機械加工設(shè)備課件第五章

1、第五章第五章 主軸組件設(shè)計主軸組件設(shè)計 Spindle Unit Design第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 General consideration一、主軸組件的功用、組成及特點一、主軸組件的功用、組成及特點 Function、composition、character 功用功用 帶動刀具或工件實現(xiàn)機床主運動。帶動刀具或工件實現(xiàn)機床主運動。 組成組成 主軸組件主軸組件=主軸主軸+傳動件傳動件+支承支承+緊固件緊固件+密封件密封件 特點特點 直接參與表面成形運動，對機床的加工精度及生產(chǎn)直接參與表面成形運動，對機床的加工精度及生產(chǎn)率有重大影響。率有重大影響。 一般傳動軸：傳遞一般傳動軸：傳遞N、n，以

2、強度原則進行設(shè)計，以強度原則進行設(shè)計 主軸：除具有傳動軸的功用及要求外，提出了精度的要主軸：除具有傳動軸的功用及要求外，提出了精度的要求。求。二、主軸組件設(shè)計的基本要求二、主軸組件設(shè)計的基本要求 General requirements 1旋轉(zhuǎn)精度旋轉(zhuǎn)精度 旋轉(zhuǎn)精度：指裝配后無載荷、低速轉(zhuǎn)動條件下，在安裝工旋轉(zhuǎn)精度：指裝配后無載荷、低速轉(zhuǎn)動條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的徑向和端面圓跳動。件或刀具的主軸部位的徑向和端面圓跳動。 2剛度剛度 主軸部件的剛度是指其在外加載荷作用下抵抗變形的主軸部件的剛度是指其在外加載荷作用下抵抗變形的能力，通常以主軸前端產(chǎn)生單位位移的彈性變形時，在位能力，通常

3、以主軸前端產(chǎn)生單位位移的彈性變形時，在位移方向上所施加的作用力來表示。移方向上所施加的作用力來表示。 3抗振性抗振性 抗振性：主軸組件的抗振性是指抵抗受迫振動和自激振動抗振性：主軸組件的抗振性是指抵抗受迫振動和自激振動的能力。的能力。 如高精度機床，連續(xù)運轉(zhuǎn)下的允許溫升為如高精度機床，連續(xù)運轉(zhuǎn)下的允許溫升為810，精，精密機床密機床1520，普通機床，普通機床3040。 5精度保持性精度保持性 4溫升和熱變形溫升和熱變形主軸組件的精度保持性：是指長期地保持其原始制造精度主軸組件的精度保持性：是指長期地保持其原始制造精度的能力。的能力。 6其它要求其它要求 除上述主軸組件的要求外，還有諸如定位可

4、靠、主軸除上述主軸組件的要求外，還有諸如定位可靠、主軸頭結(jié)構(gòu)便于刀具或工件的裝夾、結(jié)構(gòu)工藝性、裝配工藝性頭結(jié)構(gòu)便于刀具或工件的裝夾、結(jié)構(gòu)工藝性、裝配工藝性等要求。等要求。 三、主軸組件的傳動方式三、主軸組件的傳動方式 1齒輪傳動齒輪傳動 齒輪傳動的特點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能傳遞較大的轉(zhuǎn)齒輪傳動的特點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，能適應(yīng)變轉(zhuǎn)速、變載荷工作，應(yīng)用廣。它的缺點是線矩，能適應(yīng)變轉(zhuǎn)速、變載荷工作，應(yīng)用廣。它的缺點是線速度不能過高，通常小于速度不能過高，通常小于1215ms，不如帶傳動平穩(wěn)。，不如帶傳動平穩(wěn)。 2帶傳動帶傳動 帶傳動的特點是靠摩擦力傳動帶傳動的特點是靠摩擦力傳動(除同步

5、齒形帶外除同步齒形帶外)、結(jié)、結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成本低，特別適用于中心距較大的兩構(gòu)簡單、制造容易、成本低，特別適用于中心距較大的兩軸間傳動。帶有彈性，可吸振，傳動平穩(wěn)，噪聲小，適宜軸間傳動。帶有彈性，可吸振，傳動平穩(wěn)，噪聲小，適宜高速傳動。帶傳動在過載中會打滑，能起到過載保護作用。高速傳動。帶傳動在過載中會打滑，能起到過載保護作用。缺點是有滑動，不能用在速比要求準(zhǔn)確的場合。缺點是有滑動，不能用在速比要求準(zhǔn)確的場合。 類型類型平帶平帶 V帶帶 同步齒形帶等同步齒形帶等 3電動機直接驅(qū)動方式電動機直接驅(qū)動方式 （1）普通異步電動機直接帶動主軸）普通異步電動機直接帶動主軸（2）主軸單元）主軸單元

6、應(yīng)用在主軸轉(zhuǎn)速不太高的場合，如平面磨床。應(yīng)用在主軸轉(zhuǎn)速不太高的場合，如平面磨床。 第二節(jié)第二節(jié) 主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計Structural design of the spindle unit一、主軸的設(shè)計原則一、主軸的設(shè)計原則 design principle設(shè)計原則設(shè)計原則 以剛度條件為主進行設(shè)計。以剛度條件為主進行設(shè)計。 普通載荷：依剛度條件進行設(shè)計、驗算。普通載荷：依剛度條件進行設(shè)計、驗算。 重載、粗加工：依剛度條件設(shè)計驗算，進行強度校核。重載、粗加工：依剛度條件設(shè)計驗算，進行強度校核。（易產(chǎn)生疲勞破壞）（易產(chǎn)生疲勞破壞） 二、主軸前后支承跨距二、主軸前后支承跨距 L str

7、ided distance between front and rear suppor L值從結(jié)構(gòu)緊湊角度考慮，應(yīng)愈小愈好；但應(yīng)符合剛值從結(jié)構(gòu)緊湊角度考慮，應(yīng)愈小愈好；但應(yīng)符合剛度的要求。度的要求。 L值過小，軸承的徑向跳動對主軸端部徑向跳動影響值過小，軸承的徑向跳動對主軸端部徑向跳動影響大；主軸組件的重心容易落在支承外，易引起振動；布置大；主軸組件的重心容易落在支承外，易引起振動；布置傳動件不容易。傳動件不容易。 跨距跨距L應(yīng)綜合考慮，在滿足結(jié)構(gòu)要求的條件下，使主軸應(yīng)綜合考慮，在滿足結(jié)構(gòu)要求的條件下，使主軸端部變形端部變形y最小。最小。結(jié)論結(jié)論y=y1+y2 y1剛性支承、彈性主軸的變形；剛

8、性支承、彈性主軸的變形； y2彈性支承、剛性主軸的變形。彈性支承、剛性主軸的變形。 1y1y1可依材料力學(xué)求得可依材料力學(xué)求得 )(321aLEJFayJ主軸截面平均慣性矩，主軸截面平均慣性矩，64/(44）平dDJ E主軸材料的彈性模量。主軸材料的彈性模量。 2y2 設(shè)主軸前后支承設(shè)主軸前后支承A、B的剛度為的剛度為KA、KB，則在力，則在力F的作的作用下，對應(yīng)的彈性變形為用下，對應(yīng)的彈性變形為A、B。且且A=KARA，B=KBRB由杠桿原理可知由杠桿原理可知 RA=F（1+a/L），），RB=Fa/L A=KARA =KA F（1+a/L）B=KBRB= KB Fa/L222)()1 (L

9、aKLaKFyBA 3y22221)()1 ()(3LaKLaKFaLEJFayyyBA 當(dāng)當(dāng)LL合理合理時，變形主要由主軸時，變形主要由主軸引起；引起； LL合理合理時，變形主要由軸時，變形主要由軸承引起承引起 。4跨距跨距L的確定的確定一般情況下一般情況下 L合理合理=（15）a 當(dāng)當(dāng)a小時，小時，L合理合理=（35）a 如車床、銑床；如車床、銑床； 當(dāng)當(dāng)a比較大時，比較大時，L合理合理=（12）a， 如鏜床、內(nèi)圓磨床等如鏜床、內(nèi)圓磨床等 三、主軸前端懸伸量三、主軸前端懸伸量a cantilever arm22221)()1 ()(3LaKLaKFaLEJFayyyBA影響懸伸量影響懸伸量

10、a的因素的因素 機床類型、前支承類型、刀具或工件裝夾方式、潤滑機床類型、前支承類型、刀具或工件裝夾方式、潤滑及密封等。及密封等。 a值確定值確定 a=50300mm 四、主軸外徑四、主軸外徑D22221)()1 ()(3LaKLaKFaLEJFayyyBAy 1/J )(6444dDJy 1/D4 結(jié)論結(jié)論 主軸外徑主軸外徑D要盡量大，既能滿足剛度要求，又能為其要盡量大，既能滿足剛度要求，又能為其它條件所允許它條件所允許 。 確定外徑確定外徑D的方法的方法 1依據(jù)機床主參數(shù)確定依據(jù)機床主參數(shù)確定 主軸后軸頸主軸后軸頸D2可由經(jīng)驗公式確定：可由經(jīng)驗公式確定：D2=（0.70.85）D1 2依機床

11、功率確定依機床功率確定五、主軸內(nèi)徑五、主軸內(nèi)徑d)(6444dDJd增大，增大，J降低，主軸前端變形增大。降低，主軸前端變形增大。主軸剛度主軸剛度jJ44444116464）（）（實空實空DdDdDJJjj一般使一般使0.7 d值確定值確定 內(nèi)孔直徑可依據(jù)經(jīng)驗公式確定。內(nèi)孔直徑可依據(jù)經(jīng)驗公式確定。 如臥式車床：如臥式車床：mmDd101 . 0max 六、三支承主軸六、三支承主軸 spindle with three-point support1為什么要采用三支承為什么要采用三支承 （1）結(jié)構(gòu)要求）結(jié)構(gòu)要求L大時，可考慮采用三支承。以提高主軸大時，可考慮采用三支承。以提高主軸組件剛度和抗振性；

12、組件剛度和抗振性； （2）對精度高、傳動件徑向力大的機床，應(yīng)按合理值來）對精度高、傳動件徑向力大的機床，應(yīng)按合理值來選擇跨距。但可能選擇跨距。但可能L合理合理很小，在合理跨距內(nèi)無法安裝傳動很小，在合理跨距內(nèi)無法安裝傳動件，故需要增加后支承。件，故需要增加后支承。 2跨距的確定跨距的確定 三支承主軸組件一般采用前、中支承為主要支承，且三支承主軸組件一般采用前、中支承為主要支承，且在支承剛度方面，應(yīng)保證：在支承剛度方面，應(yīng)保證：前支承剛度前支承剛度中間支承剛度中間支承剛度后支承剛度后支承剛度 其跨距間關(guān)系由于機床類型、支承結(jié)構(gòu)的不同，沒有其跨距間關(guān)系由于機床類型、支承結(jié)構(gòu)的不同，沒有統(tǒng)一規(guī)定。統(tǒng)一

13、規(guī)定。 如日文資料介紹：如日文資料介紹：l1=0.58L； 德國資料介紹德國資料介紹l1=(0.50.8)L。七、傳動件的合理布置七、傳動件的合理布置 rational arrangement of transmission element 1傳動件在主軸上軸向位置的合理布置傳動件在主軸上軸向位置的合理布置 布置原則布置原則 傳動力傳動力Q引起的主軸彎曲變形要小；引起主軸前軸端引起的主軸彎曲變形要??；引起主軸前軸端在影響加工精度敏感方向上的位移要小。在影響加工精度敏感方向上的位移要小。 布置方案布置方案 應(yīng)盡量靠近前支承，有多個傳動件時，其中最大傳動應(yīng)盡量靠近前支承，有多個傳動件時，其中最大傳

14、動件應(yīng)靠近前支承。件應(yīng)靠近前支承。 2皮帶輪的合理布置皮帶輪的合理布置 主軸如果采用皮帶驅(qū)動，則皮帶輪一般放在主軸的后主軸如果采用皮帶驅(qū)動，則皮帶輪一般放在主軸的后懸伸端，可使更換傳動帶方便。懸伸端，可使更換傳動帶方便。 3“末前軸末前軸”的空間位置的空間位置 主軸受到的驅(qū)動力主軸受到的驅(qū)動力Q相對于相對于切削力切削力F的方向，取決于末前軸的方向，取決于末前軸的位置。應(yīng)盡可能將該驅(qū)動軸布置在合適的位置，使驅(qū)動的位置。應(yīng)盡可能將該驅(qū)動軸布置在合適的位置，使驅(qū)動力引起的主軸變形可抵消一部分因切削力引起的主軸軸端力引起的主軸變形可抵消一部分因切削力引起的主軸軸端精度敏感方向上的位移。精度敏感方向上的

15、位移。 4傳動件軸向分力的方向傳動件軸向分力的方向（1）與切削抗力方向相反）與切削抗力方向相反用于粗加工機床，可以減用于粗加工機床，可以減小軸承的軸向載荷，但會改變軸承的軸向間隙；小軸承的軸向載荷，但會改變軸承的軸向間隙；（2）與切削抗力方向同向）與切削抗力方向同向 用于精加工機床。主要保證軸用于精加工機床。主要保證軸承工作條件和旋轉(zhuǎn)精度為前提。承工作條件和旋轉(zhuǎn)精度為前提。 八、主軸設(shè)計八、主軸設(shè)計（一）主軸的受力分析（一）主軸的受力分析 1受力分析的假設(shè)條件受力分析的假設(shè)條件 （1）對于中小型機床，忽略主軸和刀具、工件的重量；）對于中小型機床，忽略主軸和刀具、工件的重量； （2）將作用在一段

16、長度上的非均布載荷，簡化為作用在）將作用在一段長度上的非均布載荷，簡化為作用在傳動件中間或力作用點的集中載荷；傳動件中間或力作用點的集中載荷； （3）對加工精度影響不大的力可以忽略，如車床的軸向）對加工精度影響不大的力可以忽略，如車床的軸向載荷；載荷； （4）對不同類型及不同布置形式的軸承，要做適當(dāng)?shù)牧ΓΣ煌愋图安煌贾眯问降妮S承，要做適當(dāng)?shù)牧δＰ秃喕ＤＰ秃喕?2主軸受力分析主軸受力分析 主軸受力主軸受力 F切削力切削力 Q傳動力傳動力 R支反力支反力 切削力切削力 F )2/(工平移DFTFFzzzzzzFF平移）（工平移2/DFMFFxFxxx傳動力傳動力 Q ryzzQQQryy

17、yQQQ支反力支反力 RA RAz RAy RAx RB RBz RBy RBx 結(jié)論結(jié)論 主軸主要承受彎矩主軸主要承受彎矩M和扭矩和扭矩T的聯(lián)合作用，主軸的變的聯(lián)合作用，主軸的變形是在這些力的聯(lián)合作用下的變形。形是在這些力的聯(lián)合作用下的變形。 3主軸剛度驗算主軸剛度驗算 checking calculation內(nèi)容內(nèi)容 主軸前端變形主軸前端變形y以保證工件的加工精度；以保證工件的加工精度； 支承處的傾角支承處的傾角以保證軸承的正常工作；以保證軸承的正常工作； 主軸受扭段的扭轉(zhuǎn)角主軸受扭段的扭轉(zhuǎn)角 （1）主軸前端變形）主軸前端變形y 應(yīng)用迭加法，從一個力的變形出發(fā)，依次求出一個平應(yīng)用迭加法，從

18、一個力的變形出發(fā)，依次求出一個平面及空間的變形，進而求出總變形。面及空間的變形，進而求出總變形。 剛度條件剛度條件 yymax y許用變形量，可查閱設(shè)計手冊。對于普通精度許用變形量，可查閱設(shè)計手冊。對于普通精度機床，機床，y=0.0002L，或，或y=j/3，j=0.0012 D1/2, D為主為主軸前軸頸直徑。軸前軸頸直徑。剛度條件剛度條件 max 軸承許用傾角，一般取值軸承許用傾角，一般取值=0.001red（二）主軸結(jié)構(gòu)形狀（二）主軸結(jié)構(gòu)形狀 structural style 1決定主軸結(jié)構(gòu)形狀的因素決定主軸結(jié)構(gòu)形狀的因素（1）取決于主軸上安裝的傳動件、軸承、緊固件、密封）取決于主軸上安

19、裝的傳動件、軸承、緊固件、密封件的類型、數(shù)量、位置及定位方式；件的類型、數(shù)量、位置及定位方式； （2）主軸的加工、裝配工藝性；）主軸的加工、裝配工藝性； （3）滿足受力、剛度要求。）滿足受力、剛度要求。 （2）傾角驗算）傾角驗算結(jié)論結(jié)論 大多為主軸結(jié)構(gòu)形狀為前粗后細(xì)大多為主軸結(jié)構(gòu)形狀為前粗后細(xì)階梯軸。階梯軸。 2主軸端部形狀主軸端部形狀 spindle nose （1）對主軸端部形狀的要求）對主軸端部形狀的要求 1）保證工件或刀具安裝可靠、定位準(zhǔn)確、連接牢固、）保證工件或刀具安裝可靠、定位準(zhǔn)確、連接牢固、裝卸方便；裝卸方便； 2）能傳遞一定的扭矩；）能傳遞一定的扭矩； 3）結(jié)構(gòu)簡單、便于加工；

20、）結(jié)構(gòu)簡單、便于加工； 4）主軸前端懸伸量小。）主軸前端懸伸量小。 （2）決定端部形狀的因素）決定端部形狀的因素 決定主軸端部形狀的主要因素是機床類型及刀具（工決定主軸端部形狀的主要因素是機床類型及刀具（工件）的安裝定位方式。件）的安裝定位方式。（3）幾種常見的主軸頭結(jié)構(gòu)）幾種常見的主軸頭結(jié)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 主軸滾動軸承主軸滾動軸承 spindle rolling bearing一、對主軸用軸承的要求一、對主軸用軸承的要求軸承對主軸組件的影響軸承對主軸組件的影響 （1）因為在主軸變形計算中，軸承剛度是主要影響因素）因為在主軸變形計算中，軸承剛度是主要影響因素之一，據(jù)統(tǒng)計，支點變形在主軸前端變形中

21、約占（之一，據(jù)統(tǒng)計，支點變形在主軸前端變形中約占（3050）%； （2）主軸支承摩擦是造成主軸組件溫升和熱變形的主要）主軸支承摩擦是造成主軸組件溫升和熱變形的主要因素之一；因素之一； （3）軸承是影響主軸組件振動的主要因素。）軸承是影響主軸組件振動的主要因素。要求要求 （1）旋轉(zhuǎn)精度高；）旋轉(zhuǎn)精度高； （2）剛性好；）剛性好； （5）壽命長；）壽命長； （6）結(jié)構(gòu)緊湊，裝卸、調(diào)整方便；）結(jié)構(gòu)緊湊，裝卸、調(diào)整方便； （7）成本低。）成本低。 （4）抗振性好；）抗振性好；（3）溫升??；）溫升小；二、主軸常用滾動軸承類型二、主軸常用滾動軸承類型 1角接觸軸承角接觸軸承 又稱向心推力球軸承，極限轉(zhuǎn)速較

22、高。它可以同時承又稱向心推力球軸承，極限轉(zhuǎn)速較高。它可以同時承受徑向和一個方向的軸向載荷，接觸角有受徑向和一個方向的軸向載荷，接觸角有15、25、40和和60等多種，接觸角越大，可承受的軸向力越大。等多種，接觸角越大，可承受的軸向力越大。主軸用角接觸球軸承的接觸角多為主軸用角接觸球軸承的接觸角多為15或或25。角接觸球。角接觸球軸承必須成組安裝，以便承受兩個方向的進給力和調(diào)整軸軸承必須成組安裝，以便承受兩個方向的進給力和調(diào)整軸承間隙或進行預(yù)緊。承間隙或進行預(yù)緊。 2雙列短圓柱滾子軸承雙列短圓柱滾子軸承 雙列短圓柱滾子軸承有兩種類雙列短圓柱滾子軸承有兩種類型，如圖型，如圖a和和b所示。圖所示。圖

23、a的內(nèi)圈上有的內(nèi)圈上有擋邊，屬于特輕系列；圖擋邊，屬于特輕系列；圖b的擋邊在的擋邊在外圈上，屬于超輕系列。同樣孔徑，外圈上，屬于超輕系列。同樣孔徑，后者外徑比前者小些。后者外徑比前者小些。 內(nèi)圈有內(nèi)圈有1：12的錐孔，與主軸的錐形軸徑相匹配，軸的錐孔，與主軸的錐形軸徑相匹配，軸向移動內(nèi)圈，可以把內(nèi)圈漲大，用來調(diào)整軸承的徑向間隙向移動內(nèi)圈，可以把內(nèi)圈漲大，用來調(diào)整軸承的徑向間隙和預(yù)緊；軸承的滾動體為滾子，能承受較大的徑向載荷和和預(yù)緊；軸承的滾動體為滾子，能承受較大的徑向載荷和較高的轉(zhuǎn)速；軸承有兩列滾子交叉排列，數(shù)量較多，因此較高的轉(zhuǎn)速；軸承有兩列滾子交叉排列，數(shù)量較多，因此剛度很高；不能承受軸向

24、載荷。剛度很高；不能承受軸向載荷。 3圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 圓錐滾子軸承有單列圓錐滾子軸承有單列(圖圖d和和e)和雙列和雙列(圖圖c和和f)兩類，兩類，每類又有空心每類又有空心(圖圖c和和d)和實心和實心(圖圖e和和f)兩種。單列圓錐滾兩種。單列圓錐滾子軸承可以承受徑向載荷和一個方向的軸向載荷。雙列圓子軸承可以承受徑向載荷和一個方向的軸向載荷。雙列圓錐滾子軸承能承受徑向載荷和兩個方向的軸向載荷。錐滾子軸承能承受徑向載荷和兩個方向的軸向載荷。 4雙向推力角接觸球軸承雙向推力角接觸球軸承 雙向推力角接觸球軸承的接觸角為雙向推力角接觸球軸承的接觸角為60，用來承受雙向軸向載荷，常與雙，用來承受雙

25、向軸向載荷，常與雙列短圓柱滾子軸承配套使用。為保證軸列短圓柱滾子軸承配套使用。為保證軸承不承受徑向載荷，軸承外圍的公稱外承不承受徑向載荷，軸承外圍的公稱外徑與它配套的同孔徑雙列滾子軸承相同，徑與它配套的同孔徑雙列滾子軸承相同，但外徑公差帶在零線的下方，使外圓與但外徑公差帶在零線的下方，使外圓與箱體孔有間隙。軸承間隙的調(diào)整和預(yù)緊箱體孔有間隙。軸承間隙的調(diào)整和預(yù)緊是通過修磨隔套是通過修磨隔套3的長度實現(xiàn)。雙向推的長度實現(xiàn)。雙向推力角接觸球軸承轉(zhuǎn)動時滾道體的離心力力角接觸球軸承轉(zhuǎn)動時滾道體的離心力由外圈滾道承受，允許的極限轉(zhuǎn)速比推由外圈滾道承受，允許的極限轉(zhuǎn)速比推力球軸承高。力球軸承高。 三、軸承的

26、布置及選用三、軸承的布置及選用 主軸軸承的配置形式應(yīng)根據(jù)精度、剛度、轉(zhuǎn)速、承載主軸軸承的配置形式應(yīng)根據(jù)精度、剛度、轉(zhuǎn)速、承載能力、抗振性和噪聲等要求來選擇。能力、抗振性和噪聲等要求來選擇。 1止推軸承布置對精度的影響止推軸承布置對精度的影響 2承載能力、剛度、允許轉(zhuǎn)速等性能比較承載能力、剛度、允許轉(zhuǎn)速等性能比較 （1）線接觸軸承較點接觸軸承的剛度高、承載能力高；）線接觸軸承較點接觸軸承的剛度高、承載能力高； （2）點接觸軸承較線接觸軸承允許轉(zhuǎn)速高，圓柱滾子軸）點接觸軸承較線接觸軸承允許轉(zhuǎn)速高，圓柱滾子軸承較圓錐滾子軸承允許轉(zhuǎn)速高。承較圓錐滾子軸承允許轉(zhuǎn)速高。 3支承結(jié)構(gòu)因素支承結(jié)構(gòu)因素 （1）

27、當(dāng)選用比較大的主軸外徑）當(dāng)選用比較大的主軸外徑D以提高主軸組件剛度時，以提高主軸組件剛度時，為了使結(jié)構(gòu)緊湊，可考慮選用輕型或特輕型軸承。為了使結(jié)構(gòu)緊湊，可考慮選用輕型或特輕型軸承。 （3）當(dāng)承載能力、轉(zhuǎn)速要求比較高且結(jié)構(gòu)又要求緊湊）當(dāng)承載能力、轉(zhuǎn)速要求比較高且結(jié)構(gòu)又要求緊湊時，可考慮在一個支承內(nèi)放置雙軸承。時，可考慮在一個支承內(nèi)放置雙軸承。 （2）對一些中心距比較小的機床主軸（如組合機床），）對一些中心距比較小的機床主軸（如組合機床），可采用滾針軸承可采用滾針軸承+交錯排列的推力球軸承布置形式交錯排列的推力球軸承布置形式（amin=36，軸徑為，軸徑為15和和15的滾錐主軸）。的滾錐主軸）。

28、（4）當(dāng)采用雙軸承具有止推作用時，應(yīng)比較布置方向。）當(dāng)采用雙軸承具有止推作用時，應(yīng)比較布置方向。 1）背對背布置：支反力矩大，支反力）背對背布置：支反力矩大，支反力矩與外載彎曲力矩可抵消，有利于提高剛矩與外載彎曲力矩可抵消，有利于提高剛度，減消主軸端部變形。內(nèi)圈必須固定，度，減消主軸端部變形。內(nèi)圈必須固定，無附加載荷。無附加載荷。 2）面對面布置：支承跨距小，支反力）面對面布置：支承跨距小，支反力矩小，不利于減小主軸前端變形。內(nèi)圈不矩小，不利于減小主軸前端變形。內(nèi)圈不需要固定，有附加載荷。需要固定，有附加載荷。 結(jié)論結(jié)論 一般情況下采用背對背布置。一般情況下采用背對背布置。 四、軸承間隙的調(diào)整

29、及預(yù)緊四、軸承間隙的調(diào)整及預(yù)緊 Clearance adjustment and preloading of the bearing 1為什么要調(diào)整軸承間隙為什么要調(diào)整軸承間隙 （1）間隙對滾動體受力有影響）間隙對滾動體受力有影響均勻性均勻性承載能力；承載能力；（2）間隙對支承剛度有影響；）間隙對支承剛度有影響；（3）間隙對軸承壽命有影響；）間隙對軸承壽命有影響；（4）間隙對組件抗振性有影響；）間隙對組件抗振性有影響； （5）間隙對主軸軸心位置有影響）間隙對主軸軸心位置有影響影響加工精度。影響加工精度。 例例 =0.02，工件橢圓度，工件橢圓度0.003； =0.05，工件橢圓度，工件橢圓度0

30、.035； 結(jié)論結(jié)論 保持合理的軸承間隙或進行適當(dāng)?shù)念A(yù)緊，可以使軸承保持合理的軸承間隙或進行適當(dāng)?shù)念A(yù)緊，可以使軸承的工作性能及壽命有所改善。的工作性能及壽命有所改善。 預(yù)緊：軸承安裝時，預(yù)先在軸向上施加一個約等于徑向載預(yù)緊：軸承安裝時，預(yù)先在軸向上施加一個約等于徑向載荷荷2030%的力，使?jié)L道與滾動體之間有一定的過盈量。的力，使?jié)L道與滾動體之間有一定的過盈量。2常用軸承間隙調(diào)整方法常用軸承間隙調(diào)整方法間隙調(diào)整間隙調(diào)整 裝配時調(diào)整裝配時調(diào)整預(yù)緊預(yù)緊 磨損后間隙磨損后間隙調(diào)整調(diào)整 （1）3182100軸承間隙調(diào)整軸承間隙調(diào)整（2）角接觸軸承）角接觸軸承（3）支承組合）支承組合 如：如：CA6140

31、前支承前支承D3182100+D2268100 Z3040前支承前支承D1000+D8000 主軸支承（特別是前支承）采用的軸承往往不是一主軸支承（特別是前支承）采用的軸承往往不是一種，而是由兩種軸承構(gòu)成的支承組合。種，而是由兩種軸承構(gòu)成的支承組合。結(jié)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)要求 對不同類型的軸承能分別調(diào)整，以達(dá)到各自要求的對不同類型的軸承能分別調(diào)整，以達(dá)到各自要求的預(yù)緊量預(yù)緊量 a）結(jié)構(gòu)用一個螺母調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡單，但不能分別調(diào)整；）結(jié)構(gòu)用一個螺母調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡單，但不能分別調(diào)整； b）可分別調(diào)整，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。）可分別調(diào)整，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 （4）螺母防松）螺母防松五、滾動軸承精度等級的選擇五、滾動軸承精度等級的選

32、擇 設(shè)前軸承軸心有偏移設(shè)前軸承軸心有偏移a，后軸承偏移量為零，由偏移，后軸承偏移量為零，由偏移量量a引起的主軸端部軸心偏移為引起的主軸端部軸心偏移為 aaLaL1 當(dāng)后軸承有偏移當(dāng)后軸承有偏移b，前軸承偏移為零時，引起主軸端部，前軸承偏移為零時，引起主軸端部的偏移為的偏移為bbLa1結(jié)論結(jié)論 前支承比后支承精度對主軸組件旋轉(zhuǎn)精度影響大。因前支承比后支承精度對主軸組件旋轉(zhuǎn)精度影響大。因此選取軸承精度時，前支承精度一般比后軸承精度高一級；此選取軸承精度時，前支承精度一般比后軸承精度高一級；且且在安裝主軸軸承時，如將前、后軸承的偏移方向放在同在安裝主軸軸承時，如將前、后軸承的偏移方向放在同一側(cè)，有利

33、于提高旋轉(zhuǎn)精度。一側(cè)，有利于提高旋轉(zhuǎn)精度。 第四節(jié)第四節(jié) 提高主軸組件工作性能的措施提高主軸組件工作性能的措施The main measures improving work performance of spindle unit衡量指標(biāo)衡量指標(biāo) 旋轉(zhuǎn)精度旋轉(zhuǎn)精度 剛度剛度 抗振性、熱變形抗振性、熱變形 精度保持性精度保持性耐磨性耐磨性 一、影響主軸組件旋轉(zhuǎn)精度的因素一、影響主軸組件旋轉(zhuǎn)精度的因素 影響主軸組件旋轉(zhuǎn)精度的因素主要有支承、主軸、支影響主軸組件旋轉(zhuǎn)精度的因素主要有支承、主軸、支承座孔、調(diào)整螺母、裝配調(diào)整等。承座孔、調(diào)整螺母、裝配調(diào)整等。 結(jié)論結(jié)論 軸承精度決定的旋轉(zhuǎn)精度約占軸承精度決定的旋轉(zhuǎn)精度約占20%，其它因素占，其它因素占80%。二、提高旋轉(zhuǎn)精度的措施二、提高旋轉(zhuǎn)精度的措施 1前支承精度較后支承精度高一級；前支承精度較后支承精度高一級； 2前后軸承的徑向振擺置于主軸同側(cè)；前后軸承的徑向振擺置于主軸同側(cè)； 3采用選配法；采用選配法； 4選擇合理的止推形式，以保證軸向精度；選擇合理的止推形式，以保證軸向精度； 5采用十字墊圈，以消除螺母螺紋與端面的不垂直。采用十字墊圈，以消除螺母螺紋與端面的不垂直。 三、提高主軸組件剛度的措施三、提高主軸組件剛度的措施 1合理確定主軸的結(jié)構(gòu)尺寸合理確定主軸的結(jié)構(gòu)尺寸提高主軸自身的剛度；提高主軸自身的剛度； 2提