BT40型高速、高精度直联式加工中心机械主轴单元研制

摘要

装备制造业是国民经济的支柱产业，是体现一个国家综合实力的因素之一。装备制造业的基础就在于机床，高精度高效率的机床是产品质量的保证，而集精度与效率于一体的机床就是加工中心。主轴单元是机床的主要组成部件之一，机床加工工件是由主轴单元夹持着工件或刀具旋转实现的，所以，主轴单元的精度对机床的精度有着重要的影响。加工中心机械主轴单元是带有松拉刀机构、由伺服电机拖动、能带动加工工具高速旋转的高刚度、高精度、模块化的功能部件，对加工中心的质量和生产率有着重要的影响。本论文针对市场对高速度、高精度的加工中心主轴单元的实际工程需求，经过分析比较和理论计算，研制了一套高速、高精度直联式机械主轴单元，研究工作对我国加工中心研发具有重要意义。本文的主要研究工作如下:
　　针对工程需求，提出了主轴单元的设计要求，并对主轴单元进行了总体设计方案论证。通过论证，确定了机械主轴单元、直联式结构、BT40刀柄和松拉刀方案。选用P2级角接触陶瓷球轴承，两两串联、整体背对背的4列滚动轴承组合结构，轻预紧、油脂润滑。主轴单元套筒设计循环水冷却方式。
　　设计计算了主轴单元轴系结构的主要参数。根据已确定的滚动轴承组合结构，设计计算了轴承组合的最佳支承跨距和主轴径向刚度;对主轴锥孔径向跳动、定心轴颈径向跳动、主轴轴向窜动精度和前后压盖联接螺钉强度进行了验算;采用慕贝尔公司编制的软件，对碟簧的型号、数量、打刀行程以及打刀力等进行了计算，确定了碟簧型号和数量。
　　编制了主轴单元的主要零件的制造工艺，对零件加工过程中遇到的难点进行了详细的论证，并提出了针对性的工艺措施。根据主要零件尺寸精度检测结果，编制了主轴单元的装配工艺，并在装配过程中对隔套的长度配合尺寸进行反复调整，得到了符合刚度要求的主轴单元。
　　对研制的主轴单元进行了几何精度和综合精度检测，主要检测内容包括:主轴内锥孔跳动、近主轴端跳动、300mm处跳动、主轴轴向窜动、温升检测、振动检测、噪声检测、静刚度检测、拉刀实验、主轴轴向误差运动检测、主轴径向误差运动检测和主轴倾斜运动误差检测。对检测结果和设计计算结果进行了核对，发现了计算误差规律。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状分析

1．3 本文主要研究内容

第2章 主轴单元总体方案设计

2．3 直联式方案论证

2．4 刀柄方案设计论证

2．5 轴承组合方案设计论证

2．6 润滑方式方案论证

2．7 冷却方式、密封方式方案论证

2．8 拉刀机构方案论证

2．9 本章小结

第3章 主轴单元设计计算

3．1 轴承最佳跨距计算

3．2 主轴精度计算

3．3 主轴单元刚度的计算

3．4 碟簧数量计算

3．5 螺钉强度校核

3．6 本章小结

第4章 主轴单元的制造及装配

4．1 主轴单元零件的加工工艺

4．2 主轴单元的装配与调整

4．2．1 装配前的准备工作

4．2．2 装配与调整

4．2．3 跑合

4．3 本章小结

第5章 主轴单元的性能检测

5．1 几何精度检测

5．2 综合性能检测

5．2．1 温升检测

5．2．2 振动检测

5．2．3 噪声测试试验

5．2．4 拉刀试验

5．2．5 静刚度检验

5．3 动态回转性能检测

5．3．1 主轴轴向误差运动的测试

5．3．2 主轴径向误差运动的测试

5．3．3 主轴倾斜误差运动的测试

5．4 本章小结

结论与展望

1 结论

2 展望

参考文献

致谢