摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 圖索引 VII 表索引 X 第一章 緒論 1 1.1研究目的 1 1.2研究方式 1 1.3文獻回顧 2 1.4本文結構 5 第二章 設計規劃與流程 6 2.1設計目標 6 2.2工具機使用範圍與要求 7 2.3主軸類型、功率與轉速 8 2.3.1 常用主軸傳動方式介紹 8 2.3.2主軸驅動比較： 10 2.3.3 本設計選用主軸 10 2.4設計流程 11 第三章 底座設計 13 3.1 外型設計 13 3.1.1 外型設計重點 14 3.1.2 外型設計順序 17 3.2 基準面設計 17 3.3 底座承重簡易分析 19 第四章 三軸設計 20 4.1 Y軸傳動系統設計 20 4.1.1 導螺桿設計 20 4.1.2 線性滑軌設計 26 4.1.3 軸承選用計算 27 4.1.4 馬達選用計算 30 4.1.5 工作台設計 32 4.2 X軸傳動系統設計 33 4.2.1 導螺桿設計 33 4.2.2 線性滑軌設計 34 4.2.3 軸承選用計算 37 4.2.4 馬達選用計算 37 4.3 Z軸傳動系統設計 38 4.3.1 導螺桿設計 38 4.3.2 線性滑軌設計 40 4.3.3 軸承選用計算 41 4.3.4 馬達選用計算 41 第五章 橫樑設計 43 5.1 外型設計重點 43 5.2 基準面設計 45 第六章 刀庫設計 46 6.1 傳動系統 46 6.1.1馬達選用 46 6.1.2 時規皮帶輪選用 48 6.1.3 軸承計算 49 6.2 整體設計 51 第七章 鞍座設計 53 7.1 外型設計重點 53 7.2 基準面設計 55 7.3應力應變分析模擬 55 第八章 主軸設計 57 8.1定子與轉子主軸設計 57 8.2拉刀力與盤型彈簧設計 57 8.3 冷卻系統設計 60 8.4 軸承設計 60 8.5 密封設計 61 8.6 氣壓缸與感測器選用 63 第九章 主軸頭座設計 64 9.1 外型設計 64 9.2 基準面設計 65 9.3應力應變分析模擬 65 第十章 防塵設計 66 第十一章 結論 69 參考文獻 70 附錄 圖索引 圖2.1 大型半龍門CNC工具機 6 圖2.2 設計完成組合圖 7 圖2.3 齒輪動力傳遞 8 圖2.4 皮帶動力傳遞 8 圖2.5 直結動力傳遞 9 圖2.6 馬達內藏式 9 圖2.7 主軸驅動比較 10 圖2.8 設計流程圖 12 圖3.1 底座2D視圖 13 圖3.2 底座3D等角視圖 14 圖3.3 底坐下視圖 14 圖3.4 厚度變化設計 16 圖3.5 肋設計 16 圖3.6 底座前視圖 18 圖3.7 底座上視部分視圖 18 圖3.8 底座變形圖 19 圖4.1 軸向最大載重設定範例 23 圖4.2 滾珠螺桿型錄 25 圖4.3 線性滑軌型錄 27 圖4.4 軸承型錄（7202） 28 圖4.5 滾珠軸承之fn與Ln和fh值 29 圖4.6 工作台全視圖 32 圖4.7 工作台變形圖 33 圖4.8 X軸滑軌負荷圖 35 圖4.9 滑軌載重計算圖 36 圖4.10 Z軸負荷距離 38 圖5.1 橫樑2D圖 43 圖5.2 橫樑-底視圖 43 圖5.3 橫樑-等角視圖 44 圖5.4 橫樑-後視圖 44 圖6.1 傳動軸與刀盤剖面 46 圖6.2 主軸尺寸圖 47 圖6.3 時規皮帶輪型錄 48 圖6.4 傳動系統剖面圖 49 圖6.5 軸承型錄（7206） 50 圖6.6 刀庫組合剖面 51 圖6.7 刀庫架變形圖 52 圖7.1 鞍座三視圖 53 圖7.2 鞍座正視圖 54 圖7.3 鞍座仰視圖 54 圖7.4 鞍座變形圖 56 圖8.1 主軸組合剖面圖 57 圖8.2 盤型彈簧材料工作參數 58 圖8.3 盤型彈簧設計計算圖 59 圖8.4 主軸組合剖面說明圖 59 圖8.5 冷卻示意圖 60 圖8.6 軸承型錄（7908） 61 圖8.7 迷宮式密封示意 62 圖8.8 迷宮式密封種類 62 圖8.9 主軸密封剖面示意圖 62 圖9.1 主軸頭座2D視圖 64 圖9.2 主軸頭座尺寸示意圖 65 圖9.3 主軸頭座變形圖 65 圖10.1 工具機組合圖（含防塵罩） 66 圖10.2 防塵罩照片 67 圖10.3 Y軸防塵罩走道設計 67 圖10.4 X軸防塵罩走道設計 68 圖10.5 Z軸防塵罩走道設計 68 表索引 表4.1 銑削力公式中的係數與指數 21 表4.2 切削分力比值表 22 表4.3 動負荷公式係數表 28 表4.4 靜負荷公式係數表 29 表4.5 靜負荷安全係數表 29