機械制造裝備設(shè)計6課件

1、第三章 典型部件設(shè)計 3.1 主軸部件設(shè)計 一、主軸部件應(yīng)滿足的基本要求二、主軸部件的傳動方式三、主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計上一頁下一頁退出返回主頁四、主軸滾動軸承返回本章五、主軸滑動軸承第三章 典型部件設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù) 3.1.1 主軸部件應(yīng)滿足的基本要求主軸部件是機床的執(zhí)行件，由主軸及其支承軸承、傳動件、密封件及定位元件等組成?；疽螅海?）旋轉(zhuǎn)精度：是指裝配后，在無載荷、低速轉(zhuǎn) 動條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的 徑向和軸向跳動。旋轉(zhuǎn)精度取決于主軸、軸 承、箱體孔等的制造、裝配和調(diào)整精度。（2）剛度：是指主軸部件在外加載荷作用下抵抗 變性的能力。主軸部件的剛度是綜合剛度， 它

2、是主軸、軸承等剛度的綜合反映。第三章 典型部件設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁 3.1.1 主軸部件應(yīng)滿足的基本要求基本要求：（3）抗振性：是指抵抗受迫振動和自激振動的能力。靜剛度：靜載荷下抵抗變形的能力稱為靜剛度，動載荷下抵抗變形的能力稱為動剛度，即引起單位振幅所需要的動態(tài)力。阻尼：指任何振動系統(tǒng)在振動中，由于外界作用或系統(tǒng)本身固有的原因引起的振動幅度逐漸下降的特性，以及此一特性的量化表征。（4）溫升和熱變性：主軸部件運轉(zhuǎn)時，因各相對處 的摩擦生熱，切削區(qū)的切削熱等使主軸部件的 溫度升高，形狀尺寸和位置發(fā)生變化，造成主 軸部件的所謂熱變性。（5）精度保持性：是指長期地保持其原始制造精度 的能力

3、。第三章 典型部件設(shè)退出返回本節(jié)返回主頁下一頁 3.1.2 主軸部件的傳動方式（2）帶傳動： 同步齒形帶/52是通過帶上的齒形與帶輪上 的輪齒相嚙合傳遞運動和動力。同步齒形 帶的齒形有兩種:梯形齒和圓弧齒。（3）電動機直接驅(qū)動方式：特點是主軸單元大 大簡化了結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的 剛度，降低了噪聲和振動；有較寬的調(diào)速 范圍；有較大的驅(qū)動功率和扭矩；便于組 織專業(yè)化生產(chǎn)。廣泛應(yīng)用于精密機床、高 速加工中心和數(shù)控車床中。 高速內(nèi)圓磨床電主軸/53第三章 典型部件設(shè)退出返回本節(jié)返回主頁下一頁 3.1.3 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計（一）主軸部件的支承數(shù)目 多數(shù)機床的主軸采用前、后兩個支承。 為提高剛度和

4、抗振性，有的機床采用三個 支承。三個支承中可以前、后支承為主要 支承，中間支承為輔助支承，圖3-4； 也可以前、中支承為主要支承，后支承為 輔助支承，圖3-4。且后者應(yīng)用較多。第三章 典型部件設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù) 3.1.3 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計（二）推力軸承的位置配置型式 （1）前端配置：兩個方向的推力軸承都布 置在前支承外。這類配置方案在前支承處 軸承較多，發(fā)熱大，溫升高；但主軸受熱 后向后伸長，不影響軸向精度，精度高， 對提高主軸部件剛度有利。用于軸向精度 和剛度要求較高的高精度機床或數(shù)控機床。 （2）后端配置：兩個方向的推力軸承都布 置在后支承處。這類配置方案前支承處軸 承較少

5、，發(fā)熱小，溫升低；但主軸受熱后 向前伸長，影響軸向精度。用于軸向精度 要求不高的普通精度機床，如立銑、多刀 車床等。第三章 典型部件設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁 3.1.3 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計（二）推力軸承的位置配置型式 （3）兩端配置：兩個方向的推力軸承分別 布置在前后兩個支承處。這類配置方案當(dāng) 主軸受熱伸長后，影響主軸軸承的軸向間 隙。為避免松動，可用彈簧消除間隙和補 償熱膨脹。常用于短主軸，如組合機床主 軸。 （4）中間配置：兩個方向的推力軸承在前 支承的后側(cè)。這類配置方案可減少主軸的 懸伸量，并使主軸的熱膨脹向后；但前支 承結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，溫升也可能較高。 以上四種推力軸承配置型式/54第

6、三章 典型部件設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁 3.1.3 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計（四）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)有主軸前、后軸徑直 徑D1和D2，主軸內(nèi)孔直徑d，主軸前端懸 伸量a和主軸主要支承間的跨距L，這些參 數(shù)將直接影響主軸旋轉(zhuǎn)精度和主軸剛度。 （1）主軸前軸徑直徑D1的選取 （2）主軸內(nèi)孔直徑d的確定 （3）主軸前端懸伸量a的確定 （4）主軸主要支承間跨距L的確定 第三章 典型部件設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.1.4 主軸滾動軸承主軸部件中最重要的組件是軸承。機床上常用的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。此外還有自調(diào)磁浮軸承等適應(yīng)高速加工的新

7、型軸承。對主軸軸承的要求是旋轉(zhuǎn)精度高、剛度高、承載能力強、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、使用維護方便等。（一）主軸部件主支承常用的滾動軸承角接觸球軸承/圖58，59、雙列短圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、推力軸承、雙向推力角接觸球軸承、/60陶瓷滾動軸承、磁浮軸承（也稱磁力軸承，有轉(zhuǎn)子和定子組成）原理圖/61、控制框圖/62、主軸結(jié)構(gòu)圖 /63第三章 典型部件設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁 3.1.4 主軸滾動軸承（二）幾種典型的主軸軸承配置型式 剛度速度型：前軸承采用三聯(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 置特點是外側(cè)的兩個角接

8、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 接觸球軸承則通過軸套與外側(cè)的兩個軸承背靠 背配置，使三聯(lián)加坡接觸球軸承有一個較大支 承跨，以提高承受顛覆力矩的剛度。 如臥式銑床主軸/67、 主軸組件課外資料第三章 典型部件設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁 3.1.4 主軸滾動軸承（三）滾動軸承精度的選擇（四）主軸滾動軸承的預(yù)緊 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 部分產(chǎn)生預(yù)變形，增加接觸面積，提高支承剛 度和抗振性。預(yù)緊力通常分為三級：輕預(yù)緊、 中預(yù)緊和重預(yù)緊，代號為A、B、C。（五）滾動軸承的潤滑和密封 滾動軸承所用的潤滑劑主要有潤

9、滑脂和潤滑油。 密封的方式主要有非接觸式和接觸式 第三章 典型部件設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁 3.1.5 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，運動平穩(wěn)等特點，應(yīng)用于高速或低速的精密、高精密機床和數(shù)控機床中。主軸滑動軸承按產(chǎn)生油膜的方式，可分為動壓軸承和靜壓軸承兩類。按照流體介質(zhì)不同可分為液體滑動軸承和氣體滑動軸承。（一）動壓軸承動壓軸承按油楔數(shù)分為單油楔和多油楔。多油楔軸承的軸心位置穩(wěn)定性好，抗振動和沖擊性能好。故多采用多油楔軸承。多油楔軸承有固定多油楔/74和活動多油楔/75兩類。 第三章 典型部件設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁 3.1.5 主軸滑動軸承（二）液體靜壓軸承液體靜壓軸承系統(tǒng)：一套專用供油系統(tǒng)、節(jié)流器和軸承。靜壓軸承與動壓軸承相比具有的優(yōu)點：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；運轉(zhuǎn)平穩(wěn)；既能在低速下工作，也能在高速下工作；摩擦小，軸承壽命長。缺點是需要一套專用供油設(shè)備，軸承制造工藝復(fù)雜、成本高。 定壓式靜壓軸承/76節(jié)流器有兩類：固定節(jié)流器和可變節(jié)流器。 第三章 典型部件設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁進入下