第十一講 機床主軸主件設(shè)計

1、金屬切削與機床 Metal Cutting & Machine Tools Metal Cutting & Machine Tools 第十一講第十一講 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 l概述概述 l機床主軸組件組成及功能機床主軸組件組成及功能 l主軸組件設(shè)計基本要求主軸組件設(shè)計基本要求 l機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 l主軸傳動件選擇與布置主軸傳動件選擇與布置 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)計算主要結(jié)構(gòu)參數(shù)計算 Metal Cutting & Machine Tools 機床主軸組件概述機床主軸組件概述 一、機床主軸組件組成及功能一、機床主軸組件組成及功能

2、1、主軸組件功能及結(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、主軸上的傳動件、密主軸、支承軸承、主軸上的傳動件、密 封件封件 功能：功能：支承并帶動工件或刀具完成工件表面成形運支承并帶動工件或刀具完成工件表面成形運 動，傳遞運動和動力。縮小傳動誤差，承受切削力等載動，傳遞運動和動力?？s小傳動誤差，承受切削力等載 荷。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 機床主軸組件概述機床主軸組件概述 一、機床主軸組件組成及功能一、機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

3、旋轉(zhuǎn)精度：旋轉(zhuǎn)精度： 機床在空載低速時，主軸前端安裝刀具，夾具部位機床在空載低速時，主軸前端安裝刀具，夾具部位 的徑向跳動、端面跳動和軸向竄動。的徑向跳動、端面跳動和軸向竄動。 主軸的旋轉(zhuǎn)軸線產(chǎn)生的跳動如圖主軸的旋轉(zhuǎn)軸線產(chǎn)生的跳動如圖 端面跳動 o 軸向竄動o r 徑向跳動r Metal Cutting & Machine Tools 機床主軸組件概述機床主軸組件概述 一、機床主軸組件組成及功能一、機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

4、形時，在變形方向上所加的作主軸前端產(chǎn)生單位彈性變形時，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 機床主軸組件概述機床主軸組件概述 一、機床主軸組件組成及功能一、機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和自激振動而保持平抗振性：是指其抵抗受迫振動和自激振動而保持平 穩(wěn)地運動的能力。用主軸端部測得的最大振幅來衡量的穩(wěn)地運動的能力。用主軸端部測得的最大振幅來衡量

5、的 。振幅越小，抗振性越好。振幅越小，抗振性越好。 受迫振動受迫振動：是由機床外部的振源或機床其他部件振：是由機床外部的振源或機床其他部件振 動及主軸部件本身所引起的。動及主軸部件本身所引起的。 自激振動自激振動：是由切削過程引起的。：是由切削過程引起的。 Metal Cutting & Machine Tools 機床主軸組件概述機床主軸組件概述 一、機床主軸組件組成及功能一、機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： 機床在工作時，各相對運動處的摩擦，攪油等耗損機床在工作時，各相對運動處的摩擦，攪油等耗損 而發(fā)熱造成的溫差，使主軸部件在形狀

6、和位置上產(chǎn)生畸而發(fā)熱造成的溫差，使主軸部件在形狀和位置上產(chǎn)生畸 變，稱為變，稱為熱變形熱變形。 熱變形是用主軸運轉(zhuǎn)一定時間和因發(fā)熱而造成的各熱變形是用主軸運轉(zhuǎn)一定時間和因發(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。部分的位置上的變化來度量，也可用溫升近似的表達。 一般滑動軸承的溫升一般滑動軸承的溫升 ，工作溫度，工作溫度 一般滾動軸承的溫升一般滾動軸承的溫升 ，工作溫度，工作溫度 Metal Cutting & Machine Tools 機床主軸組件概述機床主軸組件概述 一、機床主軸組件組成及功能一、機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（

7、精度保持性）：耐磨性（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 相對運動部件間都必須有一定的硬度，對摩擦表面要進相對運動部件間都必須有一定的硬度，對摩擦表面要進 行熱處理和化學(xué)處理。行熱處理和化學(xué)處理。 小結(jié)：機床的工作精度小結(jié)：機床的工作精度 - 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 動態(tài)工作精度動態(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 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 一、機床主軸一、機床主軸 1、主軸結(jié)構(gòu)形狀要求、主

8、軸結(jié)構(gòu)形狀要求 主軸的頭部已經(jīng)標準化了，用以安裝標準刀具和夾主軸的頭部已經(jīng)標準化了，用以安裝標準刀具和夾 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 的傳動件的傳動件,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,同時還要考慮到主軸的加工工藝性和裝配工藝性同時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 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 一、機床主軸一、機床主軸 1、主軸結(jié)構(gòu)形狀要求、主軸結(jié)

9、構(gòu)形狀要求 通用主軸端部形狀通用主軸端部形狀 Metal Cutting & Machine Tools 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 一、機床主軸一、機床主軸 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，價格便宜。材料的剛性取熱處理變形小，價格便宜。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。

10、 （2）熱處理方法：滑動軸承支承，前端定位表面，淬）熱處理方法：滑動軸承支承，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，是準，是工藝基準工藝基準和和測量基準測量基準。 Metal Cutting & Machine Tools 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 二、機床主軸傳動件布置二、機床主軸傳動

11、件布置 1、主軸傳動件類型選擇、主軸傳動件類型選擇 常用傳動件有：齒輪、蝸輪、帶輪和原動機等。常用傳動件有：齒輪、蝸輪、帶輪和原動機等。 2、主軸傳動件布置、主軸傳動件布置 主軸不承受傳動力主軸不承受傳動力 高精度或精密機床的主軸上，往往采用高精度或精密機床的主軸上，往往采用“卸荷式卸荷式”傳動傳動 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 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 二、機床主軸傳動件布置二、機床主軸傳動件布置 1、主軸傳動件類型選擇、主軸傳動件類型選擇 常用傳動件有：齒輪、蝸輪、帶輪和原動機等。常用傳動件有：

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

13、主軸的前端上，主軸前端懸伸部分同時承受 傳動力傳動力Q和切削力和切削力F時，應(yīng)使時，應(yīng)使Q、F方向相反。方向相反。 Metal Cutting & Machine Tools 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 二、機床主軸傳動件布置二、機床主軸傳動件布置 1、主軸傳動件類型選擇、主軸傳動件類型選擇 常用傳動件有：齒輪、蝸輪、帶輪和原動機等。常用傳動件有：齒輪、蝸輪、帶輪和原動機等。 2、主軸傳動件布置、主軸傳動件布置 主軸兩支承間承受傳動力主軸兩支承間承受傳動力 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)將傳動齒輪布置在靠近前支承的位置

14、上，兩種情況如下：應(yīng)將傳動齒輪布置在靠近前支承的位置上，兩種情況如下： Metal Cutting & Machine Tools 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 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)計內(nèi)容是：軸承類型的選擇，軸承主軸支承的主要設(shè)計內(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

15、結(jié)構(gòu)，軸承的配合及其配合零件的精度，軸承的潤滑與 密封等。密封等。 1、主軸滾動軸承類型選擇、主軸滾動軸承類型選擇 主軸較粗，主軸軸承的直徑較大。相對地說，軸承的主軸較粗，主軸軸承的直徑較大。相對地說，軸承的 負載較輕。因此，一般情況下，承載能力和疲勞壽命不是負載較輕。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。主軸軸承，應(yīng)根據(jù)精度、剛度選擇主軸軸承的主要指標。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 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 1、主軸滾動軸承類型選擇、主

16、軸滾動軸承類型選擇 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，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，并能夠調(diào)整 軸承的徑向間隙，因此在機床主軸組件上得到廣泛應(yīng)用。軸承的徑向間隙，因此在機床主軸組件上得到廣泛應(yīng)用。 Metal Cutting & Machine Tools 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 1、主軸滾動軸承類型選擇、主軸滾動軸承類型選擇 60接觸角雙向推力向心球軸承：接觸角雙向推力向心球軸

17、承： 這種軸承的優(yōu)點是制造精度高，允許轉(zhuǎn)速高，溫升較低這種軸承的優(yōu)點是制造精度高，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 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 1、主軸滾動軸承類型選擇、主軸滾動軸承類型選擇 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），能同時承受徑向和

18、型），能同時承受徑向和 軸向載荷，承載能力和剛度較高，價格便宜，支承簡單，間軸向載荷，承載能力和剛度較高，價格便宜，支承簡單，間 隙調(diào)整方便。可用于中速、中載、一般精度的主軸組件。隙調(diào)整方便?？捎糜谥兴?、中載、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）能夠同時承受徑向載型）能夠同時承受徑向載 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、一般精度的機床主軸于中速、徑向載荷大，軸向載荷中等、一般精度的機床主軸 組件。組件。 Meta

19、l Cutting & Machine Tools 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 2、主軸滾動軸承配置、主軸滾動軸承配置 軸承配置是根據(jù)機床用途、主軸的工作條件（載荷大小軸承配置是根據(jù)機床用途、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，在每個支承處都要有徑向軸兩支承或三支承主軸組件，在每個支承處都要有徑向軸 承。前支承的徑向軸承對主軸組件的性能影響重大，故首先承。前支承的徑向軸承對主軸組件的性能影響重大，故首先 應(yīng)選定前支承的

20、徑向軸承。其他支承的徑向軸承，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 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 2、主軸滾動軸承配置、主軸滾動軸承配置 推力軸承配置推力軸承配置 機床主軸一般承受兩個方向的軸向載荷，需要兩個相應(yīng)機床主軸一般承受兩個方向的軸向載荷，需要兩個相應(yīng) 的推力（止推）軸承匹配使用。推力

21、軸承的布置方式或稱主的推力（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 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 2、主軸滾動軸承配置、主軸滾動軸承配置 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

22、。 （3 3）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。）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：對軸向精度和剛度要求較高的高速、精密機床主軸（如精適用范圍：對軸向精度和剛度要求較高的高速、精密機床主軸（如精 密車床、鏜床、坐標鏜床等）及對抗振性要求較高的普通機床主軸（如臥密車床、鏜床、坐標鏜床等）及對抗振性要求較高的普通機床主軸（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 機床主軸組件設(shè)計機

23、床主軸組件設(shè)計 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 2、主軸滾動軸承配置、主軸滾動軸承配置 后端定位后端定位 （1 1）前支承的結(jié)構(gòu)簡單、溫升較?。唬┣爸С械慕Y(jié)構(gòu)簡單、溫升較??； （2 2）主軸受熱向前伸長，影響主軸的軸向精度；）主軸受熱向前伸長，影響主軸的軸向精度； （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、抗振性要求高的機床，適用范圍：不宜用于精密、抗振性要求高的機床， 可用可用于要求不高的中速、普通精度機床的主軸（臥式車床、于要求不高的中速、普通精度機床的主軸（臥式車床、 多刀車床、立式銑床等）。多刀車床、立式銑床等）。 Metal Cutting &

24、Machine Tools 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 2、主軸滾動軸承配置、主軸滾動軸承配置 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）主軸受熱伸長會改變軸承間隙，影響軸承的旋轉(zhuǎn)精）主軸受熱伸長會改變軸承間隙，影響軸承的旋轉(zhuǎn)精 度及壽命；度及壽命； （3 3）剛度和抗振性較差。）剛度和抗振性較差。 適用范圍：軸向間隙變化不影響正常工作的機床主適用范圍：軸向間隙變化不影響正常工作的機床主 軸，如鉆床。支距短的機床主軸，如組合機床，有自動補償軸，如鉆床。支距短的機床主軸，如組合機床，有自動補償 軸

25、向間隙裝置的機床主軸。軸向間隙裝置的機床主軸。 Metal Cutting & Machine Tools 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 2、主軸滾動軸承配置、主軸滾動軸承配置 同一支承中具有兩個（或更多）同時承受徑向、軸向載同一支承中具有兩個（或更多）同時承受徑向、軸向載 荷的角接觸軸承時，其布置方式有三種如圖所示。荷的角接觸軸承時，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 兩個軸承外圈的寬邊相對，兩個軸承外圈的寬邊相對， 可提高主軸組件的剛度?？商岣咧鬏S組件的剛度。 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 Metal Cutting &

26、 Machine Tools 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 2、主軸滾動軸承配置、主軸滾動軸承配置 同一支承中具有兩個（或更多）同時承受徑向、軸向載同一支承中具有兩個（或更多）同時承受徑向、軸向載 荷的角接觸軸承時，其布置方式有三種如圖所示。荷的角接觸軸承時，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（面對面）布置 兩個軸承外圈的窄邊相對，兩個軸承外圈的窄邊相對， 因兩軸承產(chǎn)生的反力矩很小，因兩軸承產(chǎn)生的反力矩很小， 故主軸剛度提高不大。故主軸剛度提高不大。 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 Metal Cutting & Machine Tools

27、 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 2、主軸滾動軸承配置、主軸滾動軸承配置 同一支承中具有兩個（或更多）同時承受徑向、軸向載同一支承中具有兩個（或更多）同時承受徑向、軸向載 荷的角接觸軸承時，其布置方式有三種如圖所示。荷的角接觸軸承時，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 兩個（或更多）軸承外圈兩個（或更多）軸承外圈 的寬窄邊方向相同，可承受的寬窄邊方向相同，可承受 較大的軸向載荷。較大的軸向載荷。 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 Metal Cutting & Machine Tools 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 3、主軸滾動軸

28、承精度及其選配、主軸滾動軸承精度及其選配 機床主軸滾動軸承一般要求有較高的精度，可采用機床主軸滾動軸承一般要求有較高的精度，可采用B、C 、D、E 四級，一般不用四級，一般不用G 級軸承。國家新標準用級軸承。國家新標準用P2、P4、 P5 等表示，可參閱新標準。等表示，可參閱新標準。 主軸的前后軸承的精度選擇對主軸精度影響很大，一般主軸的前后軸承的精度選擇對主軸精度影響很大，一般 前軸承精度比后軸承精度高一級，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，影響主軸精度主要是前軸 承的精度。承的精度。 普通級機床普通級機床 前軸承前軸承 D D或或 C C級級 后軸承和推力軸承后軸承和推力

29、軸承 E E 或或D D級級 精密級機床精密級機床 前軸承前軸承 C C或或 B B級級 后軸承和推力軸承后軸承和推力軸承 D D 或或C C級級 高精度機床高精度機床 前軸承前軸承 B B級級 后軸承和推力軸承后軸承和推力軸承 C C 或或B B級級 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 Metal Cutting & Machine Tools 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 3、主軸滾動軸承精度及其選配、主軸滾動軸承精度及其選配 前軸承裝配前軸承裝配 主軸在前支承處的主軸在前支承處的徑向跳動徑向跳動對其對其端部的旋轉(zhuǎn)精度端部的旋轉(zhuǎn)精度影響最影響最 大。采用合理的軸承選配法，也可在制造精

30、度并非很高的情大。采用合理的軸承選配法，也可在制造精度并非很高的情 況下，使主軸組件獲得較高的旋轉(zhuǎn)精度。況下，使主軸組件獲得較高的旋轉(zhuǎn)精度。 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 Metal Cutting & Machine Tools 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 3、主軸滾動軸承精度及其選配、主軸滾動軸承精度及其選配 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。 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 軸承選配小結(jié)：軸承選配小結(jié)： （1 1）首先對前軸承進行選配（高點導(dǎo)向），使其偏心量）首先對前軸承進行

31、選配（高點導(dǎo)向），使其偏心量A A 為最小。為最小。 （2 2）然后再對后軸承進行選配，使前、后支承處的最大跳）然后再對后軸承進行選配，使前、后支承處的最大跳 動點位于同一軸向平面內(nèi)，且在軸線的同側(cè)。動點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，采用選配法有利于提）后軸承的精度比前軸承低一級，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、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 4、主軸滾動軸承間隙調(diào)整裝置、主軸滾動軸承間隙調(diào)整裝置 機床主軸組件不僅在裝配時需要調(diào)整軸承間隙，在使用機床

32、主軸組件不僅在裝配時需要調(diào)整軸承間隙，在使用 一段時間后，軸承有了磨損，還需要重新調(diào)整。軸承的間隙一段時間后，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軸承的某一圈（內(nèi)圈、外圈或 緊圈）來實現(xiàn)。緊圈）來實現(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) 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 Metal Cutting & Machine Tools 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 4、主軸滾動軸承間隙調(diào)整裝置、主軸滾動軸承間

33、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)、外圈之間的相對軸向位移來調(diào)整間隙的。通過內(nèi)、外圈之間的相對軸向位移來調(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 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 Metal Cutting & Machine Tools 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 5、主軸滾動軸承密封、主軸滾動軸承密封 防止?jié)櫥屯饬?，以免增加耗油量，影響外觀和污染工防止?jié)櫥屯饬?，以免增加耗油量，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

34、界灰塵、金屬屑末、冷卻液等雜質(zhì)侵入而損 壞軸承既惡化工作條件。壞軸承既惡化工作條件。 脂潤滑主軸脂潤滑主軸 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 Metal Cutting & Machine Tools 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 5、主軸滾動軸承密封、主軸滾動軸承密封 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。 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 Metal Cutting & Machine Tools 三、機床主軸支承件三、機床主軸支承件 6、主軸滾動軸承設(shè)計步驟、主軸滾動軸承設(shè)計步驟

35、 1）根據(jù)機床類型、主軸的工作條件和使用要求，初步）根據(jù)機床類型、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。選擇主軸組件的基本型式。 2）初步確定主軸組件的尺寸參數(shù)，進行主軸組件的初步）初步確定主軸組件的尺寸參數(shù)，進行主軸組件的初步 設(shè)計（軸向結(jié)構(gòu)及空間位置），并對上述尺寸參數(shù)予以修正設(shè)計（軸向結(jié)構(gòu)及空間位置），并對上述尺寸參數(shù)予以修正 。 3）對主軸組件進行必要的驗算，根據(jù)驗算結(jié)果對設(shè)計進）對主軸組件進行必要的驗算，根據(jù)驗算結(jié)果對設(shè)計進 行適當修改；確定采用三支承結(jié)構(gòu)的必要性。行適當修改；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。）選擇軸承的精度等級。 5）完成主軸

36、組件的整體設(shè)計（包括主軸、主軸支承及傳）完成主軸組件的整體設(shè)計（包括主軸、主軸支承及傳 動件等）。動件等）。 6）確定軸承的安裝間隙等。）確定軸承的安裝間隙等。 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 Metal Cutting & Machine Tools 四、主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計四、主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計 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，并參考同類機床的主軸軸徑尺寸確，

37、可根據(jù)傳遞功率，并參考同類機床的主軸軸徑尺寸確 定。定。 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 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 Metal Cutting & Machine Tools 四、主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計四、主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計 主軸孔徑主軸孔徑d d 軸壁不能過薄，對于中型機床的主軸，后軸頸的直徑與軸壁不能過薄，對于中型機床的主軸，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。 孔徑增大會削弱主軸剛度，孔徑增大會削弱主軸剛度， 當當d/D00.5時，時，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 當當d/D0=0.7時，時，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 機床主軸組件設(shè)計機床主軸組件設(shè)計 Metal Cutting & Machine Tools 四、主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計四、主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計 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