第9章_主轴组件设计.ppt

主轴组件设计 2.刚度 刚度：是指其在外界载荷的作用下抵抗变形的能力。通常以主轴前端产 生单位弹性变形时，在变形方向上所加的作用力的大小来表示， 比值越大，说明刚度越好。如图所示 K= F／δ（牛/微米） 3.抗振性 抗振性：是指其抵抗受迫振动和自激振动而保持平稳地运动的能力。用主 轴端部测得的最大振幅来衡量的。振幅越小，抗振性越好。 受迫振动：是由机床外部的振源或机床其他部件振动及主轴部件本身所引 起的。 自激振动：是由切削过程引起的。 4.温升和热变形 机床在工作时，各相对运动处的摩擦，搅油等耗损而发热造成的温差， 使主轴部件在形状和位置上产生畸变，称为热变形。 热变形是用主轴运转一定时间和因发热而造成的各部分的位置上的变化 来度量，也可用温升近似的表达。 一般滑动轴承的温升３０℃，工作温度６０℃ 一般滚动轴承的温升４０℃，工作温度７０℃ 5.耐磨性 耐磨性又叫精度保持性：是主轴组件长期的保持其原始制造精度的能力， 所以相对运动部件间都必须有一定的硬度，对 摩擦表面要进行热处理和化学处理。 综合上述： 机床的工作精度 ---- 旋转精度 静态工作精度 ---- 刚度 动态工作精度 ---- 抗振性 精度保持性 ---- 耐磨性 此外还有结构上的要求： （1）主轴的定位可靠，轴向、径向（在切削力和传动力作用下）。 （2）主轴端部的结构要保证工件或刀具的装夹定位可靠及足够的 定位精度。 （3）保持长期可靠的运转，润滑与密封。 （4）结构工艺性好，好造、好装、好拆、好修。并降低成本。 第二节 主轴传动件 主轴 一、主轴结构形状要求 主轴的头部已经标准化了，用以安装标准刀具和夹具。主轴头部的形状和 尺寸，主要取决于主轴上所安装的传动件,轴承和密封件等零件的类型,数目位 置和安装定位方式,同时还要考虑到主轴的加工工艺性和装配工艺性。可见 《机床设计手册》第3册。 为了提高刚度，主轴的直径应尽量大些。前轴承至主轴前端面的距离称为 悬伸。悬伸量应尽可能地小些。为了便于装配，主轴常制成阶梯形的。 二、主轴材料和热处理 主轴的材料，应根据主轴的耐磨性、热处理方法和热处理后的变形来选择。 （1）材料的选择： 刚性好，承载能力大，耐磨性好，加工性能好， 热处 理变形小，价格便宜。材料的刚性取决于弹性模量E， 钢的E值差别较小。 通用机床主轴端部的形状 主轴的滚动支承 滚动支承主轴组件设计计算 主轴液体动压滑动轴承及静压滑动轴承 主轴的组件分析 分析的方法： 1、主轴部件的支承形式 2、定位方式 3、主轴部件承载能力 4、速度性能 5、传动件布置方式 6、轴承调整与密封 7、综合性能分析 CA6140型车床主轴 CA6140型车床主轴 立铣主轴 思考题 1).主轴滚动轴承的选择原则有哪些方面要求? 2).什么是精度保持性？ 3).什么是合理跨距?试分析主轴跨距是不是合理跨距时,对主轴组件刚度的影响? 4).主轴定位方式有几种?各有何优缺点? 5).主轴组件为什么要预紧? 6).主轴组件要验算哪些项目? 7).什么是高速主轴的临界转速? 8).主轴密封有哪些种? 9).主轴组件的分析,一般按哪些内容进行?试分析一主轴组件? 2）支距L对主轴组件抗振性的影响 (1) 轴端共振频率f。 (2) 轴端共振幅值A。 (3) 工作平稳性 3）支距L对主轴组件旋转精度的影响 主轴、轴承及箱体孔的制造和装配 质量所产生的误差，能够引起轴端的径向振摆。加大支距L，使振摆量减小，可提高主轴组件的旋转精度。 综上所述，支距L的选定应考虑主轴组件的刚度、抗振性、旋转精度及结构等，一般原则是： 1）主轴两支承结构 对于一般精度机床，支距可按刚度的最佳支距L0来选取（数值较小），其主轴组件的刚度和共振频率最高，共振幅值也很小。 2）主轴三