三面鉆床主軸箱設計

摘要：隨著機床的高速化應用和發展要求對主軸轉速提高。機床主軸組零件，卻在制造過程中，因為形狀、材質、加工誤差、裝配誤差等因素，導致重心偏離旋轉中心，從而引起機床振動，噪聲增大，軸承發熱等。本次設計內容是對機床的主軸箱設計，主要有傳動結構設計與計算，動力選擇。在設計主軸箱時，根據加工部件的尺寸要求、精度要求、表面粗糙度等技術要求，認真分析、研究，計算所需功率，完成設計。

關鍵詞：傳動;功率;主軸箱

1.主軸箱傳動設計

1.1?確定各主軸轉速ni、n2

由工藝分析可知，刀具的切削速度為v1=18?m/min，v2=12m/min?則設定各主軸的轉速為n1=，取n1=1750r/min?n1=，取n2=560r/min

1.2?確定主運動動力源類型

根據設計要求采用電機直接帶動的傳動方式，這樣結構簡單緊湊，容易保證傳動比，只是可能會引起機床傳動的不平穩性。綜合考慮電動機及傳動裝置的尺寸、重量、價格，分析比較，根據傳動所需要的額定功率和轉矩確定選用同步轉速為1500?r/min的電機。

1.3?計算近似傳動比

電機同步轉速確定后，可根據主軸轉速ni和電機同步轉速n推算出傳動系統的近似總傳動比：∑i2=n2/n=560/1500=1：2.68

1.4確定傳動方案

由于底面所要加工的孔有4個在同一個圓上，另外兩個與圓心成對稱分布，所以設計一中間傳動軸在圓心位置，使主軸盡可能分布在同一個同心圓上，還可以保證主軸的強度和剛度。

2.主軸箱動力計算

2.1?計算主軸箱傳遞功率

傳動系統確定之后，多軸箱所需要的功率按下列公式計算：?—切削功率，單位為Kw;

根據《機床夾具設計手冊》功率計算公式得主軸切削功率：

M—扭矩，單位N·m;V—切削速度m/s;D—鉆頭直徑mm。則有???P=0.257?Kw

主軸空轉功率：

根據《組合機床設計簡明手冊》P62表4-6：

轉速：?n=630r/min?，軸徑為20mm時：;軸徑為25mm時：;而主軸轉速為n=560r/min，根據插值法可求得：

P空=0.041×4+0.064×2=0.294kw

主軸功率損失：?P失=（0.294+0.257）×1%=0.00551kw。所以，

=0.55651kw

2.2?選擇電動機

依據工作要求，選用一般用途的Y100L1-4三相異步電動機，它為臥式封閉結構，額定功率2.2Kw，滿載轉速1430r/min。

2.3?計算實際傳動比

傳動系統總傳動比：i===2.55。分配各級傳動比：i1=1.24，i2=2.06。

各軸轉矩

T0==14.69?N·m

TⅡ==34.60?N·m

2.4計算各軸最小軸徑并校核

電機軸是通用部件，故在此不需設計計算

中間軸：

各主軸：

按照扭轉剛度校核：

中軸

主軸

故最小軸徑的各軸的剛度以滿足使用要求。因此可根據軸承承載和其他條件對軸徑適當放大。

3.主軸箱結構設計

3.1?確定中間軸和各主軸的軸承組合和類型

主軸在工作時要承受較大的軸向力，為防止刀具和主軸的軸向竄動過大，采用止推軸承承受軸向載荷，同時采用深溝球軸承承受徑向載荷。中間軸起到傳遞扭矩的作用，受到較大扭矩作用，采用一端雙向固定一端游動的配置方式。

3.2?主軸結構設計

主軸的結構設計的任務是合理確定階梯軸的形狀和全部結構尺寸。而設計剛性主軸的主要內容之一是選擇主軸參數。主軸參數確定的正確與否，對主軸的剛性將有很大的影響。

3.3?箱體設計

箱體起著支承軸系、保證傳動件和軸系正常運轉的重要作用。本主軸箱采用油潤滑，箱座高度除了應滿足齒頂圓到油池底面即先箱體內表面的距離不小于30～50mm外，還應使箱體能容納一定量的潤滑油，以保證潤滑和散熱。箱體的壁厚要合理，軸承座、箱體底座等處承載較大，其壁厚應厚些。箱體頂蓋不僅起到檢查箱體內傳動部件的作用，還能有效的箍住箱體，提高箱體的強度，箱蓋表面應設置類似加強筋板的凸起。

參考文獻：

[1]大連組合機床研究所.組合機床設計[M].北京：機械工業出版社，1973年.

[2]大連組合機床研究所.組合機床設計?第二冊?液壓部分[M].北京：機械工業出版社，1973年.

[3]大連組合機床研究所.組合機床圖冊[M].北京：機械工業出版社，1973年.

[4]連組合機床研究所.組合機床設計?第二冊?液壓部分[M].北京：機工業出版社，1973年.

作者簡介：王立芳（1970.3.16-），甘肅蘭州，講師，學士，機械設計方向。