3機床主軸1 機床主軸

1、第三章 主軸組件的設計第一節(jié)主軸組件的功用與基本要求一、主軸組件的組成、功用、特點：二、主軸組件的基本要求：1.旋轉精度在主軸空載手動或機動低速旋轉情況下，在主軸前端安裝工件或刀具的基面上所測得的徑向跳動、端面跳動和軸向竄動的大小。安裝基面：例如普通車床主軸的內錐孔、短錐法蘭面。通用機床主軸組件的旋轉精度，我國有統(tǒng)一的標準，專用機床則應根據(jù)工件精度要求確定。影響旋轉精度的因素（1） 軸承精度和間隙的影響。（2） 主軸、支承座等零件中精度的影響。2.剛度主軸組件的剛度在外載荷作用下抵抗變形的能力。K=F/y(N/m)主軸組件的剛度直接影響加工精度。設計中應盡可能提高剛度，從布局、結構尺寸等方面綜

2、合考慮。3.抗振性主軸組件抵抗受迫振動和自激振動而保持平穩(wěn)運轉的能力。主軸振動將降低工件的表面質量。受迫振動的干擾力：主軸上旋轉零件的偏心質量產生的離心力；周期性變化的切削力。自激振動：金屬切削加工時，由于機床工件刀具彈性系統(tǒng)振動對切削過程的反饋作的相對振動。具與工件之間發(fā)生的強烈粗加工機床主要防止自激振動；精加工機床主要防止受迫振動； 高速機床兩種振動都要防止。4.溫升和熱變形熱源主軸軸承、潤滑油等。改進減輕摩擦、改善散熱、改進潤滑。采用強制潤滑，動壓軸承等。5.精度保持性綜上所述旋轉精度無載、低速下的工作精度。剛度靜態(tài)工作精度?？拐裥浴嶙冃蝿討B(tài)工作精度。第二節(jié)主軸組件的布局設計一臺機器或

3、一個組件包括三方面的工作即：布局強度計算結構設計。一、兩支承主軸軸承的配置形式軸承的選型、組合、布置。配置軸承的一般原則1.適應剛度和承載能力的要求承受徑向載荷、剛度（大?。?滾柱軸承、多個球軸承、單個球軸承承受軸向載荷、剛度（大?。┩屏η蜉S承、滾錐軸承、向心推力球軸承。2.適應轉速的要求極限轉速（高低）徑向：球軸承、滾柱軸承、滾錐軸承。軸向：向心推力球軸承、推力球軸承、滾錐軸承。同一類型的軸承 規(guī)格精度極限轉速綜上，選擇軸承，應綜合考慮承載能力和極限轉速。3.適應加工精度的要求4.適應結構的要求多個球軸承 剛度承載徑向尺寸兩軸的中心距很小。又如，設計靜壓軸承時，考慮與滾動軸承可互換。5.適應

4、經濟性要求優(yōu)先采用大批量生產的滾動軸承；中速、大載荷情況下，用滾錐軸承代替向心球軸承和 推力軸承；有時滾動、滑動軸承結合使用。二、三支承主軸組件三個支承中有一個是浮動（輔助）支承；浮動支承：軸承的剛度最低，軸承的外圈與支承座孔的配合比主要支承松12級。應盡量少用三支承當主軸兩支承跨距超過合理跨距時，則應加大主軸直徑，提高前支承剛度，不得已再用三支承。第三節(jié)主軸主軸的設計包括：結構的確定； 材料的選擇；熱處理方法的確定。一、主軸的結構空心軸，階梯軸，形狀決定于其上安裝的刀具、夾具、軸承、齒輪、密封等。主軸的前端部：安裝夾具或刀具已標準化，故通用機床主軸端部的形狀和尺寸也已標準化二、主軸的材料與熱

5、處理考慮彈性模量E剛性材料選擇主要考慮剛度o = EdE普通碳鋼與合金鋼的彈性模量E值基本一樣，故優(yōu)先選擇價格便宜的中碳鋼。特殊情況下采用合金鋼Mn鋼有沖擊軸向移動磨損較大合金鋼精密機床為了減少熱處理變形合金鋼熱處理第四節(jié)主軸的滾動軸承主軸的旋轉精度主要取決于軸承，其可分為滾動軸承和滑動軸承兩大類。一、常用的主軸滾動軸承的類型除一般的滾柱、滾錐、滾針軸承、向心推力球、推力球軸承外，還有幾種主軸滾動軸承。二、滾動軸承的間隙調整和預緊作用：提高主軸組件工作性能，提高軸承的使用壽命預緊力：2030%工作載荷間隙調整的原理使軸承內、外圈產生相對位移，并保持在調整好的位置上。調整的具體結構舉例。1.螺紋

6、調整法調整螺母的防松2.修磨隔套法3.油壓套筒式調隙結構三、滾動軸承的精度與配合ABC高DE(F)低GA、B特高、超高精度，需要特殊訂貨。FG淘汰級，僅供機床修配用。常用于木工機床。C、D、E常用于機床主軸組件。主軸前軸承的精度通常比后軸承精度高一級。d= a d= L + a dd2b1aLL若 a=b12則第五節(jié)主軸滑動軸承滑動軸承的優(yōu)點：存在油膜阻尼，故抗振性好，而且運轉平穩(wěn)性好。滑動軸承的分類：A.液體滑動軸承a) 動壓軸承b) 靜壓軸承 氣體滑動軸承B.多數(shù)為靜壓軸承。一、液體動壓滑動軸承產生壓力油膜的條件：A BC軸與軸承之間充滿一定粘度的潤滑油；軸與軸承之間有鍥形空間；主軸旋轉帶

7、動潤滑油從間隙大處向小處流動， 且vv臨界單油鍥滑動軸承只產生一個壓力油鍥，軸心位置穩(wěn)定性差，主軸組件中不予采用。多油鍥滑動軸承（三油鍥、五油鍥）1.短三瓦滑動軸承間隙 0.0050.015mm主軸軸心飄移量 0.001mm左右v臨界4m/s只能單向旋轉用于磨床主軸。2. 阿基米德曲線多油鍥軸承整體式外錐內圓結構；用雙偏心圓弧代替阿基米德曲線，形成鍥形空間； 用于高精度磨床。動壓軸承的最大缺點：低速時油膜形成不了，啟動、停止過程中要發(fā)生干摩擦，而且轉速改變時，油膜厚度改變致使軸心的位置改 變。二、液體靜壓軸承優(yōu)點：1.油膜由壓力油建立，與主軸的轉向、轉速無關，故具有良好的正反轉與速度變化的適應

8、性。2. 承載能力強。只要提高油壓，增大承載面積，就 能提高軸承的承載能力。3. 軸承的壽命長。純液體摩擦。4. 旋轉精度高，油膜的剛度，可以是動壓軸承油膜 的8倍。缺點：1. 需要一套專門的供油系統(tǒng)，油液的清潔度要求高。2. 油液需要冷卻，以免溫升過高。3. 對啟動、停車及斷電需要有專門的保護裝置。靜壓軸承的工作原理pr=ps-pGp入p出pG Q容積式節(jié)流器 pG= p入- p出Q流量情況1：RG1= RG4無外載時pr1 = pr4則主軸浮于軸承的中心。情況2：受載荷W時，軸頸向下偏移。h3QpG3由式pr=ps-pG可知pr3同理 可知pr1當pr3-pr1=W，主軸處于新的平衡位置。靜壓軸承