第十章 主轴组件.ppt

P* 第五节 提高主轴部件性能的措施 一、提高精度 在保证主轴制造精度，保证轴承精度的同时，采用定向误差装配法可进一步提高主轴组件的旋转精度。 如图主轴的三项误差都是矢量，因此这三项误差按一定方向装配，可使误差相互抵消。 二、控制温升，提高转速，减少热变形。 随着技术的发展，主轴转速将越来越高。但主轴温升，却不能超过规定值。球轴承允许的转速比滚子轴承高。角接触球轴承中，接触角小的转速高。用油雾或油气润滑比用脂润滑转速高。轻预紧比中预紧转速高。为了加强轴承的冷却，可把轴承的外圈装在套筒内，套筒外有螺旋油沟，内通冷却油来冷却轴承。 轴承在高速运转时，滚动体作用于外圈滚道很大一个离心力。从而产生很大的接触变形，并发热。为降低离心力，目前有两个办法： (1)采用小直径钢球，使得钢球数增加了，轴承刚度还可有所提高。 (2)采用氮化硅(si3N4)陶瓷球。氮化硅的密度约为钢的40％，弹性模量为151％，因此也还可提高刚度。这种轴承的套圈，仍为钢制。 P* 三、改善动态特性 通常，主轴组件的固有频率是相当高的。远高于主轴的最高转速。一般可以不必考虑共振问题，按静态处理。但是，高速主轴，特别是带内装式电动机的高速主轴(电动机转子是一个集中质量，将使固有频率下降)，有可能发生共振。改善动态特性，可采取下列措施： (1)使主轴组件的固有频率避开激振力的频率。通常应使固有频率高于激振力频率30％以上。如果发生共振的那阶模态属于主轴的刚体振动，则可提高轴承的刚度。 P* (2)提高轴承阻尼。主轴轴承，特别是前轴承的阻尼，对主轴组件的抗振性影响很大。如果要求得到很光的加工表面，主轴又是水平的，则可用滑动轴承。例如外圆磨床和卧轴平面磨床。 (3)采用三支承 。三支承主轴中，辅助支承的作用，与其说是为了提高刚度，毋宁说是为了提高抗振性。 (4)采用消振装置 。可以用加消振装置的办法来提高抗振性。 P* P* 第六节 主轴的滑动轴承 机床主轴组件采用的滑动轴承，根据其流体介质的不同，可分为液体滑动轴承和气体滑动轴承。液体滑动轴承按其油膜压力的形成方式，又可分为液体动压滑动轴承和液体静压滑动轴承。 一、主轴液体动压滑动轴承 机床主轴动压轴承与一般动压轴承不尽相同，对主轴的旋转精度和油膜刚度有着更高的要求。 P* 1、固定多油楔轴承 这种成形多油楔轴承的油囊加工比较困难，但轴承工作时的尺寸精度、接触状况及油楔参数等较为稳定；拆装后的变化小，维修较方便，因此可用于高精度磨床。 对于动压滑动轴承，入口间隙h1与出口间隙h2所形成的油楔角大小，对其承载能力有很大影响。根据最佳间隙比可得入口间隙为h1∕h2=2.2 ,Δ=0.033mm。油囊最有利深度h=h1－Δ/2=0.018mm。 P* 2、活动多油楔轴承 这种轴承是由三个或五个瓦块所组成。如图示三瓦式活动多油楔轴承，三个短瓦4各由一个球头螺钉所支承。 优点：结构简单、制造和维修方便，轴瓦与箱体孔不接触，故对箱体孔加工无特殊要求。 缺点：轴瓦仅靠螺钉的球形头支承，虽然要求其接触面不少于80％（配对研磨），但接触刚度仍比油膜刚度低得多，故使轴承的综合刚度下降。 这种轴承广泛应用于各种外圆磨床和卧轴平面磨床上。 P* 二、主轴液体静压轴承 是利用轴承各个油腔中的静压力和节流器的调压作用，而把轴颈推向轴承中央位置的。 在静压轴承常用的定压供油系统（向各个油腔的供油压ps为一定）中，每个油腔之前必须串联一个起调压作用的节流器，否则轴承就会失去承载能力。其调压作用是指当主轴受载偏移后，能使轴承在载荷方向上的两个油腔产生压力差以支承载荷，从而使静压轴承在液体摩擦状态下具有承载能力。 P* 第七节 主轴组件设计计算 一、滚动支承主轴组件设计步骤 1）根据机床类型、主轴的工作条件和使用要求，初步选择主轴组件的基本型式。 2）初步确定主轴组件的尺寸参数，进行主轴组件的初步设计（轴向结构及空间位置），并对上述尺寸参数予以修正。 3）对主轴组件进行必要的验算，根据验算结果对设计进行适当修改；确定采用三支承结构的必要性。 4）选择轴承的精度等级。 5）完成主轴组件的整体设计（包括主轴、主轴支承及传动件等）。 6）确定轴承的安装间隙等。 P* 二、主轴组件结构尺寸 主轴上的结构尺寸主要是外径D、孔径d、悬伸量a