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毕业设计
说明书
我这次毕业设计的题目是:M224半自动内圆磨床的主轴箱改进。,以保证整体机床可以由普通级内圆磨床升级为精密级内圆磨床。
(一)关于主轴部件的设计
机床主轴是机床在加工时直接带动刀具或工件进行切削和表面形成运动的旋转轴。主轴部件包括主轴及其直接有关的轴承、传动件和密封件等。
1 、轴回转精度:
主轴做回转运动时线速度为零的点的连线,称为主轴的回转中心线。主轴回转中心线相对于某一固定参考系统的空间位置,在理想情况下是不应随时间变化的,但实际上由于种种原因,主轴回转中心线的空间位置在每一瞬间都是变化的。这些瞬时回转中心线的平均空间位置,成为理想回转中心线。瞬时回转中心线相对于理想回转中心线在空间的位置偏高,就是回转主轴的瞬时误差(回转误差)。这些瞬时误差的范围就是主轴回转精度。
2、造成主轴回转误差的原因:
(1)主轴支承轴颈的圆度误差,如椭圆、棱圆及较大的波纹,将造成主轴周期性的径向误差。
(2)主轴轴承,特别是前轴承的缺陷,如轴承环轨道的圆度误差道贺波纹,滚动体直径不一致性及圆度误差,以及其他影响轴承旋转精度的误差,也将造成主轴的径向误差。
(3)主轴的支承端面、主轴的轴肩面及其相关零件的端面对主轴回转中心线的垂直度误差,止推轴承的滚道及滚动体的误差,将造成主轴周期性的轴向误差。
(4)主轴前后支承的同轴度误差及它们径向跳动的大小和方向的不一致性,将造成主轴的角度误差。
(5)主轴及随其回转的零件的不平衡,主轴支承径向刚度在不同方向上的不一致性,也将造成主轴的径向误差及角度误差。
(6)由于主轴传动系统的激励(如传动力的变化、轴承滚动体的圆度误差等所引起的),使主轴产生弯曲振动,将造成主轴的高频径向误差。
3、提高主轴回转精度的主要措施:
(1)采用回转精度好的轴承。
(2)提高与轴承配合表面的精度,对于高精度和特高精度等级的滚动轴承,与其配合的轴和外壳的尺寸公差、形状公差及粗糙度。
(3)高速主轴部件要经过很好的动平衡。
(4)注意装配调整质量,使各种误差尽可能相互抵消,并保证在使用过程中变形最小。
4、主轴静刚度及其影响
主轴部件静刚度简称主轴静刚度。主轴静刚度是指主轴抵抗外力(静态力)引起变形的能力。对给定的主轴结构来说,主轴静刚度是随外力的作用点和方向而异的,通常所说的主轴静刚度则主要是指在主轴工作端作用一个静态力(或扭矩)P时,P与主轴在P作用方向上所产生的变形δ之比,即:
K=P/δ()
根据P作用方向是沿主轴半径方向或轴线方向,由式()确定的刚度相应称为径向刚度或轴向刚度。如果P是作用在主轴工作端的静扭矩,
δ为该扭矩作用主轴工作的扭转角,则式()所确定的为扭转刚度。
对大多数机床来说,主轴的径向刚度远比其轴向刚度和扭转刚度重要。一般情况下的主轴结构,如保证了其径向刚度,则轴向刚度和扭转刚度基本上也都能得到保证。
主轴刚度不足对加工精度和机床性能的影响:
(1)造成加工的尺寸误差和形状误差。
(2)影响到主轴部件的轴承、等正常工作条件,从而降低其工作性能和寿命。
(3)影响到机床的抗震性,即容易引起切削过程的振颤,从而降低加工质量,限制机床功率的充分利用而影响切削生产率。
5、提高主轴静刚度的主要措施
影响主轴静刚度的主要因素有:主轴的直径、支承间距及工作端的悬伸量;支承的径向刚度和角刚度(包括轴承本身的刚度、轴承的配置形式、支承座的刚度以及配合、预紧、温度等的影响);传动件所处位置及传动力、切削力的相对作用方向等。针对主要影响因素,提高主轴静刚度的主要措施有:
(1)适当加粗主轴直径,特别是主轴工作端悬伸部分的直径。
(2)选择最佳跨距L0,并尽可能缩短主轴工作端悬伸量a0,当支承间距L>2L0时,可采用三支承结构。
(3)采用高刚度的轴承,并加适当的预载;尤其应注意提高前支承的径向刚度和角刚度。
(4)合理安排传动件在主轴上的位置,并使传动力、切削力及弯距的方向将它们所引起的轴端变形相互抵消一部分或全部。
6、承载能力
主轴部件的承载能力是主轴在保证正常工作条件并具有额定寿命时所能承受的最大负荷。在该负荷作用下,除了主轴轴承及传动件应保证具有额定寿命外,还必须同时满足下述条件:
(1)主轴工作端的编变形不得大于相应条件下允许的加工误差。
(2)主轴在前支承处的转角不得大于所用轴承允许的转角。
(3)为了提高主轴部件的承载能力,除了正确选用轴承及合理设计传动件外,主要措施是加粗主轴有效直径,以便减少弯曲变形。
7、主轴部件的温升和热变形
使热变形的方向不影响加工精度。
8、主轴部件的寿命
主轴部件的寿命主要指保持其应具有的精度性能的使用期限。在寿命