立式钻削中心主轴系统结构设计

设计目标：通过所给定的设计参数进行主轴系统的结构设计，使其能够实现主轴的无级调速，刀具自动夹紧与松开，主轴垂直进给等功能。设计参数：1.主轴转速 180～3000r/min；2.钻孔直径20 mm；3.主电动机功率 5.5KW； 4. Z向工作行程350mm； 5.工作进给速度1～1000mm/min；快速进给速度为10m/min。

摘 要

随着数控技术的发展，传统的立式钻床、铣床等设备并不能满足高加工精度，高加工效率，高速加工的加工要求。为此，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

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章  绪论 1

1.1数控技术发展状况及发展趋势 1

1.1.1概述 1

1.1.2数控技术国内外发展现状 2

1.1.3数控系统的发展趋势 2

1.2 课题研究的目的与意义 5

1.3设计方案的确定 6

第2章 钻削中心主轴部件结构设计 7

2.1 主轴的结构设计 7

2.1.1主轴的基本尺寸参数的确定 7

2.1.2主轴端部结构 8

2.1.3主轴刀具自动夹紧机构 9

2.1.4主轴的验算 11

2.1.5主轴材料和热处理的选择 15

2.2主轴传动的设计 16

2.2.1传动方式的选择 16

2.2.2多楔带带轮的设计计算 17

2.2.3多楔带的选择及带轮尺寸参数的确定 19

2.2.4传动件在主轴上的位置 20

2.2.5主轴电动机的选择 21

2.3主轴轴承 22

2.3.1主轴轴承的选用 22

2.3.2主轴轴承的配置 24

2.3.3滚动轴承调整和预紧方法 24

2.3.4主轴轴承的润滑 25

2.4碟形弹簧的计算 27

2.4.1钻削力分析 27

2.4.2碟形弹簧设计计算 29

2.4.3碟形弹簧的校核 31

2.5气缸的设计计算 33

2.5.1气缸的结构设计 33

2.5.2气动回路的选择 37

第3章  主轴进给系统的设计 39

3.1 概述 39

3.1.1伺服进给系统的组成 39

3.1.2伺服进给系统的类型 39

3.2 进给系统设计计算 41

3.2.1主要参数的设定 41

3.2.2切削力的估算 41

3.2.3滚珠丝杠副设计计算 42

3.2.4丝杠的校核 45

3.2.5选伺服系统和检测装置 47

3.2.6伺服电机计算 47

结 论 49

致 谢 50

参考文献 51

附录1 52

附录2 57