,其性能优劣成为数控技术水平的标志,各个有实力的国家正在致力于研制更高精度的超高速数控机床,谁先在该领域的研究方面有突破性进展,谁就将先为国民经济的发展和国防实力的提高打下坚实的基础。
电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快等优点,不但转速高、功率大,还具有一系列控制主轴温升与振动,而且能显著提高加工零件的表面质量和精度。
因此,对加工中心电主轴的研究,对进行结构完善,提高加工中心电主轴系统的刚度、精度、稳定性和增强冷却效果仍是现今机械行业的研究重点。
1.3 国内外研究现状
1.3.1国内研究发展现状
电主轴在我国的应用也较早,20世纪60年代,主要用于零件内表面磨削,但是这种电主轴的功率低,刚度也小。到80年代,国内高速主轴轴承的开发成功,可以研制出系列高刚度的高速电主轴,并广泛应用于各种内圆磨床和各个机械制造领域。在90年代以后,磨用电主轴开始转向加工中心、铣床、钻床等电主轴,如印制电路板(MB)钻床用高速电主轴、小型数控铣床用电主轴等,这些电主轴不仅能加工更多复杂的零件,而且加工精度也得到相应提高。目前国内生产的车削用电主轴最高转速可达12000r/min,最大功率只有11kw;加工中心用电主轴的转速最高30000r/ min,转矩达200N•m的加工中心用电主轴转速只有4000r/min;磨削用电主轴的转速在15000r/min以内。电主轴的润滑方面,国外普遍采用先进的油气润滑技术,而国内主要以油脂润滑和油雾润滑为主。
1.3.2国外研究发展现状
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