三面钻床主轴箱设计

摘要：随着机床的高速化应用和发展要求对主轴转速提高。机床主轴组零件，却在制造过程中，因为形状、材质、加工误差、装配误差等因素，导致重心偏离旋转中心，从而引起机床振动，噪声增大，轴承发热等。本次设计内容是对机床的主轴箱设计，主要有传动结构设计与计算，动力选择。在设计主轴箱时，根据加工部件的尺寸要求、精度要求、表面粗糙度等技术要求，认真分析、研究，计算所需功率，完成设计。

关键词：传动;功率;主轴箱

1.主轴箱传动设计

1.1 确定各主轴转速ni、n2

由工艺分析可知，刀具的切削速度为v1=18 m/min，v2=12m/min 则设定各主轴的转速为n1=，取n1=1750r/min n1=，取n2=560r/min

1.2 确定主运动动力源类型

根据设计要求采用电机直接带动的传动方式，这样结构简单紧凑，容易保证传动比，只是可能会引起机床传动的不平稳性。综合考虑电动机及传动装置的尺寸、重量、价格，分析比较，根据传动所需要的额定功率和转矩确定选用同步转速为1500 r/min的电机。

1.3 计算近似传动比

电机同步转速确定后，可根据主轴转速ni和电机同步转速n推算出传动系统的近似总传动比：∑i2=n2/n=560/1500=1：2.68

1.4确定传动方案

由于底面所要加工的孔有4个在同一个圆上，另外两个与圆心成对称分布，所以设计一中间传动轴在圆心位置，使主轴尽可能分布在同一个同心圆上，还可以保证主轴的强度和刚度。

2.主轴箱动力计算

2.1 计算主轴箱传递功率

传动系统确定之后，多轴箱所需要的功率按下列公式计算： —切削功率，单位为Kw;

根据《机床夹具设计手册》功率计算公式得主轴切削功率：

M—扭矩，单位N·m;V—切削速度m/s;D—钻头直径mm。则有   P=0.257 Kw

主轴空转功率：

根据《组合机床设计简明手册》P62表4-6：

转速： n=630r/min ，轴径为20mm时：;轴径为25mm时：;而主轴转速为n=560r/min，根据插值法可求得：

P空=0.041×4+0.064×2=0.294kw

主轴功率损失： P失=（0.294+0.257）×1%=0.00551kw。所以，

=0.55651kw

2.2 选择电动机

依据工作要求，选用一般用途的Y100L1-4三相异步电动机，它为卧式封闭结构，额定功率2.2Kw，满载转速1430r/min。

2.3 计算实际传动比

传动系统总传动比：i===2.55。分配各级传动比：i1=1.24，i2=2.06。

各轴转矩

T0==14.69 N·m

TⅡ==34.60 N·m

2.4计算各轴最小轴径并校核

电机轴是通用部件，故在此不需设计计算

中间轴：

各主轴：

按照扭转刚度校核：

中軸

主轴

故最小轴径的各轴的刚度以满足使用要求。因此可根据轴承承载和其他条件对轴径适当放大。

3.主轴箱结构设计

3.1 确定中间轴和各主轴的轴承组合和类型

主轴在工作时要承受较大的轴向力，为防止刀具和主轴的轴向窜动过大，采用止推轴承承受轴向载荷，同时采用深沟球轴承承受径向载荷。中间轴起到传递扭矩的作用，受到较大扭矩作用，采用一端双向固定一端游动的配置方式。

3.2 主轴结构设计

主轴的结构设计的任务是合理确定阶梯轴的形状和全部结构尺寸。而设计刚性主轴的主要内容之一是选择主轴参数。主轴参数确定的正确与否，对主轴的刚性将有很大的影响。

3.3 箱体设计

箱体起着支承轴系、保证传动件和轴系正常运转的重要作用。本主轴箱采用油润滑，箱座高度除了应满足齿顶圆到油池底面即先箱体内表面的距离不小于30～50mm外，还应使箱体能容纳一定量的润滑油，以保证润滑和散热。箱体的壁厚要合理，轴承座、箱体底座等处承载较大，其壁厚应厚些。箱体顶盖不仅起到检查箱体内传动部件的作用，还能有效的箍住箱体，提高箱体的强度，箱盖表面应设置类似加强筋板的凸起。

参考文献：

[1]大连组合机床研究所.组合机床设计[M].北京：机械工业出版社，1973年.

[2]大连组合机床研究所.组合机床设计 第二册 液压部分[M].北京：机械工业出版社，1973年.

[3]大连组合机床研究所.组合机床图册[M].北京：机械工业出版社，1973年.

[4]连组合机床研究所.组合机床设计 第二册 液压部分[M].北京：机工业出版社，1973年.

作者简介：王立芳（1970.3.16-），甘肃兰州，讲师，学士，机械设计方向。