第四章 第二部分 主轴组件(浙大).ppt

数 控 机 床 第四章 机床主要部件设计理论 第二部分 主轴组件 第二部分 主轴组件 1.概述 功用： 夹持工件或刀具实现切削运动； 传递运动及切削加工所需要的动力。 组成： 主轴、支承、传动零件、装夹刀具或工件的附件及辅助零部件。 第一节 对主轴组件的基本要求 —、旋转精度(Runningaccuracy) 主轴的旋转精度，在无载荷、低速转动的条件下，主轴安装工件或刀具部位的径向和轴向跳动。 二、静刚度 静刚度，或简称刚度，反映了机床或部、组、零件抵抗静态外载荷的能力。 主轴组件的弯曲刚度K(N/um)，定义为使主轴前端产生单位位移，在位移方向测量处所需施加的力。 影响因素： 如主轴的尺寸和形状，滚动轴承的型号、数量、预紧和配置形式，前后支承的距离和主轴前端的悬伸量等。 三、抗振性 主轴组件的振动会影响工件的表面质量，刀具的耐用度和主轴轴承的寿命等。要求部件的结构刚度和抗振性好 四、温升和热变形 较低的运转温升以及较好的热稳定性。 五、耐磨性 主轴部件的耐磨性和精度保持性好。 第二节 主轴轴承的选择和主轴的滚动轴承 —、主轴轴承的选择 类型： 滚动轴承、滑动轴承（动压、静压）、 空气静压轴承、陶瓷轴承、磁悬浮轴承 滚动轴承比滑动轴承的优点是： (1)滚动轴承能在转速和载荷变化幅度很大的条件 下稳定地工作。 (2)滚动轴承能在无间隙，甚至在预紧(有一定的过 盈 量)的条件下工作。 (3)滚动轴承的摩擦系数小，有利于减少发热。 (4)滚动轴承润滑容易等。 (5)滚动轴承是标准件，可以外购。 滚动轴承比滑动轴承的缺点是： (1)滚动体的数量有限，径向刚度是变化的。是引 起振动的原因之一。 (2)滚动轴承的阻尼较低。 (3)滚动轴承的径向尺寸比滑动轴承大。 选用原则： 在一般情况下应尽量采用滚动轴承。 只有要求加工表面粗糙度数值较小，主轴又是水平的机床如外圆和平面磨床、高精度车床等才用滑动轴承。 主轴组件的抗振性主要决定于前轴承。 二、主轴滚动轴承的选型 主轴轴承，应根据精度、刚度和转速选择 1．角接触球轴承 在主轴上，角接触球轴承应为背靠背组合 2．双列圆柱滚子轴承 3．双向推力角接触球轴承 三、精度 主轴轴承的精度：P2（旧B）、P4（旧C）、P5 （旧D）、 P6（旧E）、 P0（旧G）六级，又规定了SP级和UP级作为补充。 1. 前、后轴承的精度对主轴旋转精度的影响是不同的。 假设后轴承偏移为零，则反映到主轴端部轴心的偏移为： 假设前轴承偏移为零，则反映到主轴端部轴心的偏移为： 四、转速 1. 在承受径向载荷的轴承中，速度排列： 向心球轴承＞角接触推力球轴承＞圆柱滚子轴承＞圆锥滚子轴承 2. 在承受轴向载荷的轴承中，速度排列： 角接触推力球轴承＞圆锥滚子轴承＞推力球轴承 五、寿命 对于重载或高速主轴，轴承失效可能是由于表层疲劳。 对一般机床，往往以磨损后精度下降作为失效的依据的。 六、刚度 零间隙时轴承的变形为： 1.点接触的球轴承变形： 2.线接触的滚子轴承变形： 第三节 主轴 —、主轴的构造 端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，因此，要保证刀具或夹具定位（轴向、定心）准确，装夹可靠、牢固，而且装卸方便。 目前，主轴的端部形状已标准化。 二、材料和热处理 1.主轴的材料，主要应根据耐磨性、热处理方法和热处理后的变形选择。 2.例如，普通机床的主轴，可用45号或60号优质中碳钢，调质到220—250HBS左右。在主轴头部的锥孔、定心轴颈或定心锥面等部位，高频淬硬至50～55HRC。 三、主轴的技术要求（以车床主轴为例） 1)轴颈A和B的同轴度 ? 0.01 2)轴颈A和B的圆度 A＝0．003，B＝0．0025 3)莫氏锥孔和A、B面用涂色法检查接触≥70％ 4)莫氏锥孔对轴颈A、B的径向圆跳动 近轴端 0.005 300㎜处 0.010 5)短锥C对轴颈A、B的径向圆跳动 0.005 6)端面D对轴颈A、B的端面圆跳动 0.010 第四节主轴组件 —、车、