三 机床主轴组件设计

第三章 主轴组件设计

3 主轴部件设计3.1 主轴部件应满足的基本要求 3.2 主轴部件的传动方式 3.3 主轴部件结构设计 3.4 主轴用滚动轴承 3.5 主轴用滑动轴承

3.1主轴部件应满足的基本要求 3.1主轴部件应满足的基本要求1.旋转精度 1.旋转精度：主轴的旋转精度是指主轴在手动或低速、 旋转精度：主轴的旋转精度是指主轴在手动或低速、 空载时，主轴前端定位面的径向跳动、端面跳动和轴向 窜动值。 2.刚度：主轴部件的刚度K是指其在承受外载荷时抵抗 刚度：主轴部件的刚度K 变形的能力，即K=F/y(单位为N Pm),刚度的倒数言 变形的能力，即K=F/y(单位为N/Pm),刚度的倒数言 称为柔度。 3.抗振性：主轴部件的抗振性是指其抵抗受迫振动和 抗振性：主轴部件的抗振性是指其抵抗受迫振动和 自激振动而保持平稳运转的能力。 4.温升和热变形：主轴部件工作时由于摩擦和搅油等 温升和热变形：主轴部件工作时由于摩擦和搅油等 耗损而产生热量，出现温升。温升使主轴部件的形状和 位置发生畸变，称之为热变形。 5.耐磨性：主轴部件的耐磨性是指长期保持其原始精 耐磨性：主轴部件的耐磨性是指长期保持其原始精 度的能力，即精度的保持性。

3.2主轴部件的传动方式 3.2主轴部件的传动方式1.齿轮传动 齿轮传动的特点是结构简单、紧凑，能传递较大的扭矩， 能适应变转速、变载荷工作，应用最广。它的缺点是线速 度不能过高，通常小于12~15m/ 度不能过高，通常小于12~15m/s,不如带传动平稳。 2.带传动 由于各种新材料及新型传动带的出现，带传动的应用日益 广泛。常用有平带、三角带、多楔带和同步齿形带等。 特点是靠摩擦力传动(除同步齿形带外) 特点是靠摩擦力传动(除同步齿形带外)、结构简单、制造 容易、成本低，特别适用于中心距较大的两轴间传动。皮 带有弹性可吸振，传动平稳，噪声小，适宜高速传动。带 传动在过载中会打滑，能起到过载保护作用。 缺点是有滑动，不能用在速比要求准确的场合。

3.2主轴部件的传动方式 3.2主轴部件的传动方式同步齿形带的齿形有两种：梯形齿和圆弧齿。圆弧齿形受力合理， 较梯形齿同步带能够传递更大的扭矩。 同步齿形带无相对滑动，传动比准确，传动精度高； 厚度小、重量轻、传动平稳、噪声小,适于高速传动，传动效率高； 厚度小、重量轻、传动平稳、噪声小, 不需要润滑， 耐水耐腐蚀， 能在高温下工 作，维护保养 方便；传动比 大，可达1:10 以上。 缺点是制造工 艺复杂，安装 条件要求高。

3.2主轴部件的传动方式 3.2主轴部件的传动方式3.电动机直接驱动方式 3.

电动机直接驱动方式 电动机转子轴就是主轴，电动机座就是机床主轴单元的 壳体。主轴单元大大简化了结构，有较宽的调速范围； 有较大的驱动功率和扭矩；便于组织专业化生产。 有较大的驱动功率和扭矩；便于组织专业化生产。 广泛地用 于精密机 床、高速 加工中心 和数控车 床中。 床中。

3.3主轴部件结构设计 3.3主轴部件结构设计(一)主轴部件的支承数目 多数机床的主轴采用前、后两个支承。这种方式结构简 单，制造装配方便，容易保证精度。为提高主轴部件的 刚度，前后支承应消除间隙或预紧。 机床主轴采用三个支承，为提高刚度和抗振性。三支承 方式对三支承孔的同心度要求较高，制造装配较复杂。 三个支承中可以前、后支承为主要支承，中间支承为辅 助支承；也可以前、中支承为主要支承，后支承为辅助 支承。 在三支承主轴部件中，采用前、中支承为主要支承较多。

3.3主轴部件结构设计 3.3主轴部件结构设计(二)推力轴承位置配置型式 两个方向的推力轴承都布置 在前支承外。 两个方向的推力轴承配置 在前支承的后侧。 在前支承处轴承较多，发热 两个方向的推力轴承都布置 大，温升高；但主轴受热后 这类配置方案可减少主轴 两个方向的推力轴承分别 在后支承处。 向后伸长，不影响轴向精度， 的悬伸量，并使主轴的热膨 布置在前后两个支承处。 精度高，对提高主轴部件刚 前支承处轴承较少，发热小， 胀向后；但前支承结构较复 主轴受热伸长后，影响主 度有利。 温升低；但是主轴受热后向 杂，温升也可能较高。 轴轴承的轴向间隙。为避免 前伸长，影响轴向精度。 用于轴向精度和刚度要求较 松动，可用弹簧消除间隙和 高的高精度机床或数控机床。 用于轴向精度要求不高的普 补偿热膨胀。 通精度机床，如立铣、多刀 常用于短主轴，如组合机 车床等。 床主轴。

3.3主轴部件结构设计 3.3主轴部件结构设计(三)主轴传动件位置的合理布置 传动件放在两个支承中间 靠近前支承处，受力情况较 传动件放在主轴前悬伸端， 好，用得最为普遍； 驱动主轴的传动轴位置 主要用于具有大转盘的机床， 的合理布置 如立式车床、镗床等，传动齿 轮直接安装在转盘上。 应尽可能将该驱动轴布 置在合适的位置，使驱动 传动件放在主轴的后悬伸端， 力引起的主轴变形可抵消 较多地用于带传动，为了更 一部分因切削力引起的主 换传动带方便，如磨床。 轴轴端精度敏感方向上的 位移。

3.3主轴部件结构设计 3.3主轴部件结构设计(四) (四)主轴主要结构参数的确定 一般

按机床类型、 主轴传递的功率 或最大加工直径， 选取D1。车床和 铣床后轴颈的直 径D2:(0.7~ 0.85)Dl。

很多机床的主轴是空心的，内孔直径与其用途有关。一般 主轴前端悬伸量d是指主轴前端面到前轴承径向反力 存在一个最佳跨距上L0。在该跨距时，因主轴弯曲变形和支承变 应保证d/D<0.7。 作用中点(或前径向支承中点)的距离。 形引起主轴前轴端的总位移量为最小。一般取L。=(2~3.5)d。 如车床主轴内孔用来通过棒料或安装送夹料机构；铣床主 由于前端悬伸量对主轴部件的刚度、抗振性的影响 1)L合理=(4—5)D1 轴内孔可通过拉杆来拉紧刀杆等等为不过多地削弱主轴的 很大，因此在满足结构要求的前提下，设计时应尽量 2)L合理=(3—5)a,用于悬伸长度较小时，如车床、铣床、外等。 刚度，卧式车床的主轴孔径d通常不小于主轴平均直径的55 缩短该悬伸量。 3)L合理=(1~2)a,用于悬伸长度较大时，如镗床、内圆磨床等。 %—60%;铣床主轴孔径d可比刀具拉杆直径大5—10mm。

3.3主轴部件结构设计 3.3主轴部件结构设计(五)主轴主轴一般为空心阶梯轴，前端径向尺寸大，中间径向尺寸逐渐减小， 尾部径向尺寸最小。主轴的前端型式取决于机床类型和安装夹具或 刀具的型式。主轴的形状和尺寸已经标准化，应遵照标准进行设计。 主轴的技术要求，应根据机床精度标准有关项目制定。应尽量做到 设计、工艺、检测的基准相统一。

3.4 主轴滚动轴承一.常用滚动轴承类型 主轴部件中最重要 的组件是轴承。 对主轴轴承的要求 是旋转精度高、刚 度高、承载能力强、 极限转速高、适应 变速范围大，摩擦 小、噪声低、抗振 性好、使用寿命长、 制造简单、使用维 护方便等

特点是无机械磨损，理论上 无速度限制；运转时无噪声， 温升低、能耗小；不需要润 滑，不污染环境，省掉一套 润滑系统和设备；能在超低 温和高温下正常工作，也可 用于真空、蒸汽腐蚀性环境。 适用于高速、超高速加工。

二.典型的主轴轴承配置型式 1.速度型 3.刚度速度型 主轴前后轴承都采用角接触球 前轴承采用三联角接触球轴承， 轴承(两联或三联)。 2.刚度型 后支承采用双列短圆柱滚子轴承。 当轴向切削分力较大时， 前支承采用双列短圆柱滚子 主轴的动力从后端传人后轴，承 可·选用接触角为25’的球轴承； 轴承承受径向载荷和60‘角接 要承受较大的传 …… 此处隐藏：2361字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……