數(shù)控機床的主軸部件

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯數(shù)控機床的主軸部件 主軸部件由主軸的支承、安裝在主軸上的傳動零件及裝夾刀具或工件的附件組成。它的主要功用是夾持工件或刀具實現(xiàn)切削運動；傳遞運動及切削加工所需要的動力。由于主軸是機床的一個關鍵部件，主軸部件質(zhì)量的好壞直接影響加工質(zhì)量。因此，機床對其主軸部件的主要要求有： 主軸的精度要高。精度包括運動精度(回轉(zhuǎn)精度、軸向竄動)和安裝刀具或夾持工件的夾具的定位精度(軸向、徑向)。 部件的結(jié)構(gòu)剛度和抗振性。 運轉(zhuǎn)溫升不能太高以及較好的熱穩(wěn)定性。 部件的耐磨性和精度保持力量。對數(shù)控機床除上述要求外，在機械結(jié)構(gòu)方面還應有： 刀具的自動夾緊裝置。 主軸的準停裝置。 主軸孔

2、的清理裝置等。1.主軸部件的結(jié)構(gòu) 主軸端部的結(jié)構(gòu)形式端部用于安裝刀具或夾持工件的夾具，因此，要保證刀具或夾具定位精確，裝夾牢靠、堅固，而且裝卸便利。目前，主軸的端部外形已標準化。圖1 主軸端部的結(jié)構(gòu)形式 主軸部件的支承主軸上的切削力是通過支承而傳遞給機床基礎件的，主軸部件支承的作用是在刀具或工件作回轉(zhuǎn)運動時承受切削力(軸向、徑向)、同時保證主軸運動精度，所以為了保證加工精度，必需保證其旋轉(zhuǎn)精度和相應的承載力量，即有足夠的軸向和徑向剛度。圖2所示為主軸常用的幾種滾動軸承。圖2 主軸部件的支承形式圖（a）為錐孔雙列圓柱滾子軸承，內(nèi)圈為112的錐孔，當內(nèi)圈沿錐形軸頸軸向移動時，內(nèi)圈脹大以調(diào)整滾道的間

3、隙。滾子數(shù)目多，兩列滾子交叉排列，因而承載力量大、剛性好、允許轉(zhuǎn)速高。它的內(nèi)、外圈均較薄，因此，要求主軸頸與箱體孔均有較高的制造精度，以免軸頸與箱體孔的外形誤差使軸承滾道發(fā)生畸變而影響主軸的旋轉(zhuǎn)精度。該軸承只能承受徑向載荷。圖（b）是雙列推力向心球軸承，接觸角為60°，球徑小、數(shù)目多，能承受雙向軸向載荷。磨薄中間隔套，可以調(diào)整間隙或預緊，軸向剛度較高，允許轉(zhuǎn)速高。該軸承一般與雙列圓柱滾子軸承配套用作主軸的前支承，并將其外圈外徑做成負公差，保證只承受軸向載荷。圖（c）是雙列圓錐滾子軸承，它有一個公用外圈和兩個內(nèi)圈，由外圈的凸肩在箱體上進行軸向定位，箱體孔可以鏜成通孔。磨薄中間隔套可以調(diào)

4、整間隙或預緊，兩列滾子的數(shù)目相差一個，能使振動頻率不全都，明顯改善了軸承的動態(tài)特性。這種軸承能同時承受徑向和軸向載荷，通常用作主軸的前支承。圖（d）為帶凸肩的雙圓柱滾子軸承，結(jié)構(gòu)上與圖（c）相像，可用作主軸前支承。滾子做成空心的，保持架為整體結(jié)構(gòu)，布滿滾子之間的間隙，潤滑油由空心滾子端面流向擋邊摩擦處，可有效地進行潤滑和冷卻?？招臐L子承受沖擊載荷時可產(chǎn)生微小變形，能增大接觸面積并有吸振和緩沖作用。圖（e）為帶預緊彈簧的單列圓錐滾子軸承，彈簧數(shù)目為16-20根，勻稱增減彈簧可以轉(zhuǎn)變預加載荷的大小。 主軸軸承的配置合理配置軸承，對提高主軸部件的精度和剛度，降低支承溫升以及簡化支承結(jié)構(gòu)有很大的作用。

5、因此，對主軸支承的基本要求是：前后支承都應有承受徑向載荷的軸承；要有承受雙向軸向載荷的推力軸承。 常見的配置方案如圖5-8所示：圖（a） 后端軸向定位：推力軸承在后支承兩側(cè)，瘦長主軸受向后的軸向力可能失穩(wěn)，熱變形向前伸長將影響加工精度。這種配置前支承結(jié)構(gòu)簡潔，有利于減小主軸前端結(jié)構(gòu)旋伸。該配置結(jié)構(gòu)主要用于一般精度的機床。圖（b） 主軸兩端軸向定位：推力軸承分別裝在前、后支承的外側(cè)，軸承的軸向可以在后端進行調(diào)整，但是主軸熱伸長后，會轉(zhuǎn)變支承的軸向或徑向間隙影響加工精度。 這種配置方案一般用于短或能自動預緊的主軸部件。圖（c）、（d）方案均為前端軸向定位：推力軸承在前支承，軸向剛度高，熱伸長向后不

6、影響加工精度，其缺點是前支承的結(jié)構(gòu)較簡單。（c）的推力軸承裝在前支承的兩側(cè)會使主軸的懸伸長度增加，影響主軸的剛度；（d）的推力軸承裝在支承的內(nèi)側(cè)，這種配置，主軸的懸伸長度小，但是前支承較簡單，一般高速精密機床的主軸部件都采納這種配置。 主軸滾動軸承的預緊所謂軸承預緊，就是使軸承滾道預先承受肯定的載荷，不僅能消退間隙而且還使?jié)L動體與滾道之間發(fā)生肯定的變形，從而使接觸面積增大，軸承受力時變形減小，反抗變形的力量增大。因此，對主軸滾動軸承進行預緊并合理選擇預緊量，可以提高主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度、剛度和抗震性，機床主軸部件在裝配時要對軸承進行預緊，使用一段時間以后，間隙或過盈有了變化，還得重新調(diào)整，所以要

7、求預緊結(jié)構(gòu)便于進行調(diào)整。滾動軸承間隙的調(diào)整或預緊，通常是使軸承內(nèi)、外圈相對軸向移動來實現(xiàn)的。常用的方法有以下幾種。 軸承內(nèi)圈移動 圖5 軸承軸承內(nèi)圈移動預緊的形式如圖5所示，這種方法適用于錐孔雙列圓柱滾子軸承。用螺母通過套筒推動內(nèi)圈在錐形軸頸上作軸向移動，使內(nèi)圈變形脹大，在滾道上產(chǎn)生過盈，從而達到預緊的目的。圖（a）的結(jié)構(gòu)簡潔，但預緊量不易掌握，常用于輕載機床主軸部件。圖（b）用右端螺母限制內(nèi)圈的移動量，易于掌握預緊量。圖（c）在主軸凸緣上均布數(shù)個螺釘以調(diào)整內(nèi)圈的移動量，調(diào)整便利，但是用幾個螺釘調(diào)整，易使墊圈歪斜。圖（d）將緊靠軸承右端的墊圈做成兩個半環(huán)，可以徑向取出，修磨其厚度可掌握預緊量的大小，調(diào)整精度較高。調(diào)整螺母一般采納細牙螺紋，便于微量調(diào)整。而且在調(diào)好后要能鎖緊防松。 修磨座圈或隔套 圖5-10（a）為軸承外圈寬邊相對（背對背）安裝，這時修磨軸承內(nèi)圈的內(nèi)側(cè)；圖（b）為外圈窄邊相對（面對面）安裝，這時修磨軸承外圈的窄邊。在安裝時按圖示的