《主轴组件设计》PPT课件

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1、主轴组件设计概述一、主轴组件功用及结构型式主轴部件：是由主轴、主轴轴承和安装在主轴上的传动件、密封件等组成。作用：支承并带动工件或刀具完成工件表面成形运动，传递运动和动力。结构型式：有卧式、立式和倾斜式的不同布置方式。二、主轴组件基本要求1.旋转精度机床在空载低速时，主轴前端安装刀具，夹具部位的径向跳动、端面跳动和轴向窜动。主轴的旋转轴线产生的跳动如图Δα端面跳动ΔαΔo轴向窜动ΔoΔr径向跳动Δr2.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

2、，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

3、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

4、低成本。第二节主轴传动件一、主轴传动件类型选择常用传动件有：齿轮、蜗轮、带轮和原动机等。1.齿轮在变转速、变载荷工作的情况下，一般普遍采用齿轮传动，它结构简单、紧凑，并能传递较大转矩。(1)粗加工时，齿轮轴向分力的方向应与切削力的方向相反。(2)精密、高速加工时，齿轮轴向分力的方向应与切削力的方向相同。2.蜗轮在低速、小功率且表面加工质量要求较高的场合一般采用蜗轮传动，它传动平稳、噪声小，但效率低，容易发热和磨损。3.带轮转速较高且表面加工质量要求较高的场合一般采用皮带传动，带轮结构简单，运转平稳，但传动带容易拉长和磨损，需要定期

5、调整及更换。4.原动机主轴转速很高时，可采用原动机直接传动主轴。它传动链最短，只传递转矩，可减小主轴的弯曲变形。二、主轴传动件布置1.主轴不承受传动力高精度或精密机床的主轴上，往往采用“卸荷式”传动件，只传递转矩而卸掉径向力。2.主轴尾端承受传动力将带轮装在主轴的外伸尾端上，使主轴承受传动力。3.主轴前端承受传动力将带轮装在主轴的前端上，主轴前端悬伸部分同时承受传动力Q和切削力F时，应使Q、F方向相反。4.主轴两支承间承受传动力为了减小主轴的弯曲变形和扭转变形，提高固有频率，应将传动齿轮布置在靠近前支承的位置上，两种情况如下：主轴

6、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

7、宜。材料的刚性取决于弹性模量E，钢的E值差别较小。常用中碳结构钢：优质结构钢，45。合金结构钢，40Cr,50Mn,65Mn.球墨铸铁也开始应用。（2）热处理方法：滑动轴承支承，前端定位表面，淬硬HRC50~55；低碳钢，渗碳淬火；合金可以化学处理。三、主轴的技术条件主轴的精度是根据机床的精度来提出技术要求，主轴的精度是：尺寸精度，形状精度，以及支承轴颈与壳心表面之间的位置精度和光洁度。支承轴颈为主轴基准，是工艺基准和测量基准，技术条件可以根据机床手册和同等精度机床主轴图纸上的条件确定。通用机床主轴端部的形状主轴的滚动支承主轴支承

8、是指主轴轴承、支承座及其他相关零件的组合体，其中核心元件是轴承。因此把采用滚动轴承的主轴支承称为主轴滚动支承；把采用滑动轴承的称为主轴滑动支承。主轴滚动支承的主要设计内容是：滚动轴承类型的选择，轴承的配置，轴承的精度及其选配，轴承的间隙调整，支承座