金屬切削與機(jī)床課件

1、金屬切削與機(jī)床 Metal Cutting & Machine Tools Metal Cutting & Machine Tools 第九講第九講 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) l概述概述 l機(jī)床主軸組件組成及功能機(jī)床主軸組件組成及功能 l主軸組件設(shè)計(jì)基本要求主軸組件設(shè)計(jì)基本要求 l機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) l主軸傳動(dòng)件選擇與布置主軸傳動(dòng)件選擇與布置 l主軸支撐件選擇與裝配主軸支撐件選擇與裝配 l主要結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算主要結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算 Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件概述機(jī)床主軸組件概述 一一、機(jī)床主軸組件組成及功能機(jī)床主軸組件組成及功能 1、主

2、軸組件功能及結(jié)構(gòu)型式、主軸組件功能及結(jié)構(gòu)型式 主軸組件：主軸組件：主軸、支承軸承、主軸上的傳動(dòng)件、密封件主軸、支承軸承、主軸上的傳動(dòng)件、密封件 功能：功能：支承并帶動(dòng)工件或刀具完成工件表面成形運(yùn)動(dòng)，支承并帶動(dòng)工件或刀具完成工件表面成形運(yùn)動(dòng)， 傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力?？s小傳動(dòng)誤差，承受切削力等載荷。傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力?？s小傳動(dòng)誤差，承受切削力等載荷。 結(jié)構(gòu)形式：結(jié)構(gòu)形式：臥式、立式、傾斜式等臥式、立式、傾斜式等 Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件概述機(jī)床主軸組件概述 一一、機(jī)床主軸組件組成及功能機(jī)床主軸組件組成及功能 2、主軸組件基本要求、主軸組件基本要求 旋轉(zhuǎn)精度：旋

3、轉(zhuǎn)精度： 機(jī)床在空載低速時(shí)，主軸前端安裝刀具，夾具部位機(jī)床在空載低速時(shí)，主軸前端安裝刀具，夾具部位 的徑向跳動(dòng)、端面跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)。的徑向跳動(dòng)、端面跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)。 主軸的旋轉(zhuǎn)軸線產(chǎn)生的跳動(dòng)如圖主軸的旋轉(zhuǎn)軸線產(chǎn)生的跳動(dòng)如圖 端面跳動(dòng) o 軸向竄動(dòng)o r 徑向跳動(dòng)r Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件概述機(jī)床主軸組件概述 一一、機(jī)床主軸組件組成及功能機(jī)床主軸組件組成及功能 2、主軸組件基本要求、主軸組件基本要求 支承支承剛度：剛度： 指其在外界載荷的作用下抵抗變形的能力。通常以指其在外界載荷的作用下抵抗變形的能力。通常以 主軸前端產(chǎn)生單位彈性變形時(shí)，在變形方

4、向上所加的作主軸前端產(chǎn)生單位彈性變形時(shí)，在變形方向上所加的作 用力的大小來表示，比值越大，說明剛度越好。用力的大小來表示，比值越大，說明剛度越好。 K= FK= F（牛（牛/ /微米）微米） Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件概述機(jī)床主軸組件概述 一一、機(jī)床主軸組件組成及功能機(jī)床主軸組件組成及功能 2、主軸組件基本要求、主軸組件基本要求 支支抗振性：抗振性： 抗振性：是指其抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)而保持平抗振性：是指其抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)而保持平 穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)的能力。用主軸端部測得的最大振幅來衡量的穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)的能力。用主軸端部測得的最大振幅來衡量的 。振幅越小，

5、抗振性越好。振幅越小，抗振性越好。 受迫振動(dòng)受迫振動(dòng)：是由機(jī)床外部的振源或機(jī)床其他部件振：是由機(jī)床外部的振源或機(jī)床其他部件振 動(dòng)及主軸部件本身所引起的。動(dòng)及主軸部件本身所引起的。 自激振動(dòng)自激振動(dòng)：是由切削過程引起的。：是由切削過程引起的。 Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件概述機(jī)床主軸組件概述 一一、機(jī)床主軸組件組成及功能機(jī)床主軸組件組成及功能 2、主軸組件基本要求、主軸組件基本要求 溫升和熱變形：溫升和熱變形： 機(jī)床在工作時(shí)，各相對(duì)運(yùn)動(dòng)處的摩擦，攪油等耗損機(jī)床在工作時(shí)，各相對(duì)運(yùn)動(dòng)處的摩擦，攪油等耗損 而發(fā)熱造成的溫差，使主軸部件在形狀和位置上產(chǎn)生畸而發(fā)

6、熱造成的溫差，使主軸部件在形狀和位置上產(chǎn)生畸 變，稱為變，稱為熱變形熱變形。 熱變形是用主軸運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間和因發(fā)熱而造成的各熱變形是用主軸運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間和因發(fā)熱而造成的各 部分的位置上的變化來度量，也可用溫升近似的表達(dá)。部分的位置上的變化來度量，也可用溫升近似的表達(dá)。 一般滑動(dòng)軸承的溫升一般滑動(dòng)軸承的溫升 ，工作溫度，工作溫度 一般滾動(dòng)軸承的溫升一般滾動(dòng)軸承的溫升 ，工作溫度，工作溫度 Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件概述機(jī)床主軸組件概述 一一、機(jī)床主軸組件組成及功能機(jī)床主軸組件組成及功能 2、主軸組件基本要求、主軸組件基本要求 耐磨性（精度保持性）：耐磨性

7、（精度保持性）： 主軸組件長期的保持其原始制造精度的能力，所以主軸組件長期的保持其原始制造精度的能力，所以 相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件間都必須有一定的硬度，對(duì)摩擦表面要進(jìn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件間都必須有一定的硬度，對(duì)摩擦表面要進(jìn) 行熱處理和化學(xué)處理。行熱處理和化學(xué)處理。 小結(jié)：小結(jié)：機(jī)床的工作精度機(jī)床的工作精度 - 旋轉(zhuǎn)精度旋轉(zhuǎn)精度 靜態(tài)工作精度靜態(tài)工作精度 - 剛度剛度 動(dòng)態(tài)工作精度動(dòng)態(tài)工作精度 - 抗振性抗振性 精度保持性精度保持性 - 耐磨性耐磨性 Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) 一、機(jī)床主軸一、機(jī)床主軸 1、主軸結(jié)構(gòu)形狀要求、主軸結(jié)構(gòu)形狀要求 主軸

8、的頭部已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，用以安裝標(biāo)準(zhǔn)刀具和夾主軸的頭部已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，用以安裝標(biāo)準(zhǔn)刀具和夾 具。主軸頭部的形狀和尺寸，主要取決于主軸上所安裝具。主軸頭部的形狀和尺寸，主要取決于主軸上所安裝 的傳動(dòng)件的傳動(dòng)件,軸承和密封件等零件的類型軸承和密封件等零件的類型,數(shù)目位置和安裝定數(shù)目位置和安裝定 位方式位方式,同時(shí)還要考慮到主軸的加工工藝性和裝配工藝性同時(shí)還要考慮到主軸的加工工藝性和裝配工藝性 。 主軸常制成階梯形的。主軸常制成階梯形的。 Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) 一、機(jī)床主軸一、機(jī)床主軸 1、主軸結(jié)構(gòu)形狀要求、主軸結(jié)構(gòu)形狀要求 通用主軸

9、端部形狀通用主軸端部形狀 Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) 一、機(jī)床主軸一、機(jī)床主軸 2、主軸材料和熱處理、主軸材料和熱處理 主軸的材料，應(yīng)根據(jù)主軸的耐磨性、熱處理方法和熱主軸的材料，應(yīng)根據(jù)主軸的耐磨性、熱處理方法和熱 處理后的變形來選擇。處理后的變形來選擇。 （1）材料的選擇：）材料的選擇： 剛性好，承載能力大，耐磨性好剛性好，承載能力大，耐磨性好 ，加工性能好，加工性能好， 熱處理變形小，價(jià)格便宜。材料的剛性取熱處理變形小，價(jià)格便宜。材料的剛性取 決于彈性模量決于彈性模量E，鋼的，鋼的E值差別較小。值差別較小。 （2）熱處理方法：

10、滑動(dòng)軸承支承，前端定位表面，淬）熱處理方法：滑動(dòng)軸承支承，前端定位表面，淬 硬硬HRC5055,低碳鋼，滲碳淬火；合金可以化學(xué)處理。低碳鋼，滲碳淬火；合金可以化學(xué)處理。 3、主軸技術(shù)條件、主軸技術(shù)條件 主軸的精度是：主軸的精度是：尺寸精度尺寸精度，形狀精度形狀精度，以及支承軸頸，以及支承軸頸 與殼心表面之間的位置精度和光潔度。與殼心表面之間的位置精度和光潔度。支承軸頸支承軸頸為主軸基為主軸基 準(zhǔn)，是準(zhǔn)，是工藝基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)和和測量基準(zhǔn)測量基準(zhǔn)。 Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) 二、機(jī)床主軸傳動(dòng)件布置二、機(jī)床主軸傳動(dòng)件布置 1、主軸傳動(dòng)

11、件類型選擇、主軸傳動(dòng)件類型選擇 常用傳動(dòng)件有：齒輪、蝸輪、帶輪和原動(dòng)機(jī)等。常用傳動(dòng)件有：齒輪、蝸輪、帶輪和原動(dòng)機(jī)等。 2、主軸傳動(dòng)件布置、主軸傳動(dòng)件布置 主軸不承受傳動(dòng)力主軸不承受傳動(dòng)力 高精度或精密機(jī)床的主軸上，往往采用高精度或精密機(jī)床的主軸上，往往采用“卸荷式卸荷式”傳動(dòng)傳動(dòng) 件，只傳遞轉(zhuǎn)矩而卸掉徑向力。件，只傳遞轉(zhuǎn)矩而卸掉徑向力。 Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) 二、機(jī)床主軸傳動(dòng)件布置二、機(jī)床主軸傳動(dòng)件布置 1、主軸傳動(dòng)件類型選擇、主軸傳動(dòng)件類型選擇 常用傳動(dòng)件有：齒輪、蝸輪、帶輪和原動(dòng)機(jī)等。常用傳動(dòng)件有：齒輪、蝸輪、帶輪和原

12、動(dòng)機(jī)等。 2、主軸傳動(dòng)件布置、主軸傳動(dòng)件布置 主軸尾端承受傳動(dòng)力主軸尾端承受傳動(dòng)力 將帶輪裝在主軸的外伸尾端上，使主軸承受傳動(dòng)力。將帶輪裝在主軸的外伸尾端上，使主軸承受傳動(dòng)力。 Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) 二、機(jī)床主軸傳動(dòng)件布置二、機(jī)床主軸傳動(dòng)件布置 1、主軸傳動(dòng)件類型選擇、主軸傳動(dòng)件類型選擇 常用傳動(dòng)件有：齒輪、蝸輪、帶輪和原動(dòng)機(jī)等。常用傳動(dòng)件有：齒輪、蝸輪、帶輪和原動(dòng)機(jī)等。 2、主軸傳動(dòng)件布置、主軸傳動(dòng)件布置 主軸前端承受傳動(dòng)力主軸前端承受傳動(dòng)力 將帶輪裝在主軸的前端上，主軸前端懸伸部分同時(shí)承受將帶輪裝在主軸的前端上，主軸前

13、端懸伸部分同時(shí)承受 傳動(dòng)力傳動(dòng)力Q和切削力和切削力F時(shí)，應(yīng)使時(shí)，應(yīng)使Q、F方向相反。方向相反。 Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) 二、機(jī)床主軸傳動(dòng)件布置二、機(jī)床主軸傳動(dòng)件布置 1、主軸傳動(dòng)件類型選擇、主軸傳動(dòng)件類型選擇 常用傳動(dòng)件有：齒輪、蝸輪、帶輪和原動(dòng)機(jī)等。常用傳動(dòng)件有：齒輪、蝸輪、帶輪和原動(dòng)機(jī)等。 2、主軸傳動(dòng)件布置、主軸傳動(dòng)件布置 主軸兩支承間承受傳動(dòng)力主軸兩支承間承受傳動(dòng)力 為了減小主軸的彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形，提高固有頻率，為了減小主軸的彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形，提高固有頻率， 應(yīng)將傳動(dòng)齒輪布置在靠近前支承的位置上，兩種情況如下：應(yīng)

14、將傳動(dòng)齒輪布置在靠近前支承的位置上，兩種情況如下： Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) 三、機(jī)床主軸支承件三、機(jī)床主軸支承件 主軸支承是指主軸軸承、支承座及其他相關(guān)零件的組主軸支承是指主軸軸承、支承座及其他相關(guān)零件的組 合體，其中核心元件是軸承。合體，其中核心元件是軸承。 主軸支承的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是：軸承類型的選擇，軸承主軸支承的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是：軸承類型的選擇，軸承 的配置，軸承的精度及其選配，軸承的間隙調(diào)整，支承座的配置，軸承的精度及其選配，軸承的間隙調(diào)整，支承座 的結(jié)構(gòu)，軸承的配合及其配合零件的精度，軸承的潤滑與的結(jié)構(gòu)，軸承的配合及其

15、配合零件的精度，軸承的潤滑與 密封等。密封等。 1、主軸滾動(dòng)軸承類型選擇、主軸滾動(dòng)軸承類型選擇 主軸較粗，主軸軸承的直徑較大。相對(duì)地說，軸承的主軸較粗，主軸軸承的直徑較大。相對(duì)地說，軸承的 負(fù)載較輕。因此，一般情況下，承載能力和疲勞壽命不是負(fù)載較輕。因此，一般情況下，承載能力和疲勞壽命不是 選擇主軸軸承的主要指標(biāo)。主軸軸承，應(yīng)根據(jù)精度、剛度選擇主軸軸承的主要指標(biāo)。主軸軸承，應(yīng)根據(jù)精度、剛度 和轉(zhuǎn)速選擇。和轉(zhuǎn)速選擇。 Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) 三、機(jī)床主軸支承件三、機(jī)床主軸支承件 1、主軸滾動(dòng)軸承類型選擇、主軸滾動(dòng)軸承類型選擇

16、圓錐孔雙列圓柱滾子軸承：圓錐孔雙列圓柱滾子軸承： 這種軸承具有徑向尺寸較小、制造精度較高、承載能這種軸承具有徑向尺寸較小、制造精度較高、承載能 力較大、靜剛度好以及允許的轉(zhuǎn)速高等優(yōu)點(diǎn)，并能夠調(diào)整力較大、靜剛度好以及允許的轉(zhuǎn)速高等優(yōu)點(diǎn)，并能夠調(diào)整 軸承的徑向間隙，因此在機(jī)床主軸組件上得到廣泛應(yīng)用。軸承的徑向間隙，因此在機(jī)床主軸組件上得到廣泛應(yīng)用。 Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) 三、機(jī)床主軸支承件三、機(jī)床主軸支承件 1、主軸滾動(dòng)軸承類型選擇、主軸滾動(dòng)軸承類型選擇 60接觸角雙向推力向心球軸承：接觸角雙向推力向心球軸承： 這種軸承的優(yōu)點(diǎn)

17、是制造精度高，允許轉(zhuǎn)速高，溫升較低這種軸承的優(yōu)點(diǎn)是制造精度高，允許轉(zhuǎn)速高，溫升較低 ，抗振性高于推力球軸承，抗振性高于推力球軸承8000型，裝配調(diào)整簡單，精度穩(wěn)定型，裝配調(diào)整簡單，精度穩(wěn)定 可靠。與雙列圓柱滾子軸承相配套，用于承受軸向載荷?？煽?。與雙列圓柱滾子軸承相配套，用于承受軸向載荷。 Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) 三、機(jī)床主軸支承件三、機(jī)床主軸支承件 1、主軸滾動(dòng)軸承類型選擇、主軸滾動(dòng)軸承類型選擇 單列圓錐滾子軸承單列圓錐滾子軸承 普通單列圓錐滾子軸承（普通單列圓錐滾子軸承（7000型），能同時(shí)承受徑向和型），能同時(shí)承受徑向

18、和 軸向載荷，承載能力和剛度較高，價(jià)格便宜，支承簡單，間軸向載荷，承載能力和剛度較高，價(jià)格便宜，支承簡單，間 隙調(diào)整方便?？捎糜谥兴?、中載、一般精度的主軸組件。隙調(diào)整方便?？捎糜谥兴佟⒅休d、一般精度的主軸組件。 雙列圓錐滾子軸承雙列圓錐滾子軸承 通雙列圓錐滾子軸承（通雙列圓錐滾子軸承（2697100型）能夠同時(shí)承受徑向載型）能夠同時(shí)承受徑向載 荷和雙向軸向載荷，承載能力、剛度及抗振能力較高，適用荷和雙向軸向載荷，承載能力、剛度及抗振能力較高，適用 于中速、徑向載荷大，軸向載荷中等、一般精度的機(jī)床主軸于中速、徑向載荷大，軸向載荷中等、一般精度的機(jī)床主軸 組件。組件。 Metal Cutting

19、& Machine Tools 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) 三、機(jī)床主軸支承件三、機(jī)床主軸支承件 2、主軸滾動(dòng)軸承配置、主軸滾動(dòng)軸承配置 軸承配置是根據(jù)機(jī)床用途、主軸的工作條件（載荷大小軸承配置是根據(jù)機(jī)床用途、主軸的工作條件（載荷大小 及方向、轉(zhuǎn)速等）以及所要求的工作性能來確定的。及方向、轉(zhuǎn)速等）以及所要求的工作性能來確定的。 徑向軸承配置徑向軸承配置 兩支承或三支承主軸組件，在每個(gè)支承處都要有徑向軸兩支承或三支承主軸組件，在每個(gè)支承處都要有徑向軸 承。前支承的徑向軸承對(duì)主軸組件的性能影響重大，故首先承。前支承的徑向軸承對(duì)主軸組件的性能影響重大，故首先 應(yīng)選定前支承的徑向軸承。其他支承的

20、徑向軸承，一般因載應(yīng)選定前支承的徑向軸承。其他支承的徑向軸承，一般因載 荷較小且對(duì)于主軸組件性能的影響較小，可選用較前軸承剛荷較小且對(duì)于主軸組件性能的影響較小，可選用較前軸承剛 度、抗振性及精度略低的軸承匹配使用。度、抗振性及精度略低的軸承匹配使用。 Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) 三、機(jī)床主軸支承件三、機(jī)床主軸支承件 2、主軸滾動(dòng)軸承配置、主軸滾動(dòng)軸承配置 推力軸承配置推力軸承配置 機(jī)床主軸一般承受兩個(gè)方向的軸向載荷，需要兩個(gè)相應(yīng)機(jī)床主軸一般承受兩個(gè)方向的軸向載荷，需要兩個(gè)相應(yīng) 的推力（止推）軸承匹配使用。推力軸承的布置方式或稱主

21、的推力（止推）軸承匹配使用。推力軸承的布置方式或稱主 軸組件的軸向定位方式，共有三種：軸組件的軸向定位方式，共有三種： 前端定位、后端定位、兩端定位前端定位、后端定位、兩端定位 Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) 三、機(jī)床主軸支承件三、機(jī)床主軸支承件 2、主軸滾動(dòng)軸承配置、主軸滾動(dòng)軸承配置 前端定位前端定位 （1 1）主軸受熱變形，向后伸長（熱位移），不影響主軸前端的軸向精度。）主軸受熱變形，向后伸長（熱位移），不影響主軸前端的軸向精度。 （2 2）主軸切削力受壓段短，縱向穩(wěn)定性好。）主軸切削力受壓段短，縱向穩(wěn)定性好。 （3 3）前支承

22、的角剛度高，角阻尼大，因此主軸組件的剛度高和抗振性好。）前支承的角剛度高，角阻尼大，因此主軸組件的剛度高和抗振性好。 （4 4）前支承的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，溫升較高。）前支承的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，溫升較高。 適用范圍：對(duì)軸向精度和剛度要求較高的高速、精密機(jī)床主軸（如精適用范圍：對(duì)軸向精度和剛度要求較高的高速、精密機(jī)床主軸（如精 密車床、鏜床、坐標(biāo)鏜床等）及對(duì)抗振性要求較高的普通機(jī)床主軸（如臥密車床、鏜床、坐標(biāo)鏜床等）及對(duì)抗振性要求較高的普通機(jī)床主軸（如臥 式車床、多刀車床、銑床等）。式車床、多刀車床、銑床等）。 Metal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) 三、

23、三、機(jī)床機(jī)床主軸支承件主軸支承件 2、主軸主軸滾動(dòng)軸承配置滾動(dòng)軸承配置 后端定位后端定位 （1 1）前支承的結(jié)構(gòu)簡單、溫升較??；）前支承的結(jié)構(gòu)簡單、溫升較小； （2 2）主軸受熱向前伸長，影響主軸的）主軸受熱向前伸長，影響主軸的軸向軸向精度；精度； （3 3）剛度及抗振性較差。）剛度及抗振性較差。 適用范圍：不宜用于精密、抗振性要求高的機(jī)床適用范圍：不宜用于精密、抗振性要求高的機(jī)床，可用，可用于于 要求不高的中速、普通精度機(jī)床的主軸（臥式車床、多刀車床要求不高的中速、普通精度機(jī)床的主軸（臥式車床、多刀車床 、立式銑床等）。、立式銑床等）。 Metal Cutting & Machine Too

24、ls 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) 三、三、機(jī)床機(jī)床主軸支承件主軸支承件 2、主軸主軸滾動(dòng)軸承配置滾動(dòng)軸承配置 兩端定位兩端定位 （1 1）支承結(jié)構(gòu)簡單，間隙調(diào)整方便；）支承結(jié)構(gòu)簡單，間隙調(diào)整方便； （2 2）主軸受熱伸長會(huì)改變軸承間隙）主軸受熱伸長會(huì)改變軸承間隙，影響，影響軸承的旋轉(zhuǎn)精度及軸承的旋轉(zhuǎn)精度及 壽命；壽命； （3 3）剛度和抗振性較差。）剛度和抗振性較差。 適用范圍適用范圍：軸：軸向間隙變化不影響正常工作的機(jī)床主軸，如向間隙變化不影響正常工作的機(jī)床主軸，如 鉆床鉆床。支。支距短的機(jī)床主軸，如組合距短的機(jī)床主軸，如組合機(jī)床機(jī)床，有有自動(dòng)補(bǔ)償軸向間隙自動(dòng)補(bǔ)償軸向間隙 裝置的機(jī)床裝

25、置的機(jī)床主軸。主軸。 Metal Cutting & Machine Tools 三、三、機(jī)床機(jī)床主軸支承件主軸支承件 2、主軸主軸滾動(dòng)軸承配置滾動(dòng)軸承配置 同一支承中具有兩個(gè)（或更多）同時(shí)承受徑向、軸向載同一支承中具有兩個(gè)（或更多）同時(shí)承受徑向、軸向載 荷的角接觸軸承時(shí)，其布置方式有三種如圖所示。荷的角接觸軸承時(shí)，其布置方式有三種如圖所示。 同一支承中多軸承布置同一支承中多軸承布置 1）背向（背靠背）布置 兩兩個(gè)軸承外圈的寬邊相對(duì)個(gè)軸承外圈的寬邊相對(duì)， 可可提高主軸組件的剛度。提高主軸組件的剛度。 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) Metal Cutting & Machine Tools

26、三、三、機(jī)床機(jī)床主軸支承件主軸支承件 2、主軸主軸滾動(dòng)軸承配置滾動(dòng)軸承配置 同一支承中具有兩個(gè)（或更多）同時(shí)承受徑向、軸向載同一支承中具有兩個(gè)（或更多）同時(shí)承受徑向、軸向載 荷的角接觸軸承時(shí)，其布置方式有三種如圖所示。荷的角接觸軸承時(shí)，其布置方式有三種如圖所示。 同一支承中多軸承布置同一支承中多軸承布置 2）面向（面對(duì)面）布置 兩個(gè)軸承外圈的窄邊相對(duì)兩個(gè)軸承外圈的窄邊相對(duì)， 因因兩兩軸承產(chǎn)生軸承產(chǎn)生的反力矩很小的反力矩很小， 故故主軸剛度提高不大。主軸剛度提高不大。 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) Metal Cutting & Machine Tools 三、三、機(jī)床機(jī)床主軸支承件主軸支承

27、件 2、主軸主軸滾動(dòng)軸承配置滾動(dòng)軸承配置 同一支承中具有兩個(gè)（或更多）同時(shí)承受徑向、軸向載同一支承中具有兩個(gè)（或更多）同時(shí)承受徑向、軸向載 荷的角接觸軸承時(shí)，其布置方式有三種如圖所示。荷的角接觸軸承時(shí)，其布置方式有三種如圖所示。 同一支承中多軸承布置同一支承中多軸承布置 3）串聯(lián)布置 兩兩個(gè)（或更多）軸承個(gè)（或更多）軸承外圈外圈 的的寬窄邊寬窄邊方向相同方向相同，可，可承受承受 較大較大的軸向載荷。的軸向載荷。 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) Metal Cutting & Machine Tools 三、三、機(jī)床機(jī)床主軸支承件主軸支承件 3、主軸主軸滾動(dòng)軸承精度及其選配滾動(dòng)軸承精度及其選配

28、 機(jī)床主軸滾動(dòng)軸承一般要求有較高的精度，可采用機(jī)床主軸滾動(dòng)軸承一般要求有較高的精度，可采用B、C 、D、E 四級(jí)，一般不用四級(jí)，一般不用G 級(jí)軸承。國家新標(biāo)準(zhǔn)用級(jí)軸承。國家新標(biāo)準(zhǔn)用P2、P4、 P5 等表示，可參閱新標(biāo)準(zhǔn)。等表示，可參閱新標(biāo)準(zhǔn)。 主軸主軸的前后軸承的精度選擇對(duì)主軸精度影響很大，一般的前后軸承的精度選擇對(duì)主軸精度影響很大，一般 前軸承精度比后軸承精度高一級(jí)，影響主軸精度主要是前軸前軸承精度比后軸承精度高一級(jí)，影響主軸精度主要是前軸 承的精度承的精度。 普通普通級(jí)機(jī)床級(jí)機(jī)床 前前軸承軸承 D D或或 C C級(jí)級(jí) 后后軸承和軸承和推力軸承推力軸承 E E或或D D級(jí)級(jí) 精密級(jí)機(jī)床精密

29、級(jí)機(jī)床 前軸承前軸承 C C或或 B B級(jí)級(jí) 后軸承和后軸承和推力軸承推力軸承 D D或或C C級(jí)級(jí) 高高精度機(jī)床精度機(jī)床 前前軸承軸承 B B級(jí)級(jí) 后后軸承和推力軸承軸承和推力軸承 C C或或B B級(jí)級(jí) 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) Metal Cutting & Machine Tools 三、三、機(jī)床機(jī)床主軸支承件主軸支承件 3、主軸主軸滾動(dòng)軸承精度及其選配滾動(dòng)軸承精度及其選配 前前軸承裝配軸承裝配 主軸在前支承處的主軸在前支承處的徑向跳動(dòng)徑向跳動(dòng)對(duì)其對(duì)其端部的旋轉(zhuǎn)精度端部的旋轉(zhuǎn)精度影響最影響最 大大。采用。采用合理的軸承選配法合理的軸承選配法，也可，也可在制造精度并非很高的情在制造

30、精度并非很高的情 況下況下，使，使主軸組件獲得較高的旋轉(zhuǎn)精度。主軸組件獲得較高的旋轉(zhuǎn)精度。 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) Metal Cutting & Machine Tools 三、三、機(jī)床機(jī)床主軸支承件主軸支承件 3、主軸主軸滾動(dòng)軸承精度及其選配滾動(dòng)軸承精度及其選配 后軸承裝配后軸承裝配 把后軸承如同前軸承那樣選配，可得到較小的軸端的偏把后軸承如同前軸承那樣選配，可得到較小的軸端的偏 心量。心量。 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) 軸承選配小結(jié)：軸承選配小結(jié)： （1 1）首先對(duì)前軸承進(jìn)行選配（高點(diǎn)導(dǎo)向），使其偏心量）首先對(duì)前軸承進(jìn)行選配（高點(diǎn)導(dǎo)向），使其偏心量A A 為最小。為最小。

31、 （2 2）然后再對(duì)后軸承進(jìn)行選配，使前、后支承處的最大跳）然后再對(duì)后軸承進(jìn)行選配，使前、后支承處的最大跳 動(dòng)點(diǎn)位于同一軸向平面內(nèi)，且在軸線的同側(cè)。動(dòng)點(diǎn)位于同一軸向平面內(nèi)，且在軸線的同側(cè)。 （3 3）后軸承的精度比前軸承低一級(jí)，采用選配法有利于提）后軸承的精度比前軸承低一級(jí)，采用選配法有利于提 高主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度。高主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度。 Metal Cutting & Machine Tools 三、三、機(jī)床機(jī)床主軸支承件主軸支承件 4、主軸主軸滾動(dòng)軸承間隙調(diào)整裝置滾動(dòng)軸承間隙調(diào)整裝置 機(jī)床主軸組件不僅在裝配時(shí)需要調(diào)整軸承間隙，在使用機(jī)床主軸組件不僅在裝配時(shí)需要調(diào)整軸承間隙，在使用 一段時(shí)間

32、后，軸承有了磨損，還需要重新調(diào)整。軸承的間隙一段時(shí)間后，軸承有了磨損，還需要重新調(diào)整。軸承的間隙 調(diào)整一般是通過擰緊螺母推動(dòng)軸承的某一圈（內(nèi)圈、外圈或調(diào)整一般是通過擰緊螺母推動(dòng)軸承的某一圈（內(nèi)圈、外圈或 緊圈）來實(shí)現(xiàn)緊圈）來實(shí)現(xiàn)。 1）徑向預(yù)緊軸承的間隙量控制方式 ( (a).a).無控制裝置無控制裝置 ( (b).b).控制螺母控制螺母 ( (c).c).控制環(huán)控制環(huán) 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) Metal Cutting & Machine Tools 三、三、機(jī)床機(jī)床主軸支承件主軸支承件 4、主軸主軸滾動(dòng)軸承間隙調(diào)整裝置滾動(dòng)軸承間隙調(diào)整裝置 2）軸向預(yù)緊軸承的間隙量控制方式 通過內(nèi)

33、、外圈之間的相對(duì)軸向位移來調(diào)整間隙的。通過內(nèi)、外圈之間的相對(duì)軸向位移來調(diào)整間隙的。 （a a）修磨內(nèi)圈）修磨內(nèi)圈 （b b）內(nèi)、外隔套）內(nèi)、外隔套 （c c）無控制裝置）無控制裝置 （d d）彈簧預(yù)緊）彈簧預(yù)緊 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) Metal Cutting & Machine Tools 三、機(jī)床主軸支承件三、機(jī)床主軸支承件 5、主軸滾動(dòng)軸承密封、主軸滾動(dòng)軸承密封 防止?jié)櫥屯饬鳎悦庠黾雍挠土?，影響外觀和污染工防止?jié)櫥屯饬鳎悦庠黾雍挠土?，影響外觀和污染工 作環(huán)境，防止外界灰塵、金屬屑末、冷卻液等雜質(zhì)侵入而損作環(huán)境，防止外界灰塵、金屬屑末、冷卻液等雜質(zhì)侵入而損 壞軸承既惡化

34、工作條件。壞軸承既惡化工作條件。 脂潤滑主軸脂潤滑主軸 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) Metal Cutting & Machine Tools 三、機(jī)床主軸支承件三、機(jī)床主軸支承件 5、主軸滾動(dòng)軸承密封、主軸滾動(dòng)軸承密封 油潤滑主軸油潤滑主軸 潤滑油的防漏，主要靠疏導(dǎo)，可采用油溝式和擋油圈式潤滑油的防漏，主要靠疏導(dǎo)，可采用油溝式和擋油圈式 密封裝置。密封裝置。 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) Metal Cutting & Machine Tools 三、三、機(jī)床機(jī)床主軸支承件主軸支承件 6、主軸主軸滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)步驟滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)步驟 1）根據(jù)機(jī)床類型、主軸的工作條件和使用要求，初步選擇

35、）根據(jù)機(jī)床類型、主軸的工作條件和使用要求，初步選擇 主軸組件的基本型式。主軸組件的基本型式。 2）初步確定主軸組件的尺寸參數(shù)，進(jìn)行主軸組件的初步設(shè)）初步確定主軸組件的尺寸參數(shù)，進(jìn)行主軸組件的初步設(shè) 計(jì)（軸向結(jié)構(gòu)及空間位置），并對(duì)上述尺寸參數(shù)予以修正。計(jì)（軸向結(jié)構(gòu)及空間位置），并對(duì)上述尺寸參數(shù)予以修正。 3）對(duì)主軸組件進(jìn)行必要的驗(yàn)算，根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行）對(duì)主軸組件進(jìn)行必要的驗(yàn)算，根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行 適當(dāng)修改；確定采用三支承結(jié)構(gòu)的必要性。適當(dāng)修改；確定采用三支承結(jié)構(gòu)的必要性。 4）選擇軸承的精度等級(jí)。）選擇軸承的精度等級(jí)。 5）完成主軸組件的整體設(shè)計(jì)（包括主軸、主軸支承及傳動(dòng)）完成主軸組件

36、的整體設(shè)計(jì)（包括主軸、主軸支承及傳動(dòng) 件等）件等）。 6）確定軸承的安裝間隙等。）確定軸承的安裝間隙等。 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) Metal Cutting & Machine Tools 四、主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)四、主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì) 主軸上的結(jié)構(gòu)尺寸主要是外徑主軸上的結(jié)構(gòu)尺寸主要是外徑D、孔徑、孔徑d、懸伸量、懸伸量a和支承和支承 跨距跨距L。 主軸外徑主軸外徑D D 主軸的外徑尺寸，關(guān)鍵是主軸前軸頸（前軸承處）的直主軸的外徑尺寸，關(guān)鍵是主軸前軸頸（前軸承處）的直 徑徑D1，可根據(jù)傳遞功率，并參考同類機(jī)床的主軸軸徑尺寸確，可根據(jù)傳遞功率，并參考同類機(jī)床的主軸軸徑尺寸確 定。定。

37、 D1選定后，其他部位的外徑可隨之而定。后軸承的直徑選定后，其他部位的外徑可隨之而定。后軸承的直徑 D2往往小于前軸承的直徑往往小于前軸承的直徑D1。 一般：一般： D2 =（0.7-0.9） D1 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) Metal Cutting & Machine Tools 四、主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)四、主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì) 主軸孔徑主軸孔徑d d 軸壁不能過薄，對(duì)于中型機(jī)床的主軸，后軸頸的直徑與軸壁不能過薄，對(duì)于中型機(jī)床的主軸，后軸頸的直徑與 孔徑之差不要小于孔徑之差不要小于2025mm，主軸尾端最薄處的直徑差不要，主軸尾端最薄處的直徑差不要 小于小于1015mm。 孔徑增大會(huì)削弱主軸剛度，孔徑增大會(huì)削弱主軸剛度， 當(dāng)當(dāng)d/D00.5時(shí)，時(shí)，Kd/K0.94，空心主軸的剛度降低較小，空心主軸的剛度降低較小 當(dāng)當(dāng)d/D0=0.7時(shí)，時(shí)，Kd/K =0.76，空心主軸的剛度降低了，空心主軸的剛度降低了24 一般應(yīng)取一般應(yīng)取d/D00.7 機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì) Metal Cutting & Machine Tools 四、主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)四、主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì) 1、主軸結(jié)構(gòu)尺寸、主軸結(jié)構(gòu)尺寸 主軸懸伸量主軸懸伸量a a