机床主要部件的设计

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1、第三章机床主要部件的设计第一节主轴组件设计一、主轴组件应满足的基本要求1、旋转精度2、静刚度3、动刚度4、温升与热变形5、精度保持性第一节主轴组件设计二、主轴滚动轴承优点：（1）足够的刚度、高旋转精度、变转速和变载荷下工作平稳；（2）质量稳定、成本低、经济性好；（3）容易润滑。缺点：（1）旋转中径向刚度变化大；（2）摩擦力大，阻尼小；（3）径向尺寸大1、轴承的特点二、主轴滚动轴承（续）2、主轴滚动轴承的类型选择（1）双列圆柱滚子轴承（2）双列推力角接触球轴承二、主轴滚动轴承（续）2、主轴滚动轴承的类型选择（3）角接触球轴承二、主轴滚动轴承（续）

2、2、主轴滚动轴承的类型选择角接触球轴承组合二、主轴滚动轴承（续）2、主轴滚动轴承的类型选择（4）双列圆锥滚子轴承二、主轴滚动轴承（续）3、轴承的精度选择应采用P2、P4、P5级和SP、UP级（1）切削力方向固定不变的主轴，旋转精度决定于轴承内圈径向跳动。（2）切削力方向随主轴旋转同步变化的主轴，旋转精度决定于外圈径向跳动。（3）前轴承的精度对主轴的影响较大，前轴承的精度应比后轴承高一级。（理论证明略）二、主轴滚动轴承（续）3、轴承的精度选择应采用P2、P4、P5级和SP、UP级（3）前轴承的精度对主轴的影响较大，前轴承的精度应比后轴承高一级二、

3、主轴滚动轴承（续）4、轴承刚度滚动轴承的刚度随载荷的增加而增大。线接触轴承的刚度可忽略预紧载荷；点接触轴承，计算刚度时应考虑预紧力。三、主轴1、结构及材质选择结构：空心阶梯轴材料：淬火钢或渗碳淬火钢，高频淬硬。2、技术要求(略)三、主轴2、技术要求四、主轴组件1、传动方式（1）带传动：结构简单，中心距调整方便，噪声低，平稳，适于高速。（V带、多楔带和同步带）（2）齿轮传动：传递大扭矩，结构紧凑，适合于变速传动。（3）电机直接驱动：异步电机+连轴器、变频调速电机、电主轴等形式。四、主轴组件2、传动件的布置（1）带轮通常安装在后支承的外侧（2）齿轮

4、位于两支承之间则尽量使大齿轮靠近前支承（3）齿轮位于后支承外侧（4）齿轮外增设辅助支承四、主轴组件3、主轴的轴向定位（1）前端定位：适于轴向精度和刚度高的高精度机床合数控机床；（2）后端定位：适于轴向精度不高的普通机床，卧车、立铣等；（3）两端定位：用于短主轴或轴向间隙变化不影响工作的机床，如钻床、组合机床等。五、主轴主要尺寸参数的确定（略）第二节支承件设计一、支承件应满足的基本要求1、足够的刚度和较高的固有频率2、良好的动态特性3、结构合理，形状稳定，热变形小4、排屑通畅，工艺性好，成本低二、支承件受力分析1、中小型机床：以切削力为主；2、精

5、密和高精度机床：以移动部件的重量和热应力为主；3、大型机床：工件重力、移动部件重力和切削力模型简化：1、梁或柱2、板3、箱体三、支承件结构设计截面形状选择1、空心薄壁大截面支承件刚度大；2、方截面抗弯强度高于圆截面，抗扭刚度低于圆截面；3、不封闭截面刚度远小于封闭截面刚度，抗扭刚度下降大。三、支承件结构设计截面形状选择四、提高支承件静刚度的措施1、隔板和加强筋四、提高支承件静刚度的措施2、开口后的刚度补偿3、提高接触刚度五、支承件的材料1、铸3、预应力钢筋混凝土2、钢材4、树脂混凝土六、提高支承件动刚度2、提高动刚度措施：（1）提高静刚度和固有

6、频率（2）增加阻尼1、机床的常见振动：（1）整机摇晃振动（2）结合面间的相对振动（3）零部件的本体振动六、提高支承件动刚度2、提高动刚度措施：（1）提高静刚度和固有频率（2）增加阻尼六、提高支承件动刚度2、提高动刚度措施：（1）提高静刚度和固有频率（2）增加阻尼第三节导轨设计一、导轨的功用和基本要求1、功用：支承并引导运动部件沿一定的轨迹运动。（1）按运动性质：主运动导轨：相对运动速度较高进给运动导轨：相对运动速度较低移置导轨：用于调整部件间相对位置，工作中无相对运动2、分类：（2）按摩擦性质：滑动导轨：相对运动速度较高,分静压滑动导轨和动压滑

7、动导轨；静压滑动导轨：多用于高精度机床的进给导轨；动压滑动轴承：适用于高速主运动导轨滚动导轨：相对运动速度较低2、分类（续）：2、分类（续）：（3）按受力状态：开式导轨：不能承受颠翻力矩，适用于大型机床的水平导轨；闭式导轨：可以承受较大的颠翻力矩。3、导轨应满足的基本要求（1）导向精度（2）精度保持性（3）刚度（4）低速运动平稳性（5）结构简单，工艺性好二、滑动导轨结构设计1、导轨的截面形状二、滑动导轨结构设计1、导轨的截面形状二、滑动导轨结构设计1、导轨的截面形状优点缺点应用双矩形导轨结构简单，易制造，刚度和承载能力大，安装和调整方便磨损后不

8、能自动应有间隙调整机构补偿普通精度机床、中型机床三角形和矩形导轨组合导向性好、制造方便、刚度高三角形导轨加工困难广泛用于常用机床的床身导轨燕尾形和矩形