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1、CK518立式数控车床主轴单元的开发设计摘要 本次研究工作的主要目的是完成CK518主轴单元设计。使其满足旋转精度、结构刚度、静刚度，抗振性、温升和热变形及耐磨性等主要性能，以提高机床的加工质量和加工效率。第一部分主要介绍了CK518立式数控车床的主轴单元的组成、功用和特点以及影响主轴单元的各个因素：主轴单元或主轴组件是数控立式车床CK518的一个重要组成部分。主轴组件由主轴、主轴轴承及安装在主轴上的传动件、密封件等组成。机床工作时，由主轴夹持工件并带动工件旋转进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，直接完成表面成形运动。由于机床转速高，功率大，机床的加工质量，在很大程度上要靠主轴组件保证，因此要
2、求主轴组件具有良好的旋转精度、结构刚度、抗振性、温升和热变形及耐磨性等；第二部分主要说明了主轴组件的布局方式和主轴的设计以及滚动轴承设计选择；第三部分主要是主轴单元的部件的校核计算，主要包括主轴的刚度，前、后轴承支反力，主轴的前端挠度，前、后轴承的弹性变形量，轴承预紧量，滚子所受预载荷等等。CK518立式数控车床具有高转速、大扭矩，高刚性等特点。该机床可加工各种短轴类、盘类零件，车削各种螺纹、圆弧、圆锥、回转体的内外曲面、端面、沟槽、钻、扩、铰等，适用于形状复杂的中小批量零件，以及精度、尺寸一致性要求高的大批量零件的加工。该类机床在国内外汽车行业广泛应用，是一种高效、高精度、高质量、高效益、低
3、成本，投资回报期短，性能价格比高的机床，因此设计为其一种优良的主轴单元具有重大的现实意义。关键词：数控车床 主轴组件 刚度 轴承 高速切削Development and Design of CK518s Spindle AssemblyAbstract This research works main purpose completes the CK518 main axle unit design. Causes it to satisfy the running accuracy, the structure rigidity, the static rigidity, the vibra
4、tion-proof, the temperature rise and the thermal deformation and wear resistant and so on main performance, improves engine beds processing quality and the processing efficiency.The first part mainly introduced CK518 vertical numerical control lathes main axle unit composition, function and characte
5、ristic as well as influence main axle unit each factor: The main axle unit or the main axle module are numerical control vertical lathe CK518 important components. The main axle module by the main axle, the main shaft bearing and installs on main axles biography moving parts, the seal and so on is c
6、omposed.therefore requests the main axle module to have the good running accuracy, the structure rigidity, the vibration-proof, the temperature rise and the thermal deformation and wear resistant and so on; The second part mainly explained the main axle modules layout way and main axles design as we
7、ll as the rolling bearing design choice; The third parts are mainly the main axle unit parts examination computations, mainly includes main axles rigidity, first, a rear bearing reaction, main axles front end amount of deflection, first, rear bearings elastic amount of deformity, the bearing pre-tig
8、ht quantity, the roller receives pre-load and so on. The CK518 vertical numerical control lathe has the high speed, the great torque, characteristics and so on high rigidity. This engine bed may process each kind of minor axis class, the plate class components, turning each kind of thread, the circu
9、lar arc, the circular cone, the solid of revolution inside and outside surfaces, the end surface, the trench, drill, expand, the articulation and so on. This kind of engine bed widely applies in the domestic and foreign automobile profession, is one kind highly effective, the high accuracy, high gra
10、de, the high benefit, the low cost, the investment repayment time is short, performance price scaled height of burst engine bed, therefore designs for its one kind of fine main axle unit has the significant practical significance.Keywords Numerical control lathe Main axle module Rigidity Bearing Hig
11、h-speed cutting目 录引 言1第一章 主轴组件的设计介绍 21.1 主轴单元的组成、功用和特点21.2 主轴组件的设计要求2 第二章 主轴组件的结构配置82.1 主轴组件的布局82.2 传动件的布局92.3 主轴的设计 92.4 滚动轴承12第三章 主轴组件的计算143.1 支承的简化143.2 主轴组件刚度校核计算15第四章 主轴组件的密封和润滑18结论20致谢21参考文献22引 言近年来高速切削的相关技术逐渐地成熟，成为正在迅速崛起的一项先进制造技术，对机械制造业发展产生了深远影响。实现高速切削的关键技术是研究开发性能优良的高速切削机床，因此自20世纪80年代中期以来，开发高
12、速切削机床便成为国际机床工业技术发展的主流。目前适应高速切削加工要求的高速加工中心和其他高速数控机床在工业发达国家已呈普及应用的趋势。而我国也正在加快发展高速加工中心的生产、研究和应用。科学技术的发展以及世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求。超高速切削，超精密加工的应用，对数控机床的数控系统，伺服性能，主轴驱动，机床结构等提出了更高的性能指标。随着电子和计算机技术的发展，数控系统的性能日臻完善，数控技术的应用领域日益扩大。 CK518立式数控车床，采用机电液一体化结构，占地面积小，整机布局紧凑合理，安装、维修方便。机床具有高转速、大扭矩，高刚性等特点。该机床可加工各
13、种短轴类，盘类零件，车削各种螺纹、圆弧、圆锥、回转体的内外曲面、端面、沟槽、钻、扩、铰等，适用于形状复杂的中小批量零件，以及精度、尺寸一致性要求高的大批量零件的加工。该类机床在国内外汽车行业广泛应用，是一种高效、高精度、高质量、高效益、低成本，投资回报期短，性能价格比高的机床。CK518数控车床在主传动结构上采用无级调速，加工稳定性好；控制系统采用西门子840D系统，液晶显示彩色屏，主伺服电机及进给电机全部采用AC电机；机床的卡盘松开及卡紧在一次安装加工中可实现两种夹紧力的自动变换，便于粗精加工在一次装卡中完成；车床主轴垂直地面与人体站立平行，优越于其它安装形式，避免了主轴高速旋转的惯性造成椭
14、圆加工，而展现出近真圆的精度；因加工件自重，所以能与夹具基准面准确地、紧密地接触，使加工件获得高精度且稳定的加工；对于不规则形状的加工件，易于加工，上下装卸工件容易。夹具结构简单化，制造费用降低；高性能数控系统，使自动化程度大副提高；整机采用模块化设计，可根据客户需求配制不同的功能部件，车床能更好的适应客户的需求；机床可用于自动生产线，组线容易，可组成生产单元，如两台立车就能组成一条生产线，进行工件的正、反面加工。因此，可见CK518立式数控车床在市场的容纳潜力比较大。 第一章 主轴组件的设计介绍1.1 CK518立式数控车床主轴单元的组成、功用和特点大多数机床都有主轴组件（主轴单元），有的机床只有一个主轴组件，有的则有多个，如外圆磨床具有砂轮主轴组件和工件头架主轴组件，又如组合机床，具有几十个主轴组件，主轴组件是由主轴、主轴轴承和安装在主轴上的传动件、密封件组成。主轴组件是机床的执行件，它的功用是支承并带动工件或者刀具，完成表面成形运动，同时还起传递运动和扭矩、承受切削力和驱动力等载荷的作用。由于主轴组件的工作性能直接影响到机床的加工质量和生产效率，因此它是机床中的一个关键组件。主轴和一般传动轴的相同点是，两者都传递运动、扭矩并承受传动力，都要保证传动件和支承的正常工作条件。但主轴直接承受切削力，
