第十一講 機(jī)床主軸主件設(shè)計(jì)

1、金屬切削與機(jī)床Metal Cutting & Machine ToolsMetal Cutting & Machine Tools 第十一講第十一講 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、機(jī)床主軸組件組成及功能一、機(jī)床主軸組件組成及功

2、能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(dòng)件、密主軸、支承軸承、主軸上的傳動(dòng)件、密封件封件功能：功能：支承并帶動(dòng)工件或刀具完成工件表面成形運(yùn)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。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、機(jī)床主軸組件組成及功能一、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

3、：旋轉(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)or徑向跳動(dòng)rMetal Cutting & Machine Tools 機(jī)床主軸組件概述機(jī)床主軸組件概述一、機(jī)床主軸組件組成及功能一、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)，在變形方向上所加的作

4、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(lái)表示，比值越大，說(shuō)明剛度越好。用力的大小來(lái)表示，比值越大，說(shuō)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、機(jī)床主軸組件組成及功能一、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(cè)得的最大振幅來(lái)衡量的穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)的能力。用主軸端部測(cè)得的最大振幅來(lái)衡量的。振幅越小，抗振性越好。振幅越

5、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(guò)程引起的。：是由切削過(guò)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、機(jī)床主軸組件組成及功能一、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)熱造成的溫差，使主軸部件在

6、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(lái)度量，也可用溫升近似的表達(dá)。部分的位置上的變化來(lái)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、機(jī)床主軸組件組成及功能一、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（精度保持性）：主軸組件長(zhǎng)期的

7、保持其原始制造精度的能力，所以主軸組件長(zhǎng)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)：機(jī)床的工作精度小結(jié)：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)形狀要求主軸的頭部已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，用以安裝標(biāo)準(zhǔn)刀具

8、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)形狀要求通用主軸端部形狀通用主軸端部形狀 Metal Cu

9、tting & 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(lái)選擇。處理后的變形來(lái)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：滑動(dòng)軸承支承，前端定位表面，淬）熱處理方法：滑動(dòng)

10、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(cè)量基準(zhǔn)測(cè)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)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

11、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

12、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)

13、，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)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 C

14、utting & 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(rùn)滑與的結(jié)構(gòu)，軸承的配合及其配合零件的精度，軸承的潤(rùn)滑與密封等。密封等。1、主軸滾動(dòng)軸承類型選擇

15、、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(shuō)，軸承的主軸較粗，主軸軸承的直徑較大。相對(duì)地說(shuō)，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

16、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)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，

17、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(jiǎn)單，精度穩(wěn)定型，裝配調(diào)整簡(jiǎn)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)承受徑向和軸向載荷，承載能力和剛度較高，價(jià)格便宜，支承簡(jiǎn)單，間軸向載荷，承載能力和剛度較高，價(jià)

18、格便宜，支承簡(jiǎn)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?、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(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 & 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

19、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(lái)確定的。及方向、轉(zhuǎn)速等）以及所要求的工作性能來(lái)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

20、，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

21、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(zhǎng)（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(zhǎng)（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

22、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、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)軸承配置后端定位后端定位 （1 1）前支承的結(jié)構(gòu)

23、簡(jiǎn)單、溫升較??；）前支承的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、溫升較小；（2 2）主軸受熱向前伸長(zhǎng)，影響主軸的軸向精度；）主軸受熱向前伸長(zhǎng)，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(jī)床，適用范圍：不宜用于精密、抗振性要求高的機(jī)床，可用可用于要求不高的中速、普通精度機(jī)床的主軸（臥式車床、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、立式銑床等）。多刀車床、立式銑床等）。 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、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

24、兩端定位兩端定位 （1 1）支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，間隙調(diào)整方便；）支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，間隙調(diào)整方便；（2 2）主軸受熱伸長(zhǎng)會(huì)改變軸承間隙，影響軸承的旋轉(zhuǎn)精）主軸受熱伸長(zhǎng)會(huì)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(jī)床主適用范圍：軸向間隙變化不影響正常工作的機(jī)床主軸，如鉆床。支距短的機(jī)床主軸，如組合機(jī)床，有自動(dòng)補(bǔ)償軸，如鉆床。支距短的機(jī)床主軸，如組合機(jī)床，有自動(dòng)補(bǔ)償軸向間隙裝置的機(jī)床主軸。軸向間隙裝置的機(jī)床主軸。Metal Cutting & Machine Tools 三、機(jī)床主軸支承件三、機(jī)床主軸支承件

25、2、主軸滾動(dòng)軸承配置、主軸滾動(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 兩個(gè)軸承外圈的寬邊相對(duì)，兩個(gè)軸承外圈的寬邊相對(duì)，可提高主軸組件的剛度。可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 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)軸承配置同一支承中具有兩個(gè)（或更多）同時(shí)承受徑向、軸

26、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(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2、主軸滾動(dòng)軸承配置、主軸滾動(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)

27、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 兩個(gè)（或更多）軸承外圈兩個(gè)（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(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3、主軸滾動(dòng)軸承精度及其選配、主軸滾動(dòng)軸承精度及其選配機(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)，

28、一般不用G 級(jí)軸承。國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)用級(jí)軸承。國(guó)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)。 主軸的前后軸承的精度選擇對(duì)主軸精度影響很大，一般主軸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。普通級(jí)機(jī)床普通級(jí)機(jī)床 前軸承前軸承 D D或或 C C級(jí)級(jí) 后軸承和推力軸承后軸承和推力軸承 E E或或D D級(jí)級(jí)精密級(jí)機(jī)床精密級(jí)機(jī)床 前軸承前軸承 C C或或 B B級(jí)級(jí) 后軸承和推力軸承后軸承和推力軸承 D D或或C C級(jí)級(jí)高精度機(jī)床高精度機(jī)床 前軸承前軸承

29、B B級(jí)級(jí) 后軸承和推力軸承后軸承和推力軸承 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、機(jī)床主軸支承件三、機(jī)床主軸支承件3、主軸滾動(dòng)軸承精度及其選配、主軸滾動(dòng)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(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。采用合理的軸承選配法，也可在制造精度并非很高的情大。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(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)機(jī)床主軸組件設(shè)計(jì)Metal Cut

30、ting & Machine Tools 三、機(jī)床主軸支承件三、機(jī)床主軸支承件3、主軸滾動(dòng)軸承精度及其選配、主軸滾動(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。（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)

31、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、機(jī)床主軸支承件三、機(jī)床主軸支承件4、主軸滾動(dòng)軸承間隙調(diào)整裝置、主軸滾動(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(guò)擰緊螺母推動(dòng)軸承的某一圈（內(nèi)圈、外圈或調(diào)整

32、一般是通過(guò)擰緊螺母推動(dòng)軸承的某一圈（內(nèi)圈、外圈或緊圈）來(lái)實(shí)現(xiàn)。緊圈）來(lái)實(shí)現(xiàn)。1）徑向預(yù)緊軸承的間隙量控制方式 (a).(a).無(wú)控制裝置無(wú)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、機(jī)床主軸支承件三、機(jī)床主軸支承件4、主軸滾動(dòng)軸承間隙調(diào)整裝置、主軸滾動(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(guò)內(nèi)、外圈之間的相對(duì)軸向位移來(lái)調(diào)整間隙的。通過(guò)內(nèi)、外圈之間的相對(duì)軸向位移來(lái)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(wú)

33、控制裝置）無(wú)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?，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(rùn)滑主軸脂潤(rùn)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

34、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(rùn)滑主軸油潤(rùn)滑主軸潤(rùn)滑油的防漏，主要靠疏導(dǎo)，可采用油溝式和擋油圈式潤(rùn)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、機(jī)床主軸支承件三、機(jī)床主軸支承件6、主軸滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)步驟、主軸滾動(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）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。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(jìn)行主軸組件的初步）初步確定主軸組件的

35、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。 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)）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。行適當(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）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)件等）。動(dòng)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 &a

36、mp; 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。 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 =（

37、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(guò)薄，對(duì)于中型機(jī)床的主軸，后軸頸的直徑與軸壁不能過(guò)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?？讖皆龃髸?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