典型部件設(shè)計主軸支承件導(dǎo)軌

1、3.1 3.1 主軸部件設(shè)計主軸部件設(shè)計功用功用：支承并帶動工件或刀具選擇進(jìn)行切削，承受：支承并帶動工件或刀具選擇進(jìn)行切削，承受切削力和驅(qū)動力等載荷，完成表面成形運(yùn)動。切削力和驅(qū)動力等載荷，完成表面成形運(yùn)動。主軸部件主軸部件由主軸及其支承軸承、傳動件、密封環(huán)及由主軸及其支承軸承、傳動件、密封環(huán)及定位元件等組成。定位元件等組成。3.1.1主軸部件應(yīng)滿足的基本要求主軸部件應(yīng)滿足的基本要求(1) 旋轉(zhuǎn)精度旋轉(zhuǎn)精度主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指主軸在主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指主軸在低速、空載時低速、空載時，主軸，主軸前前端定位面的端定位面的徑向跳動徑向跳動、和、和傾角擺動傾角擺動。主軸以主軸以工作轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，主軸

2、回轉(zhuǎn)軸線在空間的漂旋轉(zhuǎn)時，主軸回轉(zhuǎn)軸線在空間的漂移量即為運(yùn)動精度。移量即為運(yùn)動精度。(2) 剛度剛度主軸組件的剛度主軸組件的剛度k是指其在承受是指其在承受外載荷外載荷時抵抗變形時抵抗變形的能力，如圖所示，即的能力，如圖所示，即k=f/y(單位為單位為n/im)，剛度的倒數(shù)，剛度的倒數(shù)y/f稱為柔度。稱為柔度。動剛度指機(jī)床在額定載荷下切削時，主軸組件抵抗變形的能力。 動剛度與靜剛度成正比，在共振區(qū)，與阻尼（振動的阻力）近似成正比，故可通過增加靜剛度、增加阻尼比來提高動剛度。 主軸組件的剛度是主軸組件的剛度是綜合剛度綜合剛度，它與主軸結(jié)構(gòu)尺寸、，它與主軸結(jié)構(gòu)尺寸、所選用的軸承類型和配置及其預(yù)緊、支

3、承跨距和主軸前所選用的軸承類型和配置及其預(yù)緊、支承跨距和主軸前端懸伸量、傳動件的布置方式、主軸部件的制造和裝配端懸伸量、傳動件的布置方式、主軸部件的制造和裝配質(zhì)量等有關(guān)。質(zhì)量等有關(guān)。 (3) 抗振性抗振性主軸部件的主軸部件的抗振性抗振性是指其抵抗受迫振動和自激振動是指其抵抗受迫振動和自激振動而保持平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力。而保持平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力。主軸部件不僅受靜載荷的作用，同時也受沖擊載荷主軸部件不僅受靜載荷的作用，同時也受沖擊載荷和交變載荷的作用，使主軸產(chǎn)生和交變載荷的作用，使主軸產(chǎn)生振動振動。隨著機(jī)床向高精度、高效率方向發(fā)展，對抗振性要隨著機(jī)床向高精度、高效率方向發(fā)展，對抗振性要求越來越高。求越來越高

4、。影響抗振性的主要因素有：影響抗振性的主要因素有：主軸部件的剛度、固有主軸部件的剛度、固有頻率、阻尼特性頻率、阻尼特性等。等。(4) 溫升和熱變形溫升和熱變形主軸部件工作時由于主軸部件工作時由于摩擦摩擦形成熱源以及形成熱源以及切削熱切削熱和齒和齒輪輪嚙合熱嚙合熱的傳遞使主軸組件出現(xiàn)溫度升高的情況。溫升的傳遞使主軸組件出現(xiàn)溫度升高的情況。溫升使主軸部件的形狀和位置發(fā)生變化，稱之為熱變形。使主軸部件的形狀和位置發(fā)生變化，稱之為熱變形。主軸熱變形會引起軸承間隙變化，軸心位置偏移，主軸熱變形會引起軸承間隙變化，軸心位置偏移，嚴(yán)重影響加工精度。嚴(yán)重影響加工精度。各類機(jī)床對溫升都有一定限制，在室溫為各類機(jī)

5、床對溫升都有一定限制，在室溫為20，連，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時：續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時：高精度機(jī)床允許溫升為高精度機(jī)床允許溫升為810；精密機(jī)床為；精密機(jī)床為1520 ；普通機(jī)床為；普通機(jī)床為3040 。在室溫不是在室溫不是20時，溫升的計算公式為：時，溫升的計算公式為：tt =t20+kt ( t-20 )影響主軸部件溫升、熱變形的主要因素有：影響主軸部件溫升、熱變形的主要因素有：軸承的軸承的類型和布置方式，軸承間隙及預(yù)緊力的大小，潤滑方式類型和布置方式，軸承間隙及預(yù)緊力的大小，潤滑方式和散熱條件和散熱條件等。等。 (5) 耐磨性（精度保持性）耐磨性（精度保持性） 主軸部件的主軸部件的耐磨性耐磨性是指長期保持其原始精

6、度的能力，是指長期保持其原始精度的能力，即精度的保持性。即精度的保持性。 主要磨損有：主要磨損有：主軸軸承的疲勞磨損，主軸軸頸表面、主軸軸承的疲勞磨損，主軸軸頸表面、裝卡刀具的定位基面的磨損裝卡刀具的定位基面的磨損等。等。 磨損的速度與摩擦性質(zhì)、摩擦副的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、摩擦磨損的速度與摩擦性質(zhì)、摩擦副的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、摩擦副材料的硬度、摩擦面積、摩擦面表面精度以及潤滑方副材料的硬度、摩擦面積、摩擦面表面精度以及潤滑方式等有關(guān)。式等有關(guān)。3.1.23.1.2主軸部件的傳動方式主軸部件的傳動方式齒輪傳動的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能傳遞較大的扭矩，能齒輪傳動的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能傳遞較大的扭矩，能適應(yīng)變轉(zhuǎn)速、

7、變載荷工作，應(yīng)用最廣。它的缺點(diǎn)是線速度適應(yīng)變轉(zhuǎn)速、變載荷工作，應(yīng)用最廣。它的缺點(diǎn)是線速度不能過高，通常小于不能過高，通常小于121215m15ms s，不如帶傳動平穩(wěn)。，不如帶傳動平穩(wěn)。由于各種新材料及新型傳動帶的出現(xiàn)，帶傳動的應(yīng)用日益廣由于各種新材料及新型傳動帶的出現(xiàn)，帶傳動的應(yīng)用日益廣泛。常用有平帶、三角帶、多楔帶和同步齒形帶等。泛。常用有平帶、三角帶、多楔帶和同步齒形帶等。特點(diǎn)是靠摩擦力傳動特點(diǎn)是靠摩擦力傳動( (除同步齒形帶外除同步齒形帶外) )、結(jié)構(gòu)簡單、制造容、結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成本低，特別適用于中心距較大的兩軸間傳動。皮帶易、成本低，特別適用于中心距較大的兩軸間傳動。皮帶有彈性

8、可吸振，傳動平穩(wěn)，噪聲小，適宜高速傳動。帶傳有彈性可吸振，傳動平穩(wěn)，噪聲小，適宜高速傳動。帶傳動在過載中會打滑，能起到過載保護(hù)作用。動在過載中會打滑，能起到過載保護(hù)作用。缺點(diǎn)是有滑動，不能用在速比要求準(zhǔn)確的場合。缺點(diǎn)是有滑動，不能用在速比要求準(zhǔn)確的場合。3.1.2主軸部件的傳動方式同步齒形帶的齒形有兩種：梯形齒和圓弧齒。圓弧齒形受力合理，較同步齒形帶的齒形有兩種：梯形齒和圓弧齒。圓弧齒形受力合理，較梯形齒同步帶能夠傳遞更大的扭矩。梯形齒同步帶能夠傳遞更大的扭矩。同步齒形帶無相對滑動，傳動比準(zhǔn)確，傳動精度高；同步齒形帶無相對滑動，傳動比準(zhǔn)確，傳動精度高；厚度小、重量輕、傳動平穩(wěn)、噪聲小厚度小、重

9、量輕、傳動平穩(wěn)、噪聲小, ,適于高速傳動，傳動效率高；適于高速傳動，傳動效率高；q 不需要潤滑，不需要潤滑，耐水耐腐蝕，耐水耐腐蝕，能在高溫下工能在高溫下工作，維護(hù)保養(yǎng)作，維護(hù)保養(yǎng)方便；傳動比方便；傳動比大，可達(dá)大，可達(dá)1 1：1010以上。以上。q 缺點(diǎn)是制造工缺點(diǎn)是制造工藝復(fù)雜，安裝藝復(fù)雜，安裝條件要求高。條件要求高。3.1.23.1.2主軸部件的傳動方式主軸部件的傳動方式電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸就是主軸，電動機(jī)座就是機(jī)床主軸單元的殼電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸就是主軸，電動機(jī)座就是機(jī)床主軸單元的殼體。主軸單元大大簡化了結(jié)構(gòu)，有較寬的調(diào)速范圍；有體。主軸單元大大簡化了結(jié)構(gòu)，有較寬的調(diào)速范圍；有較大的驅(qū)動功率和扭矩；便

10、于組織專業(yè)化生產(chǎn)較大的驅(qū)動功率和扭矩；便于組織專業(yè)化生產(chǎn)。3.1.3 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.3.1 主軸部件的支承數(shù)目主軸部件的支承數(shù)目(1) 前后兩個支承前后兩個支承優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單，制造裝配方便，容易保證：構(gòu)造簡單，制造裝配方便，容易保證精度。精度。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：主軸剛度和抗振性不高。：主軸剛度和抗振性不高。3.1.3 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.3.1 主軸部件的支承數(shù)目主軸部件的支承數(shù)目(2) 三個支承三個支承缺點(diǎn)缺點(diǎn)：對三個支承孔的同心度要求較高，制：對三個支承孔的同心度要求較高，制造裝配復(fù)雜。輔助支承一般不預(yù)緊。造裝配復(fù)雜。輔助支承一般不預(yù)緊。前后支承為

11、主，中間支承為輔。前后支承為主，中間支承為輔。前中支承為主，后支承為輔。前中支承為主，后支承為輔。 (使用較多使用較多)3.1.3.2 推力軸承位置配置形式（重點(diǎn)）推力軸承位置配置形式（重點(diǎn)）切削力切削力軸向受力軸向受力推力軸承推力軸承(1) 前端配置前端配置缺點(diǎn)缺點(diǎn)：前支承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)熱大，溫升高：前支承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)熱大，溫升高優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：主軸受熱后向后延伸，不影響軸向精：主軸受熱后向后延伸，不影響軸向精度，精度高，可提高主軸部件剛度度，精度高，可提高主軸部件剛度應(yīng)用應(yīng)用：高精度機(jī)床和數(shù)控機(jī)床：高精度機(jī)床和數(shù)控機(jī)床(2) 后端配置后端配置優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：前支承結(jié)構(gòu)簡單，發(fā)熱小，溫升低：前支承結(jié)構(gòu)簡單

12、，發(fā)熱小，溫升低缺點(diǎn)缺點(diǎn)：主軸受熱后向前延伸，影響軸向精度：主軸受熱后向前延伸，影響軸向精度應(yīng)用應(yīng)用：普通立式銑床、多刀車床：普通立式銑床、多刀車床3.1.3.2 推力軸承位置配置形式推力軸承位置配置形式(3) 兩端配置兩端配置缺點(diǎn)缺點(diǎn)：主軸受熱伸長后，影響主軸軸承的軸：主軸受熱伸長后，影響主軸軸承的軸向間隙，必須有消隙機(jī)構(gòu)和熱膨脹補(bǔ)償機(jī)構(gòu)向間隙，必須有消隙機(jī)構(gòu)和熱膨脹補(bǔ)償機(jī)構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用：常用于短主軸，如組合機(jī)床主軸：常用于短主軸，如組合機(jī)床主軸(4) 中間配置中間配置優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：可減少主軸的懸伸量，并使主軸的熱：可減少主軸的懸伸量，并使主軸的熱膨脹向后膨脹向后缺點(diǎn)缺點(diǎn)：前支承復(fù)雜，溫升大：前支承

13、復(fù)雜，溫升大3.1.3.3主軸傳動件位置的合理布置主軸傳動件位置的合理布置(1) 傳動件在主軸上軸向位置的合理布置傳動件在主軸上軸向位置的合理布置在力在力q作用下，主軸上必然存在一個撓度為作用下，主軸上必然存在一個撓度為零的點(diǎn)零的點(diǎn)a，稱為，稱為節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)。根據(jù)位移互等定理，若將傳動件布置在節(jié)點(diǎn)根據(jù)位移互等定理，若將傳動件布置在節(jié)點(diǎn)處，則傳動力引起的軸端受處，則傳動力引起的軸端受q力處的撓度也為零。力處的撓度也為零。節(jié)點(diǎn)是傳動件在主軸上布置的最佳位置節(jié)點(diǎn)是傳動件在主軸上布置的最佳位置。主軸節(jié)點(diǎn)通常很靠近前支承，因此前后支承之主軸節(jié)點(diǎn)通常很靠近前支承，因此前后支承之間的齒輪盡量靠近前支承間的齒輪盡

14、量靠近前支承q3.1.3.3 主軸傳動件位置的合理布置主軸傳動件位置的合理布置(1) 傳動件在主軸上軸向位置的合理布置傳動件在主軸上軸向位置的合理布置出發(fā)點(diǎn)出發(fā)點(diǎn)：改善主軸受力情況，減小主軸變形，：改善主軸受力情況，減小主軸變形，提高主軸抗振性提高主軸抗振性原則原則：傳動力：傳動力q引起的主軸彎曲變形要?。灰鸬闹鬏S彎曲變形要小；引起主軸前端在誤差敏感方向上的位移要小引起主軸前端在誤差敏感方向上的位移要小結(jié)論結(jié)論：傳動件：傳動件(最大傳動件最大傳動件)盡量靠近前支承盡量靠近前支承傳動件放在傳動件放在兩個支承中間兩個支承中間靠近前支承，受力靠近前支承，受力情況好，使用廣泛。情況好，使用廣泛。3.

15、1.3.3主軸傳動件位置的合理布置主軸傳動件位置的合理布置(1) 傳動件在主軸上軸向位置的合理布置傳動件在主軸上軸向位置的合理布置傳動件放在傳動件放在主軸前的懸伸端主軸前的懸伸端，主軸剛性好，主軸剛性好，主要用于具有大轉(zhuǎn)盤的機(jī)床，如立式車床、鏜床。主要用于具有大轉(zhuǎn)盤的機(jī)床，如立式車床、鏜床。傳動件放在傳動件放在主軸的后懸伸端主軸的后懸伸端，較多用于帶傳，較多用于帶傳動，可便于傳動帶的更換，如磨床。動，可便于傳動帶的更換，如磨床。3.1.3.3 主軸傳動件位置的合理布置主軸傳動件位置的合理布置(2) 驅(qū)動主軸的傳動軸位置的合理布置驅(qū)動主軸的傳動軸位置的合理布置在布置傳動軸的位置時，應(yīng)盡量使傳動力

16、在布置傳動軸的位置時，應(yīng)盡量使傳動力q與切削力與切削力p兩者引起的主軸軸端位移和軸承受力兩者引起的主軸軸端位移和軸承受力的影響能的影響能互相抵消互相抵消一部分。一部分。3.1.3.4 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定主軸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有：主軸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有：主軸前、后軸頸直徑主軸前、后軸頸直徑d1和和d2，主軸內(nèi)孔直徑主軸內(nèi)孔直徑d，主軸前端懸伸量主軸前端懸伸量a，主軸主要支承間的跨距主軸主要支承間的跨距l(xiāng)。(共共5個個)這些參數(shù)直接影響主軸旋轉(zhuǎn)精度和主軸剛度。這些參數(shù)直接影響主軸旋轉(zhuǎn)精度和主軸剛度。3.1.3.4 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定(1) 主軸前軸頸直

17、徑主軸前軸頸直徑d1的選取的選取主軸主軸前軸頸前軸頸d1一般可根據(jù)機(jī)床類型、主電動一般可根據(jù)機(jī)床類型、主電動機(jī)功率以及主參數(shù)來選取，見表機(jī)功率以及主參數(shù)來選取，見表3-13。車床和銑床主軸車床和銑床主軸后軸頸后軸頸直徑直徑d2(0.70.9)d1，磨床主軸常為前后軸頸相等，中段較粗。磨床主軸常為前后軸頸相等，中段較粗。3.1.3.4 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定(2) 主軸內(nèi)孔直徑主軸內(nèi)孔直徑d的確定的確定 許多機(jī)床都是空心主軸，空心主軸能減輕主許多機(jī)床都是空心主軸，空心主軸能減輕主軸重量。內(nèi)孔直徑的大小，應(yīng)在滿足主軸剛度的軸重量。內(nèi)孔直徑的大小，應(yīng)在滿足主軸剛度的前提下盡量取

18、大值。臥式前提下盡量取大值。臥式車床的車床的d通常不小于主軸平通常不小于主軸平均直徑的均直徑的55%60%；銑床；銑床主軸的主軸的d可比刀具拉桿直徑可比刀具拉桿直徑大大510mm。但一般情況下，。但一般情況下，要保證要保證d/d0.73.1.3.4 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定(3) 主軸前端懸伸量主軸前端懸伸量a的確定的確定 主軸前端懸伸量主軸前端懸伸量是指主軸前支承徑向反力作是指主軸前支承徑向反力作用點(diǎn)到前端受力作用點(diǎn)之間的距離。用點(diǎn)到前端受力作用點(diǎn)之間的距離。在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下盡可能取小值，以在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下盡可能取小值，以提高主軸部件的剛性和抗振性。提高主軸部

19、件的剛性和抗振性。初步取初步取a=d1。為。為了縮短了縮短a，主軸前端，主軸前端部可采用短錐結(jié)構(gòu)。部可采用短錐結(jié)構(gòu)。3.1.3.4 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定(4) 主軸合理跨距主軸合理跨距l(xiāng)的確定的確定主軸的跨距是指兩支承反力作用點(diǎn)之間的距主軸的跨距是指兩支承反力作用點(diǎn)之間的距離，是影響主軸組件剛度的重要尺寸參數(shù)。離，是影響主軸組件剛度的重要尺寸參數(shù)。合理確定主軸兩主要支承間的跨距，可提高合理確定主軸兩主要支承間的跨距，可提高主軸部件的主軸部件的靜剛度靜剛度。支承跨距小，主軸自身的剛度較大，彎曲變支承跨距小，主軸自身的剛度較大，彎曲變形較小，但支承變形引起的主軸前端的位移量

20、將形較小，但支承變形引起的主軸前端的位移量將增大；增大；支承跨距大，支承變形引起的主軸前端的位支承跨距大，支承變形引起的主軸前端的位移量較小，但主軸的彎曲變形將增大。移量較小，但主軸的彎曲變形將增大。3.1.3.4 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定(4) 主軸合理跨距主軸合理跨距l(xiāng)的確定的確定可見，支承跨距過大或過小都會降低主軸部可見，支承跨距過大或過小都會降低主軸部件的剛度。件的剛度。有關(guān)資料對合理跨距選擇的推薦值可作參考：有關(guān)資料對合理跨距選擇的推薦值可作參考：1) l合理合理=(45)d1。2) l合理合理=(35)a，用于懸伸長度較小時，如車，用于懸伸長度較小時，如車床、銑

21、床、外圓磨床等。床、銑床、外圓磨床等。3) l合理合理=(12)a，用于懸伸長度較大時，如鏜，用于懸伸長度較大時，如鏜床、內(nèi)圓磨床等。床、內(nèi)圓磨床等。實(shí)際使用中，跨距實(shí)際使用中，跨距l(xiāng)往往大于往往大于l合理合理。6.3.5 主軸主軸(1) 主軸的結(jié)構(gòu)主軸的結(jié)構(gòu)主軸本身主軸本身的結(jié)構(gòu)和形狀主要的結(jié)構(gòu)和形狀主要取決于取決于主軸上所主軸上所安裝的傳動件、軸承等零件的類型、數(shù)量、位置安裝的傳動件、軸承等零件的類型、數(shù)量、位置和安裝定位方法等因素。和安裝定位方法等因素。主軸軸端主軸軸端結(jié)構(gòu)形狀結(jié)構(gòu)形狀取決于取決于機(jī)床的類型、安裝機(jī)床的類型、安裝夾具或刀具的方式。要保證夾刀或刀具裝卸方便，夾具或刀具的方式

22、。要保證夾刀或刀具裝卸方便，具有較高的定位精度，并能傳遞一定的轉(zhuǎn)矩。具有較高的定位精度，并能傳遞一定的轉(zhuǎn)矩。主軸軸端結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量使主軸軸端結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量使懸伸長度短一些懸伸長度短一些。通用機(jī)床的主軸軸端形狀的尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。通用機(jī)床的主軸軸端形狀的尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。3.1.3.5 主軸主軸(2) 主軸的材料和熱處理主軸的材料和熱處理主軸材料主要根據(jù)耐磨性、載荷特點(diǎn)和熱處主軸材料主要根據(jù)耐磨性、載荷特點(diǎn)和熱處理后的變形大小來選擇。機(jī)床主軸常用的材料及理后的變形大小來選擇。機(jī)床主軸常用的材料及熱處理要求可參見表熱處理要求可參見表3-14。3.1.3.5 主軸主軸(3) 主軸的技術(shù)要求主軸的技術(shù)要求主軸選擇

23、精度主軸選擇精度技術(shù)要求技術(shù)要求主軸前后軸頸的主軸前后軸頸的同軸度同軸度(a-b)；錐孔相對于前；錐孔相對于前后軸頸中心連線的后軸頸中心連線的徑向圓跳動徑向圓跳動；定心軸頸定心軸頸及其定及其定位位軸肩軸肩相對于前后軸頸中心連線的相對于前后軸頸中心連線的徑向圓跳動徑向圓跳動和和端面圓跳動端面圓跳動。設(shè)計基準(zhǔn)設(shè)計基準(zhǔn)檢測基準(zhǔn)檢測基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)徑向圓跳動徑向圓跳動端面圓跳動端面圓跳動3.1.4 主軸滾動軸承主軸滾動軸承主軸軸承的類型、配置方式、精度、安裝、主軸軸承的類型、配置方式、精度、安裝、調(diào)整、潤滑和冷卻等都直接影響主軸部件的工作調(diào)整、潤滑和冷卻等都直接影響主軸部件的工作性能。性能。常用主

24、軸軸承有滾動軸承、液體動壓軸承，常用主軸軸承有滾動軸承、液體動壓軸承，液體靜壓軸承、空氣靜壓軸承等。液體靜壓軸承、空氣靜壓軸承等。軸承的軸承的軸向承載能力軸向承載能力和剛度，和剛度，由強(qiáng)到弱由強(qiáng)到弱依次依次為：推力球軸承、推力角軸承、圓錐滾子軸承、為：推力球軸承、推力角軸承、圓錐滾子軸承、角接觸球軸承；角接觸球軸承；承受軸向載荷軸承的承受軸向載荷軸承的極限轉(zhuǎn)速由高到低極限轉(zhuǎn)速由高到低依次依次為：角接觸球軸承、推力角接觸球軸承、圓錐滾為：角接觸球軸承、推力角接觸球軸承、圓錐滾子軸承、推力球軸承。子軸承、推力球軸承。3.1.4 主軸滾動軸承主軸滾動軸承主軸軸承的要求：選擇精度高、剛度高、承主軸軸承

25、的要求：選擇精度高、剛度高、承載能力強(qiáng)、極限轉(zhuǎn)速高、適應(yīng)變速范圍大、摩擦載能力強(qiáng)、極限轉(zhuǎn)速高、適應(yīng)變速范圍大、摩擦小、噪聲低、抗振性好、使用壽命長、制造簡單、小、噪聲低、抗振性好、使用壽命長、制造簡單、使用維護(hù)方便等。使用維護(hù)方便等。3.1.4.1 主軸部件主支承常用滾動軸承主軸部件主支承常用滾動軸承(1) 角接觸球軸承角接觸球軸承接觸角接觸角a是球軸承的一個主要設(shè)計參數(shù)。是球軸承的一個主要設(shè)計參數(shù)。接觸角接觸角a是滾動體與滾道接觸點(diǎn)處的公法線與是滾動體與滾道接觸點(diǎn)處的公法線與主軸軸線垂直平面間的夾角。主軸軸線垂直平面間的夾角。3.1.4.1 主軸部件主支承常用滾動軸承主軸部件主支承常用滾動軸

26、承(1) 角接觸球軸承角接觸球軸承(向心推力球軸承向心推力球軸承)角接觸球軸承極限轉(zhuǎn)速較高；可以同時承受角接觸球軸承極限轉(zhuǎn)速較高；可以同時承受徑向和一個軸向的載荷，徑向和一個軸向的載荷，a越大，可承受的進(jìn)給力越大，可承受的進(jìn)給力越大。主軸用的越大。主軸用的a一般取一般取15o或或25o。3.1.4.1 主軸部件主支承常用滾動軸承主軸部件主支承常用滾動軸承(1) 角接觸球軸承角接觸球軸承球軸承為點(diǎn)接觸，球軸承為點(diǎn)接觸，剛度不高剛度不高，為提高剛度，為提高剛度，同一支承處可多聯(lián)組配。同一支承處可多聯(lián)組配。組配方式有三種：組配方式有三種：背靠背組合；面對面組合；同向組合。背靠背組合；面對面組合；同向

27、組合。3.1.4.1 主軸部件主支承常用滾動軸承主軸部件主支承常用滾動軸承(2) 雙列短圓柱滾子軸承雙列短圓柱滾子軸承特點(diǎn)：內(nèi)圈有特點(diǎn)：內(nèi)圈有1:12的錐孔，軸向移動內(nèi)圈可的錐孔，軸向移動內(nèi)圈可以調(diào)整軸承的徑向間隙和預(yù)緊；以調(diào)整軸承的徑向間隙和預(yù)緊；軸承的滾子能承受較大的軸承的滾子能承受較大的徑向載荷和轉(zhuǎn)速；徑向載荷和轉(zhuǎn)速；軸承由兩列滾子交叉排列，軸承由兩列滾子交叉排列，數(shù)量較多，因此剛度很高；數(shù)量較多，因此剛度很高；不能承受軸向載荷。不能承受軸向載荷。3.1.4.1 主軸部件主支承常用滾動軸承主軸部件主支承常用滾動軸承(3) 圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承特點(diǎn)：剛度和承載能力大，既可承受徑向力，特

28、點(diǎn)：剛度和承載能力大，既可承受徑向力，又可承受雙向軸向力。適用于中低速、中等以上又可承受雙向軸向力。適用于中低速、中等以上載荷機(jī)床的主軸前支承，但發(fā)熱較大，極限轉(zhuǎn)速載荷機(jī)床的主軸前支承，但發(fā)熱較大，極限轉(zhuǎn)速受限制。受限制。gamet(加梅加梅)軸承軸承:空心滾子，兩列滾子數(shù)量空心滾子，兩列滾子數(shù)量相差一個，改善了軸承的動態(tài)剛度。相差一個，改善了軸承的動態(tài)剛度。3.1.4.1 主軸部件主支承常用滾動軸承主軸部件主支承常用滾動軸承(4) 推力軸承推力軸承特點(diǎn)：只能承受軸向載荷，且承載能力和剛特點(diǎn)：只能承受軸向載荷，且承載能力和剛度較大。由于離心力的作用以及滾道深度較小，度較大。由于離心力的作用以及

29、滾道深度較小，其極限轉(zhuǎn)速一般較低。其極限轉(zhuǎn)速一般較低。3.1.4.1 主軸部件主支承常用滾動軸承主軸部件主支承常用滾動軸承(5) 雙向推力角接觸球軸承雙向推力角接觸球軸承常用的有常用的有234400 (接觸角接觸角= 60o)。常與雙列圓柱滾子軸承。常與雙列圓柱滾子軸承(nn3000k)組配用于主軸前支承，組配用于主軸前支承，專作推力軸承使用。專作推力軸承使用。該軸承的軸向該軸承的軸向剛度、允許轉(zhuǎn)速均剛度、允許轉(zhuǎn)速均較高。較高。234400型軸承型軸承3.1.4.1 主軸部件主支承常用滾動軸承主軸部件主支承常用滾動軸承(6) 陶瓷滾動軸承陶瓷滾動軸承特點(diǎn)：與鋼制軸承相比，重量輕，離心力??；溫升

30、特點(diǎn)：與鋼制軸承相比，重量輕，離心力小；溫升較低，剛度較大。較低，剛度較大。(7) 磁懸浮軸承磁懸浮軸承 利用磁力來支承運(yùn)動部件使其與固定部件脫離接觸利用磁力來支承運(yùn)動部件使其與固定部件脫離接觸來實(shí)現(xiàn)軸承功能。來實(shí)現(xiàn)軸承功能。特點(diǎn)：無機(jī)械磨損，無速度限制，不需要潤滑，工特點(diǎn)：無機(jī)械磨損，無速度限制，不需要潤滑，工作溫度范圍寬，噪聲小，溫升低，能耗小。作溫度范圍寬，噪聲小，溫升低，能耗小。3.1.4.2 幾種典型的主軸軸承配置形式幾種典型的主軸軸承配置形式主軸軸承，應(yīng)根據(jù)主軸軸承，應(yīng)根據(jù)剛度、旋轉(zhuǎn)精度和極限轉(zhuǎn)速剛度、旋轉(zhuǎn)精度和極限轉(zhuǎn)速來選擇配置型式。來選擇配置型式。大多數(shù)機(jī)床主軸部件采用兩支承結(jié)

31、構(gòu)，其配置大多數(shù)機(jī)床主軸部件采用兩支承結(jié)構(gòu)，其配置和選用的一般原則如下：和選用的一般原則如下：(1) 速度型速度型 主軸前后軸承都采用角接觸球軸承主軸前后軸承都采用角接觸球軸承(兩聯(lián)或三兩聯(lián)或三聯(lián)聯(lián))。軸向切削力越大，角度應(yīng)越大，且大角度的。軸向切削力越大，角度應(yīng)越大，且大角度的剛度也大。剛度也大。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：具有良好的高速性能：具有良好的高速性能缺點(diǎn)缺點(diǎn)：承載能力小：承載能力小應(yīng)用應(yīng)用：高速輕載或精密機(jī)床，如高速鏜削單元、：高速輕載或精密機(jī)床，如高速鏜削單元、高速高速cnc車床等。車床等。3.1.4.2 幾種典型的主軸軸承配置形式幾種典型的主軸軸承配置形式(1) 速度型速度型 角接觸球軸承角接

32、觸球軸承3.1.4.2 幾種典型的主軸軸承配置形式幾種典型的主軸軸承配置形式(2) 剛度型剛度型 前支承前支承采用雙列短圓柱滾子軸承承受徑向載荷和采用雙列短圓柱滾子軸承承受徑向載荷和60度角接觸雙列向心推力軸承承受軸向載荷；度角接觸雙列向心推力軸承承受軸向載荷；后支承后支承采用采用雙列短圓柱滾子軸承，雙列短圓柱滾子軸承， 應(yīng)用：中等轉(zhuǎn)速和切削力較大，剛求要求高的機(jī)床，應(yīng)用：中等轉(zhuǎn)速和切削力較大，剛求要求高的機(jī)床，如數(shù)控車床主軸、鏜削主軸單元等。如數(shù)控車床主軸、鏜削主軸單元等。雙列短圓柱滾子軸承雙列短圓柱滾子軸承 角接觸雙列向心推力軸承角接觸雙列向心推力軸承雙列短圓柱滾子軸承雙列短圓柱滾子軸承3

33、.1.4.2 幾種典型的主軸軸承配置形式幾種典型的主軸軸承配置形式(3) 速度剛度型速度剛度型 前軸承前軸承采用三聯(lián)角接觸球軸承，后支承采用采用三聯(lián)角接觸球軸承，后支承采用雙列短圓柱滾子軸承。前軸承的配置特點(diǎn)是外側(cè)雙列短圓柱滾子軸承。前軸承的配置特點(diǎn)是外側(cè)的兩個角接觸球軸承大口朝向主軸工作端，承受的兩個角接觸球軸承大口朝向主軸工作端，承受主要方向的軸向力；第三個角接觸球軸承則通過主要方向的軸向力；第三個角接觸球軸承則通過軸套與外側(cè)的兩個軸承背靠背配置，使三聯(lián)角接軸套與外側(cè)的兩個軸承背靠背配置，使三聯(lián)角接觸球軸承有一個較大支承跨，以提高承受顛覆力觸球軸承有一個較大支承跨，以提高承受顛覆力矩的剛度

34、。矩的剛度。優(yōu)點(diǎn)：徑向剛度好，可承受較大轉(zhuǎn)速優(yōu)點(diǎn)：徑向剛度好，可承受較大轉(zhuǎn)速應(yīng)用：臥式銑床等。應(yīng)用：臥式銑床等。3.1.4.2 幾種典型的主軸軸承配置形式幾種典型的主軸軸承配置形式(3) 速度剛度型速度剛度型 承受軸向力承受軸向力三聯(lián)角接觸球軸承三聯(lián)角接觸球軸承雙列短圓柱滾子軸承雙列短圓柱滾子軸承承受徑向力承受徑向力起支承作用起支承作用3.1.4.2 幾種典型的主軸軸承配置形式幾種典型的主軸軸承配置形式(4) 配置圓錐滾子軸承的機(jī)床主軸配置圓錐滾子軸承的機(jī)床主軸 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比采用雙列圓柱滾子軸承簡單，優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比采用雙列圓柱滾子軸承簡單，承載能力和剛度比角接觸球軸承高。承載能力和剛度比角接觸球

35、軸承高。缺點(diǎn)：發(fā)熱大，溫升高，極限轉(zhuǎn)速低缺點(diǎn)：發(fā)熱大，溫升高，極限轉(zhuǎn)速低應(yīng)用：載荷較大，轉(zhuǎn)速不太高，精度一般。應(yīng)用：載荷較大，轉(zhuǎn)速不太高，精度一般。3.1.4.2 幾種典型的主軸軸承配置形式幾種典型的主軸軸承配置形式(5) 臥式鏜銑床主軸部件臥式鏜銑床主軸部件 優(yōu)點(diǎn)：前端采用雙列圓錐滾子軸承，可以承優(yōu)點(diǎn)：前端采用雙列圓錐滾子軸承，可以承受雙向軸向力和徑向力，承載能力大，剛性好，受雙向軸向力和徑向力，承載能力大，剛性好，結(jié)構(gòu)簡單。結(jié)構(gòu)簡單。鏜主軸鏜主軸 銑主軸銑主軸3.1.4.2 幾種典型的主軸軸承配置形式幾種典型的主軸軸承配置形式(6) 搖臂鉆床主軸部件搖臂鉆床主軸部件 優(yōu)點(diǎn)：采用推力球軸承，

36、優(yōu)點(diǎn)：采用推力球軸承，可以承受兩個方向的軸向力，可以承受兩個方向的軸向力，主軸剛度高。主軸剛度高。應(yīng)用：承受軸向載荷大應(yīng)用：承受軸向載荷大的機(jī)床主軸，如鉆床。的機(jī)床主軸，如鉆床。3.1.4.3 幾種典型的主軸軸承配置形式幾種典型的主軸軸承配置形式大多數(shù)機(jī)床主軸部件采用兩支承結(jié)構(gòu)，其配大多數(shù)機(jī)床主軸部件采用兩支承結(jié)構(gòu)，其配置和選用的一般原則如下：置和選用的一般原則如下：(1) 適應(yīng)適應(yīng)承載能力承載能力和和剛度剛度的要求的要求 v圓柱或圓錐滾子軸承，其徑向承載能力和剛度圓柱或圓錐滾子軸承，其徑向承載能力和剛度要比點(diǎn)接觸的球軸承好；要比點(diǎn)接觸的球軸承好；v在軸向承載能力和剛度方面，以推力球軸承最在軸

37、向承載能力和剛度方面，以推力球軸承最高，圓錐滾子軸承次之，角接觸球軸承為最低高，圓錐滾子軸承次之，角接觸球軸承為最低;v有沖擊載荷時，宜選用滾子軸承；有沖擊載荷時，宜選用滾子軸承；v前支承所受載荷通常大于后支承，且前支承變前支承所受載荷通常大于后支承，且前支承變形對主軸軸端位移形對主軸軸端位移(即剛度即剛度)影響較大，故前支承影響較大，故前支承處軸承的承載能力和剛度應(yīng)比后支承處大。處軸承的承載能力和剛度應(yīng)比后支承處大。3.1.4.2幾種典型的主軸軸承配置形式幾種典型的主軸軸承配置形式(2) 適應(yīng)適應(yīng)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速的要求的要求 v相同類型的軸承，其規(guī)格越小、精度等級越高，相同類型的軸承，其規(guī)格越小、精

38、度等級越高，允許的最高轉(zhuǎn)速也越高；允許的最高轉(zhuǎn)速也越高；v相同規(guī)格的軸承，點(diǎn)接觸的球軸承比線接觸的相同規(guī)格的軸承，點(diǎn)接觸的球軸承比線接觸的滾子軸承允許的轉(zhuǎn)速高，滾子軸承比滾錐軸承允滾子軸承允許的轉(zhuǎn)速高，滾子軸承比滾錐軸承允許的轉(zhuǎn)速高。許的轉(zhuǎn)速高。(3) 適應(yīng)適應(yīng)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)要求要求 v為了使主軸部件具有高的剛度，且結(jié)構(gòu)緊湊，為了使主軸部件具有高的剛度，且結(jié)構(gòu)緊湊，主軸直徑應(yīng)選大一些較好，這時軸承選用輕型或主軸直徑應(yīng)選大一些較好，這時軸承選用輕型或特特(超超)輕型，或者可在同一支承處輕型，或者可在同一支承處(尤其是前支承尤其是前支承)配置兩聯(lián)或多聯(lián)軸承。配置兩聯(lián)或多聯(lián)軸承。3.1.4.3 滾動軸承精

39、度等級的選擇滾動軸承精度等級的選擇(1) 前后軸承的精度前后軸承的精度對主軸旋轉(zhuǎn)精度是影響對主軸旋轉(zhuǎn)精度是影響是不同的；是不同的； (2) 前支承對主軸的前支承對主軸的旋轉(zhuǎn)精度影響較大，因旋轉(zhuǎn)精度影響較大，因此前軸承的精度比后軸此前軸承的精度比后軸承高一級；承高一級；(3) 偏移量是有方向偏移量是有方向的，前后軸承的偏移方的，前后軸承的偏移方向應(yīng)該放在同一側(cè)，以向應(yīng)該放在同一側(cè)，以抵消主軸端部的偏移。抵消主軸端部的偏移。a1=(l+a)a/lb1=ab/l3.1.4.3 滾動軸承精度等級的選擇滾動軸承精度等級的選擇機(jī)床主軸軸承精度有機(jī)床主軸軸承精度有p2、p4、p5、p6以及以及sp和和up等

40、等6級。級。目前精度都在目前精度都在p4(sp)以上，以上，p6級軸承處于淘級軸承處于淘汰的狀態(tài)。汰的狀態(tài)。3.1.4.4 主軸滾動軸承的預(yù)緊主軸滾動軸承的預(yù)緊（重點(diǎn)）（重點(diǎn)）預(yù)緊就是采用預(yù)加載荷的方法消除軸承間隙，預(yù)緊就是采用預(yù)加載荷的方法消除軸承間隙，而且有一定的過盈量，使?jié)L動體和內(nèi)外圈接觸部而且有一定的過盈量，使?jié)L動體和內(nèi)外圈接觸部分產(chǎn)生預(yù)變形，增加接觸面積，提高支承剛度和分產(chǎn)生預(yù)變形，增加接觸面積，提高支承剛度和抗振性?？拐裥?。預(yù)緊是提高主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度、剛度預(yù)緊是提高主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度、剛度和抗振性的重要手段，但和抗振性的重要手段，但預(yù)緊量不能太大預(yù)緊量不能太大，過緊，過緊則會使內(nèi)

41、外圈變形，同樣會影響主軸部件的旋轉(zhuǎn)則會使內(nèi)外圈變形，同樣會影響主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度、加速軸承的磨損、增加溫升和熱變形，降精度、加速軸承的磨損、增加溫升和熱變形，降低軸承壽命。低軸承壽命。預(yù)緊力通常分為預(yù)緊力通常分為三級三級：輕預(yù)緊：輕預(yù)緊(高速主軸高速主軸)、中預(yù)緊中預(yù)緊(中、低速主軸中、低速主軸)和重預(yù)緊和重預(yù)緊(分度主軸分度主軸)，代號，代號為為a、b、c。3.1.4.4 主軸滾動軸承的預(yù)緊主軸滾動軸承的預(yù)緊調(diào)整環(huán)調(diào)整環(huán)過盈套過盈套雙列短圓柱滾子軸承雙列短圓柱滾子軸承雙向推力角接觸球軸承雙向推力角接觸球軸承1）螺母軸向移動內(nèi)圈2）調(diào)整環(huán)長度實(shí)現(xiàn)預(yù)緊3.1.4.4 主軸滾動軸承的預(yù)緊主軸滾動軸

42、承的預(yù)緊軸承預(yù)緊后對主軸系統(tǒng)的影響：1、預(yù)緊后主軸的旋轉(zhuǎn)精度提高；2、預(yù)緊后主軸的剛度提高；3、預(yù)緊后主軸的磨損加?。?、預(yù)緊后主軸的發(fā)熱量增加。 3.1.4.5 滾動軸承的潤滑和密封滾動軸承的潤滑和密封滾動軸承所用的潤滑劑主要有潤滑脂和潤滑滾動軸承所用的潤滑劑主要有潤滑脂和潤滑油。油。密封的方式主要有非接觸式和接觸式密封的方式主要有非接觸式和接觸式 。 選擇密封形式考慮因素:軸的轉(zhuǎn)速軸承的潤滑方式軸端結(jié)構(gòu)軸承工作溫度軸承工作外界環(huán)境3.1.5 主軸滑動軸承主軸滑動軸承滑動軸承應(yīng)有良好的抗振性，旋轉(zhuǎn)精度高，滑動軸承應(yīng)有良好的抗振性，旋轉(zhuǎn)精度高，運(yùn)動平穩(wěn)等特點(diǎn)，應(yīng)用于高速或低速的精密、高運(yùn)動平穩(wěn)

43、等特點(diǎn)，應(yīng)用于高速或低速的精密、高精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床中。精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床中。l按按產(chǎn)生油膜產(chǎn)生油膜的方式，可分為：的方式，可分為：動壓軸承動壓軸承靜壓軸承靜壓軸承液體滑動軸承液體滑動軸承氣體滑動軸承氣體滑動軸承l(wèi)按照按照流體介質(zhì)流體介質(zhì)不同可分為：不同可分為：注意對比二者特點(diǎn)3.1.5.1 動壓軸承動壓軸承原理原理：當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時，帶動潤滑油從間隙大：當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時，帶動潤滑油從間隙大處向間隙小處流動，形成壓力油楔而產(chǎn)生油膜壓處向間隙小處流動，形成壓力油楔而產(chǎn)生油膜壓力力p將主軸浮起。將主軸浮起。特點(diǎn)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速越高，間隙轉(zhuǎn)速越高，間隙越小，油膜承載能力越大。越小，油膜承載能力越大。動壓軸承按油楔

44、數(shù)分為動壓軸承按油楔數(shù)分為單油楔和多油楔單油楔和多油楔。多油楔軸承形成的油膜多油楔軸承形成的油膜壓力在幾個方向上支承軸徑，壓力在幾個方向上支承軸徑，軸心位置穩(wěn)定性好，抗振動軸心位置穩(wěn)定性好，抗振動和沖擊性能好。故多采用多油楔軸承。和沖擊性能好。故多采用多油楔軸承。3.1.5.1 動壓軸承動壓軸承(1) 固定多油楔滑動軸承固定多油楔滑動軸承偏心圓弧或阿基米德螺旋線偏心圓弧或阿基米德螺旋線a) 主軸組件，b) 軸瓦主軸旋轉(zhuǎn)方向恒定，不須換向，轉(zhuǎn)速變化小時轉(zhuǎn)速變化，且換向3.1.5.1 動壓軸承動壓軸承(2) 活動多油楔滑動軸承活動多油楔滑動軸承浮動軸瓦浮動軸瓦b00.4bh1/h2=2.2缺點(diǎn)：單

45、向、剛度低缺點(diǎn)：單向、剛度低3.1.5.2 液體靜壓軸承液體靜壓軸承原理原理：由專門的供油系統(tǒng)提供壓力油，輸進(jìn)軸和軸：由專門的供油系統(tǒng)提供壓力油，輸進(jìn)軸和軸承間隙中，利用油的靜壓力支承載荷，軸頸始終浮在壓承間隙中，利用油的靜壓力支承載荷，軸頸始終浮在壓力油中。力油中。特點(diǎn)特點(diǎn)：承載能力高；旋轉(zhuǎn)精度高；油膜有均化誤差：承載能力高；旋轉(zhuǎn)精度高；油膜有均化誤差的作用，可提高加工精度；抗振性好；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；的作用，可提高加工精度；抗振性好；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；既能既能在低速下工作，也能在高速下工作（速度特性好）在低速下工作，也能在高速下工作（速度特性好）；摩；摩擦小，軸承壽命長。擦小，軸承壽命長。v固定節(jié)流器固定

46、節(jié)流器v可變節(jié)流器可變節(jié)流器3.1.5.3 氣體靜壓軸承氣體靜壓軸承用空氣作為介質(zhì)的靜壓軸承稱為氣體靜壓軸承，也用空氣作為介質(zhì)的靜壓軸承稱為氣體靜壓軸承，也稱為氣浮軸承或空氣軸承，其工作原理與液體靜壓軸承稱為氣浮軸承或空氣軸承，其工作原理與液體靜壓軸承相同。相同。特點(diǎn)特點(diǎn)：摩擦小，功耗小，能在極高轉(zhuǎn)速或極低溫度：摩擦小，功耗小，能在極高轉(zhuǎn)速或極低溫度下工作，震動、噪聲特別小，旋轉(zhuǎn)精度高，壽命長，基下工作，震動、噪聲特別小，旋轉(zhuǎn)精度高，壽命長，基本不需要維護(hù)，常用于高速、超高速、高精度機(jī)床中。本不需要維護(hù)，常用于高速、超高速、高精度機(jī)床中。3.1.5.3 氣體靜壓軸承氣體靜壓軸承具有氣體靜壓軸承

47、的主軸結(jié)構(gòu)形式主要有三種：具有氣體靜壓軸承的主軸結(jié)構(gòu)形式主要有三種：(1) 具有徑向圓柱與平面止推型軸承的主軸部件具有徑向圓柱與平面止推型軸承的主軸部件 (2) 采用雙半球形氣體靜壓軸承采用雙半球形氣體靜壓軸承 (3) 前端為球形，后端為圓柱形或半球形前端為球形，后端為圓柱形或半球形 3.2 支承件設(shè)計支承件設(shè)計3.2.1 支承件的功能和應(yīng)滿足的基本要求支承件的功能和應(yīng)滿足的基本要求支承件是指床身、立柱、橫梁、搖臂、底座、支承件是指床身、立柱、橫梁、搖臂、底座、箱體和升降臺等大件，它們相互連接構(gòu)成機(jī)床基箱體和升降臺等大件，它們相互連接構(gòu)成機(jī)床基礎(chǔ)，保證機(jī)床零部件的相對位置和相對運(yùn)動精度。礎(chǔ)，保

48、證機(jī)床零部件的相對位置和相對運(yùn)動精度。 3.2.1.1 支承件的功用支承件的功用:(1) 支承機(jī)床部件支承機(jī)床部件的作用，承受重力、切削的作用，承受重力、切削力、慣性力、摩擦力等；力、慣性力、摩擦力等；(2) 保證各部件之間的保證各部件之間的相對位置相對位置精度和運(yùn)動精度和運(yùn)動部件的運(yùn)動精度。部件的運(yùn)動精度。(3)支承件支承件內(nèi)部空間內(nèi)部空間常作為變速箱、液壓油箱，常作為變速箱、液壓油箱，或安置電氣箱、冷卻和潤滑裝置及電動機(jī)?；虬仓秒姎庀?、冷卻和潤滑裝置及電動機(jī)。3.2.1.2 支承件應(yīng)滿足的基本要求支承件應(yīng)滿足的基本要求(1) 應(yīng)具有足夠的剛度和較高的應(yīng)具有足夠的剛度和較高的剛度剛度質(zhì)量比質(zhì)

49、量比(a) 自身剛度自身剛度。支承件抵抗自身變形的能力，。支承件抵抗自身變形的能力，稱為自身剛度。支承件的自身剛度主要為彎曲剛稱為自身剛度。支承件的自身剛度主要為彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。度和扭轉(zhuǎn)剛度。(b) 局部剛度局部剛度。支承件抵抗局部變形的能力，。支承件抵抗局部變形的能力，稱為局部剛度。局部變形主要發(fā)生在支承件上稱為局部剛度。局部變形主要發(fā)生在支承件上載載荷較集中荷較集中的局部結(jié)構(gòu)處。的局部結(jié)構(gòu)處。(c) 接觸剛度接觸剛度。支承件的結(jié)合面在外載荷作用。支承件的結(jié)合面在外載荷作用下抵抗接觸變形的能力，稱為接觸剛度。下抵抗接觸變形的能力，稱為接觸剛度。(2) 良好的動態(tài)特性。在規(guī)定的切削條件下工

50、良好的動態(tài)特性。在規(guī)定的切削條件下工作時，不產(chǎn)生受迫振動和自激振動，保證切削的作時，不產(chǎn)生受迫振動和自激振動，保證切削的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。3.2.1.2 支承件應(yīng)滿足的基本要求支承件應(yīng)滿足的基本要求(3) 熱穩(wěn)定性好熱穩(wěn)定性好機(jī)床熱變形無法消除，只能采取一定措施予機(jī)床熱變形無法消除，只能采取一定措施予以改善。以改善。 (a) 散熱和隔熱散熱和隔熱 隔離熱源，如將主要熱源與隔離熱源，如將主要熱源與機(jī)床分離。適當(dāng)加大散熱面積。機(jī)床分離。適當(dāng)加大散熱面積。(b) 均衡溫度場均衡溫度場(c) 熱對稱結(jié)構(gòu)熱對稱結(jié)構(gòu) 采用熱對稱結(jié)構(gòu)，可使熱變采用熱對稱結(jié)構(gòu)，可使熱變形后對稱中心線的位置基本不變，這樣可減少對

51、形后對稱中心線的位置基本不變，這樣可減少對工作精度的影響。工作精度的影響。(4) 排屑暢通、調(diào)運(yùn)安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)排屑暢通、調(diào)運(yùn)安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。工藝性。3.2.2 支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮因素：機(jī)床的類型、布局、支承件的形考慮因素：機(jī)床的類型、布局、支承件的形狀、工藝性、結(jié)構(gòu)、靜態(tài)剛度、動態(tài)特性等。狀、工藝性、結(jié)構(gòu)、靜態(tài)剛度、動態(tài)特性等。3.2.2.1 機(jī)床的類型、布局、支承件的形狀機(jī)床的類型、布局、支承件的形狀1.機(jī)床的類型機(jī)床的類型根據(jù)所受外載的特點(diǎn)，機(jī)床類型可分為三類：根據(jù)所受外載的特點(diǎn)，機(jī)床類型可分為三類：(1) 中小型機(jī)床：外載荷以中小型機(jī)床：外載荷以切

52、削力切削力為主，工件重力、為主，工件重力、移動部件重力等相對較小，可忽略不計，如車床；移動部件重力等相對較小，可忽略不計，如車床；(2) 精密和高精密機(jī)床：以移動件的精密和高精密機(jī)床：以移動件的重力和熱應(yīng)力重力和熱應(yīng)力為為主，主要用于精加工，如雙立柱坐標(biāo)鏜床；主，主要用于精加工，如雙立柱坐標(biāo)鏜床；(3) 大型和重型機(jī)床：大型和重型機(jī)床：重力和切削力重力和切削力必須同時考慮，必須同時考慮，如重型車床、落地鏜床、龍門式機(jī)床等。如重型車床、落地鏜床、龍門式機(jī)床等。2.機(jī)床的布局形式對支承件形狀的影響機(jī)床的布局形式對支承件形狀的影響中型臥式車床采用中型臥式車床采用前傾床身、前傾拖板前傾床身、前傾拖板布

53、局布局形式較多，形式較多，優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是排屑簡單，不使切屑堆積在導(dǎo)是排屑簡單，不使切屑堆積在導(dǎo)軌上將熱量傳給床身而產(chǎn)生熱變形；容易安裝自軌上將熱量傳給床身而產(chǎn)生熱變形；容易安裝自動排屑裝置；床身設(shè)計成封閉的箱形，能保證有動排屑裝置；床身設(shè)計成封閉的箱形，能保證有足夠的抗彎和抗扭強(qiáng)度。足夠的抗彎和抗扭強(qiáng)度。平床身平床身平拖板平拖板后傾床身后傾床身平拖板平拖板平床身平床身前傾拖板前傾拖板前傾床身前傾床身前傾拖板前傾拖板3. 支承件的形狀支承件的形狀(1) 箱形類箱形類：三個方向的尺寸差不多，如各類：三個方向的尺寸差不多，如各類箱體、底座、升降臺等；箱體、底座、升降臺等；(2) 板塊類板塊類：兩個方向的

54、尺寸比第三個大得多，：兩個方向的尺寸比第三個大得多，如工作臺、刀架等；如工作臺、刀架等；(3) 梁類梁類：一個方向的尺寸比另兩個大得多，：一個方向的尺寸比另兩個大得多，如立柱、橫梁、搖臂、滑枕、床身等。如立柱、橫梁、搖臂、滑枕、床身等。7.2.2 支承件的截面形狀和選擇支承件的截面形狀和選擇支承件結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計是應(yīng)支承件結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計是應(yīng)在最小重量條件在最小重量條件下，具有最大靜剛度下，具有最大靜剛度。靜剛度包括彎曲剛度和扭。靜剛度包括彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，均與截面慣性矩成正比。支承件截面形轉(zhuǎn)剛度，均與截面慣性矩成正比。支承件截面形狀不同，即使同一材料、相等的截面面積，其抗?fàn)畈煌?，即使同一材料?/p>

55、相等的截面面積，其抗彎和扭轉(zhuǎn)慣性矩也不同。彎和扭轉(zhuǎn)慣性矩也不同。比較后可知：比較后可知：(1) 空心截面的剛度都比實(shí)心的大?？招慕孛娴膭偠榷急葘?shí)心的大。(2) 圓圓(環(huán)環(huán))形截面的抗扭剛度比方形好，而抗形截面的抗扭剛度比方形好，而抗彎剛度比方形低。彎剛度比方形低。(3) 封閉截面的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開口截面的剛度封閉截面的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開口截面的剛度，特別是抗扭剛度。，特別是抗扭剛度。3.2.2.2 支承件的截面形狀和選擇支承件的截面形狀和選擇車床類床身，車床類床身，主要承受彎曲主要承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，和扭轉(zhuǎn)載荷，需要排除大量需要排除大量切削和切削。切削和切削。鏜床、龍門刨床類鏜床、龍門刨床類床身，主

56、要承受彎床身，主要承受彎曲載荷，床身不需曲載荷，床身不需要排除切削和切削要排除切削和切削液，頂面多采用封液，頂面多采用封閉結(jié)構(gòu)。閉結(jié)構(gòu)。大型和重型機(jī)大型和重型機(jī)床類床身，常床類床身，常采用三道壁結(jié)采用三道壁結(jié)構(gòu)，以提高剛構(gòu)，以提高剛度。度。3.2.2.3 支承件肋板和肋條的布置支承件肋板和肋條的布置肋板肋板：指連接支承件四周外壁的內(nèi)板。：指連接支承件四周外壁的內(nèi)板。作用作用：它能使支承件外壁的局部載荷傳遞給：它能使支承件外壁的局部載荷傳遞給其他壁板，從而使整個支承件承受載荷，加強(qiáng)支其他壁板，從而使整個支承件承受載荷，加強(qiáng)支承件的自身和承件的自身和整體整體剛度。剛度。水平水平：提高支承件水平面內(nèi)

57、的彎曲剛度：提高支承件水平面內(nèi)的彎曲剛度垂直垂直：提高支承件垂直面內(nèi)的彎曲剛度：提高支承件垂直面內(nèi)的彎曲剛度斜向斜向：同時提高支承件的抗彎和抗扭剛度：同時提高支承件的抗彎和抗扭剛度3.2.2.3 支承件肋板和肋條的布置支承件肋板和肋條的布置肋條肋條一般配置在支承件的某一內(nèi)壁上，主要一般配置在支承件的某一內(nèi)壁上，主要為了減小局部變形和薄壁振動，為了減小局部變形和薄壁振動，用來提高支承件用來提高支承件的的局部局部剛度剛度。肋條的布置：縱向、橫向和斜向，常常布置肋條的布置：縱向、橫向和斜向，常常布置成交叉排列。成交叉排列。 3.2.2.4 合理選擇支承件的壁厚合理選擇支承件的壁厚鑄鐵鑄鐵：根據(jù)當(dāng)量尺

58、寸：根據(jù)當(dāng)量尺寸c來選擇。來選擇。c=(2l+b+h)/3l、b、h分別為支承件的長、寬、高。分別為支承件的長、寬、高。焊接件焊接件：由于鋼的彈性模量比鑄鐵大一倍，：由于鋼的彈性模量比鑄鐵大一倍，壁厚可以比鑄件薄壁厚可以比鑄件薄2/34/5；但是鋼的抗振性差。；但是鋼的抗振性差。3.2.3 支承件的材料支承件的材料3.2.3.1 鑄鐵鑄鐵一般支承件用灰口鐵制成，在鑄鐵中加入一般支承件用灰口鐵制成，在鑄鐵中加入少量合金元素如鉻、硅、稀土等可提高少量合金元素如鉻、硅、稀土等可提高耐磨性耐磨性。 鑄鐵鑄鐵鑄造性能好鑄造性能好，容易得到復(fù)雜的形狀，容易得到復(fù)雜的形狀，阻尼大，有良好的阻尼大，有良好的抗

59、振性能抗振性能。 鑄造后必須進(jìn)行時效處理，消除鑄造應(yīng)力。鑄造后必須進(jìn)行時效處理，消除鑄造應(yīng)力。（自然時效；人工時效；振動時效）（自然時效；人工時效；振動時效） 鑲裝導(dǎo)軌的支承件灰口鐵牌號為鑲裝導(dǎo)軌的支承件灰口鐵牌號為ht150；與導(dǎo)軌制作一體的支承件，常采用的牌號為與導(dǎo)軌制作一體的支承件，常采用的牌號為ht200；齒輪箱體常采用的牌號為；齒輪箱體常采用的牌號為ht250；主軸；主軸箱箱體常采用的牌號為箱箱體常采用的牌號為ht300、ht350。3.2.3 支承件的材料支承件的材料3.2.3.2 鋼板焊接結(jié)構(gòu)鋼板焊接結(jié)構(gòu)用鋼板和型鋼焊接支承件，制造周期短，用鋼板和型鋼焊接支承件，制造周期短，不用

60、制作木模；不用制作木模；鋼的彈性模量約為鑄鐵的鋼的彈性模量約為鑄鐵的1.7倍，抗彎剛度倍，抗彎剛度好，重量輕；好，重量輕；焊接床身的缺點(diǎn)是阻尼小，抗振性差。焊接床身的缺點(diǎn)是阻尼小，抗振性差。3.2.3.3 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土優(yōu)點(diǎn)：剛度比鑄鐵高幾倍，阻尼比鑄鐵大，優(yōu)點(diǎn)：剛度比鑄鐵高幾倍，阻尼比鑄鐵大，抗振性能優(yōu)于鑄鐵，制造工藝簡單，成本低?？拐裥阅軆?yōu)于鑄鐵，制造工藝簡單，成本低。缺點(diǎn)：脆性大，耐腐蝕性差。缺點(diǎn)：脆性大，耐腐蝕性差。鋼精混凝土床鋼精混凝土床身，抗振性好身，抗振性好內(nèi)封砂芯，提內(nèi)封砂芯，提高床身阻尼高床身阻尼3.2.3.4 天然花崗巖天然花崗巖優(yōu)點(diǎn)是：性能穩(wěn)定，精度保持