1、西安技師學院工業自動化系11屆數控機床維修專業預備技師工作項目實施方案課程名稱：小機電產品設計與制作項目名稱：加工中心主軸部件示教儀總體設計教研室：數維教研室指導老師：李博項目組員：王小毛-4 -20t產芭四.具體設計及零件圖1.主軸結構及尺寸的設計1)主軸軸徑的確定(圖見方案二)通常指主軸前軸頸的直徑，其對于主軸部件剛度影響較大。加大直徑，可 減少主軸本身彎曲變形引起的主軸軸端位移和軸承彈性 變形引起的軸端位移，從而提高主軸部件剛度。但加大 直徑受到軸承值的限制，同時造成相配零件尺寸加大、一.設計題目加工中心主軸部件的總體設計二.設計要求1 .主軸部件的精度要求：具有較好的旋轉精度、較高的剛

2、度、抗振性、溫升、熱變形和耐磨性。2 .功能要求：設計一個加工中心主軸部件示教儀，具體功能要求如下：基本功能：(1)加工中心主軸準停機構。數控機床為了完成刀具自動交換的工作過程，必須設置主軸準停機構。(2)加工中心切屑清除裝置。在刀具自動交換過程中，為了防止新刀將異物帶入主軸錐孔，造成主軸磨損影響刀桿的定位精度。(3)加工中心刀具夾緊裝置。主軸要帶動刀具做高速旋轉運動，因此必須設置刀具夾緊裝置。(4)主軸可以實現較寬的調速范圍。三.設計方案加工中心主軸部件的結構組裝圖如下:1一主軸2一拉桿3、8一帶鎖緊槽圓螺母4一大皮帶輪5、10一角接觸球軸承7、9一墊片6、11軸承座12法蘭盤13、14一內

3、六角圓柱頭螺釘15一端面鍵16一刀具17鋼球19-薄型平鍵20一帶槽圓螺母21V型定位盤22一套筒23一蝶形彈簧工作過程：當按下啟動按鈕后，主軸開始進入正常工作狀態(轉數可根據變頻器進行設計)。當需要換刀時，需先按下停止按鈕，使主軸轉數降低在極小的范圍下，然后由一個氣動的定位銷實現精確定位，主軸停止旋轉。松刀時，按下換刀按鍵，拉刀缸推動拉桿2,克服蝶形彈簧23的彈力，將拉桿2推向主軸錐孔24的環槽，這時拉釘已不受鋼球17的束縛，拉桿2繼續下降，拉桿推動刀具16,將刀具16從主軸錐孔中推出；裝上新刀后，蝶形彈簧23恢復彈力。鋼球17從24孔槽中進入20孔槽中，刀具16被定位夾緊。制造困難、結構龐

4、大和重量增加等，因此在滿足剛度要求下應取較小值。由于本次采用的是JT30刀具，由錐柄型式（GB/T3837-2001）查得主軸前軸徑具體值為D2=69.832mm主軸端部的端面鍵兩鍵槽中心軸線的相對位置要求為f=54,由于裝配需要，主軸的直徑總是由前軸頸向后緩慢地逐段減小的。在確定前軸徑后，可知前軸頸直徑和后軸頸直徑有如下關系：后軸徑的直徑D1=（0.70.85）D2。考慮到主軸后端內孔的尺寸25.3mm所以取后軸徑D1=35mm2）主軸內孔直徑及拉桿直徑的確定主軸內孔直徑與機床類型有關，主要用來通過棒料，通過拉桿、鏈桿或頂出頂尖等。確定孔徑的原則是，為減輕主軸重量，在滿足對空心主軸孔徑要求和

5、最小壁厚要求以及不削弱主軸剛度的要求下，應盡量取大值。3）確定軸各段外圓的直徑和長度。確定主軸各段外圓的直徑尺寸根據3.1小節確定主軸最小外圓直徑為35,參考GB/T292-1994選擇角接觸球軸承，軸承與軸的配合為過渡配合（取js6）;標準圓螺母GB/T812-1988、GB/T810-1988確定主軸各段外圓的直徑，圓螺母與主軸為間隙配合（取6g）。確定主軸各段外圓的長度尺寸根據鎖緊螺母（GB/T812-1988、GB/T810-1988）的作用與安裝要求，角接觸球軸承（支承件）及對其進行軸向固定的墊片的尺寸，軸上傳動件（皮帶輪）的安裝目的及安裝要求，確定軸上各段外圓的長度尺寸。4）確定軸

6、上各段內孔的直徑及各段孔的長度參考標準件（蝶形彈簧）的尺寸以及軸上各個連接件的作用來確定各段內孔的直徑及長度。EQS 4XSR3方案二2 .拉桿尺寸的設計1）拉桿尺寸的確定根據主軸已確定尺寸、主軸的主要功能、標準件（參考帶槽圓螺母GB/T817-1988）以及加工的可行性，可確定拉桿的尺寸。2）拉桿外圓上槽孔尺寸的確定拉桿最主要的尺寸就是放鋼球的的槽，考慮到拉桿的直徑及本身材料的剛性，選取4個6的鋼球。鋼球所在的槽孔既要保證在20的孔內鋼球可以夾緊刀具，也要保證在24（放松時）的孔內鋼球不會脫離槽孔。根據拉桿加工的可行性及拉桿本身的剛度問題，方案二提高了拉桿的剛度。3 .控制部分的設計1）氣動

7、控制部分的設計氣動控制控制的優點：a.沖擊小b.實現大范圍無極調速c.易實現過載保護d.自潤滑，壽命長e.易實現標準化、系列化、通用話根據加工中心主軸部件的主要功能，結合氣動控制的優點，設計如上圖所示的氣動控制原理圖。拉刀缸1型號T5c 50X 25/2）電氣控制部分的設計加工中心主軸部件要求具有較寬的調速范圍，因此主電路采用變頻器控制+24V919KTty°VKAIKA2YA2KA6KA3KA4YA4KA5YA3YAIKTi暴靶5根據前面氣動控制部分設計，結合加工中心主軸部件的工作原理。設計了如上圖所示的主軸部件電氣控制原理圖。五設計在實際中的應用主軸部件是機床重要部件之一，它是機

8、床的執行件。它的功用是支承并帶動工件或刀具旋轉進行切削，承受切削力和驅動力等載荷，完成表面成形運動。主軸部件由主軸及其支承軸承、傳動件、密封件及定位元件等組成。主軸部件的工作性能對整機性能和加工質量以及機床生產率有著直接影響，是決定機床性能和技術經濟指標的重要因素。因此，對主軸部件要有較高的要求。本文所設計的加工中心主軸部件示教儀。通過對控制部分的設計與調試可以實現主軸的準停、手動換刀、切屑清除和刀具夾緊，可應用于一般的學習示教用（使學生們對機床能夠進行更深一步的了解），也可以將機械手、刀庫、編碼器等集成與一體，經過控制部分的設計與調試，使得加工中心主軸部件功能更齊全，加工范圍更廣，性能更好。六方案的實施計劃時間工作內容負責人執行情況備注4.14.2根據項目要求制定工作計劃王小毛V4.34.6加工中心主軸部件資料收集V4.74.10熟悉主軸部件的組成及基本要求V4.11了解主軸部件的主要功能V4.124.14標準件的選擇V4.15主軸材料的選擇V4.16完成的主要工作項目V4.174.18主軸部件總體方案設計V4.1A4