铣削组合机床及主轴组件设计 第二章 主轴组件设计
l=100，b=54，c=0.2，da=26.4，dsmax=24，dwmin=33.6，emin=40，fmax=4，k=15，k′min=10.3，r=0.8，s=36，lsmin=31，lgmax=46
图2-20 弹性套结构及参数
2.10.7 主轴尾部的内花键
组合铣床的主轴组件和传动装置采用花键连接，查《金属切削机床设计简明手册》第468页表8-6，花键采用外径定心方式，其特点是：定心精度高，加工方便，外花键的外径可在普通机床上加工至所需的精度。内花键的硬度不高时，可由拉刀保证其外径精度。结构如图2-22所示，参数可查《金属切削机床设计简明手册》第468页表8-7，有：
d=42，N=8，D=46，B=8
图2-21 锁紧螺栓的结构及参数
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铣削组合机床及主轴组件设计 第三章 结论
图2-22 主轴尾部的内花键结构及参数
2.11 主轴组件轴向调节机构
主轴组件的轴向调节机构采用一对圆锥齿轮并经丝杠螺母手动调节。它具有传动比小，传动精度高，运动平稳，能自锁等特点。丝杠主要承受轴向力，故采用两推力球轴承作为丝杠的支承，螺母支承的轴和主轴套筒上的孔相配合，实现主轴的轴向调节。该丝杠螺母支承简图如图2-23所示： 2.11.1 丝杠螺纹
丝杠采用梯形螺纹，其牙根强度高，螺纹副对中性好，加工时可以铣和磨，工艺简单。查《金属切削机床设计简明手册》第413页，取螺纹直径为36，其余参数有：
图2-23 丝杠螺母支承简图
P=6，d=36，d2=33，d3=29，l=70
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铣削组合机床及主轴组件设计 第三章 结论 2.11.2 丝杠轴承的选择
丝杠的调节精度直接影响主轴轴向移动精度，而丝杠的精度除靠梯形螺纹自身保证外，还靠支承的精度保持，故需考虑支承精度。该丝杠采用两相同推力球轴承承受轴向力，其精度应选用常用的D级精度轴承，查《金属切削机床设计简明手册》第365页，选用推力球轴承的型号为8209，其结构如下图2-24所示，相关参数有：
d=45，d1=45.2，D=73，H=20，D1=55，D2=63
图2-24 推力球轴承（GB301-84）结构参数及安装尺寸
2.11.3 丝杠螺母
将丝杠的螺母制成一端具有螺纹孔的短轴，其内螺纹为M36×6的梯形螺纹，与丝杠配合，轴径取为20，从螺母中心到轴端距离取为75，轴端与套筒采用过盈配合，以保证轴向位置的调节精度。 2.11.4 丝杠中段螺纹
丝杠中段制成三角螺纹，直径为M42，螺距P=1.5，与之相配合的轴承挡圈仍为M42×1.5，d1=40.917，d2=41.35，l=10，D=55。 2.11.5 丝杠上的内隔套
丝杠大端直径为45，所以内隔套的内径也为45，相关结构及参数可查《金属切削机床设计简明手册》第385页，结构如下图2-25所示，参数有：
d=45，D=55，l=20
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铣削组合机床及主轴组件设计 第三章 结论
图2-25 内隔套的结构及其参数
2.11.6 丝杠上调节用锥齿轮
调节主轴轴向位置的手柄与丝杠垂直，故采用交角为90°（正交）的直齿圆锥齿轮。为了保证轴向调节的可靠，取该啮合的两锥齿轮传动比为 i=1，既不用减速，也不用增速。查《机械设计》第207页表12.5中，可知其精度等级范围取8～10级即可。为了更好地保证轴向调节精度，故取8级精度最佳。
查《机械设计通用手册》第1032页图19-5，初取齿数Z=18，分度圆直径d=60，则有：
m=
d60=≈3.33 z18再查《机械设计》第206页表12.3，取其相近值3.25，即m=3.25，有：
d=mz=3.25×18=58.5
根据以上数据，查《机械设计通用手册》第1030页表19-2，可计算出： 分度圆直径d d1=d2=58.5 齿数z z1= z2=18
大端模数m m= d1/z= d2/z=3.25
节锥角? ?1=arc tgz1/z2=45°，?2=90°-?1=45° 锥距R R= d1/2sin?1= d2/2sin?2=41.37
齿宽b b1=b2≤?RR≤0.33×41.37≤13.65(?R≤0.33，齿宽系数) 变位系数x x1=-x2=0.46[1-(z1/z2)2]=0
齿顶高ha ha1=m(1+ x1)=3.25，ha2=m(1- x2)=3.25 齿根高hf hf1=m(1.2- x1)=3.9，hf2=m(1.2+ x2)=3.9 齿顶间隙c c=0.2m=0.65
齿根角?f ?f1=arc tg hf1/R≈5.4°，?f2=arc tg ha2/R≈5.4°
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铣削组合机床及主轴组件设计 第三章 结论 齿顶角?a ?a1=arc tg ha1/R≈4.49°，?a2=arc tg ha2/R≈4.49° 齿顶圆锥角?a ?齿根圆锥角?fa1=?1+?a1=45°+4.49°=49.49°，?=?1-?f1=39.6°，?f2a2=?2+?a2=49.49°
?f1=?2-?f2=39.6° sin?=26.95，A
=d1/2-
齿顶圆直径da da1= d1+2ha1cos?1=63.10，da2= d2+2ha2cos?2=63.10 节锥顶点到轮冠距离Ak A
k1= d2/2- h
a11k2ha2sin?2=26.95
2.12 箱体设计
根据机床总体设计方案图可知，箱体的大致结构为长方体。但是，为了满足体积小、重量轻、结构简单、使用方便、效率高及质量好的要求，需对箱体做进一步的分析和设计：
第一，箱体的顶部，为了安装、调试和维修轴向调节机构方便，需设置一箱体盖，用四颗螺钉联接在箱体上。示意图如图2-26所示；为了安装轴向移动机构，箱盖下面需留出
图2-26 箱体盖
一定量的空间，其中包括留出轴向70mm的空间供轴向移动机构轴向调节，这就减小了箱体的刚度和强度。为此，此处箱体的最小径向尺寸不得小于15mm。
第二，主轴尾端，采用花键传递动力，故此处箱体还应与变速箱相连，应设计出相应的螺纹孔。
第三，夹紧套筒用的弹性套，安装在箱体与套筒间，此处箱体应设计出足够的空间；弹性套外面的锁紧螺栓仍与箱体联接，为了拧紧螺栓方便，此处箱体应设计出供操作螺栓用工具的合理空间。
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