主轴组件实用教案

1、第1页/共70页第一页，共71页。安装基面：例如(lr)普通车床主轴的内锥孔、短锥法兰面。第2页/共70页第二页，共71页。第3页/共70页第三页，共71页。 通用机床主轴组件的旋转(xunzhun)精度，我国有统一的标准，专用机床则应根据工件精度要求确定。第4页/共70页第四页，共71页。影响旋转(xunzhun)精度的因素（1）轴承精度和间隙(jin x)的影响。（2）主轴、支承座等零件中精度的影响。第5页/共70页第五页，共71页。2.刚度 主轴组件的刚度在外载荷作用(zuyng)下抵抗变形的能力。K=F/y (N/m)第6页/共70页第六页，共71页。主轴组件的刚度(n d)直接影响加

2、工精度。第7页/共70页第七页，共71页。 设计中应尽可能提高刚度(n d)，从布局、结构尺寸等方面综合考虑。第8页/共70页第八页，共71页。3.抗振性 主轴组件抵抗受迫振动和自激振动而保持平稳运转(ynzhun)的能力。 主轴振动将降低工件的表面质量。第9页/共70页第九页，共71页。受迫振动(shu p zhn dn)的干扰力： 主轴上旋转零件的偏心质量产生(chnshng)的离心力； 周期性变化的切削力。第10页/共70页第十页，共71页。自激振动(zhndng)： 金属切削加工时，由于机床工件刀具弹性系统振动(zhndng)对切削过程的反馈作用，刀具与工件之间发生的强烈的相对振动(z

3、hndng)。第11页/共70页第十一页，共71页。粗加工机床主要防止自激振动；精加工机床主要防止受迫振动(shu p zhn dn)；高速机床两种振动都要防止。第12页/共70页第十二页，共71页。4.温升和热变形(bin xng)热源主轴轴承、润滑油等。改进减轻摩擦、改善散热、改进润滑。 采用强制(qingzh)润滑，动压轴承等。5.精度保持性第13页/共70页第十三页，共71页。综上所述旋转精度无载、低速下的工作精度。刚度静态(jngti)工作精度。抗振性、热变形动态工作精度。第14页/共70页第十四页，共71页。第二节 主轴(zhzhu)组件的布局 设计一台机器或一个组件包括三方面的工

4、作(gngzu) 即：布局强度计算结构设计。第15页/共70页第十五页，共71页。一、两支承主轴轴承(zhuchng)的配置形式轴承(zhuchng)的选型、组合、布置。第16页/共70页第十六页，共71页。配置轴承的一般(ybn)原则1.适应刚度和承载能力的要求 承受径向载荷、刚度（大小） 滚柱轴承(zhuchng)、多个球轴承(zhuchng)、单个球轴承(zhuchng) 承受轴向载荷、刚度（大小） 推力球轴承(zhuchng)、滚锥轴承(zhuchng)、向心推力球轴承(zhuchng)。第17页/共70页第十七页，共71页。2.适应(shyng)转速的要求极限转速（高低） 径向(jn

5、 xin)：球轴承、滚柱轴承、滚锥轴承。 轴向：向心推力球轴承、推力球轴承、滚锥轴承。第18页/共70页第十八页，共71页。 同一(tngy)类型的轴承 规格精度极限转速 综上，选择轴承，应综合考虑承载能力和极限转速。第19页/共70页第十九页，共71页。3.适应加工(ji gng)精度的要求第20页/共70页第二十页，共71页。4.适应结构(jigu)的要求多个(du )球轴承 刚度承载径向尺寸第21页/共70页第二十一页，共71页。两轴的中心(zhngxn)距很小。第22页/共70页第二十二页，共71页。又如，设计(shj)静压轴承时，考虑与滚动轴承可互换。第23页/共70页第二十三页，共

6、71页。5.适应(shyng)经济性要求优先采用大批量生产的滚动轴承(zhuchng)；中速、大载荷情况下，用滚锥轴承(zhuchng)代替向心球轴承(zhuchng)和 推力轴承(zhuchng)；有时滚动、滑动轴承(zhuchng)结合使用。第24页/共70页第二十四页，共71页。二、三支承(zh chn)主轴组件三个支承中有一个是浮动（辅助）支承；浮动支承：轴承(zhuchng)的刚度最低， 轴承(zhuchng)的外圈与支承座孔的配合比主要支承松12级。第25页/共70页第二十五页，共71页。第26页/共70页第二十六页，共71页。第27页/共70页第二十七页，共71页。 应尽量少用三

7、支承(zh chn) 当主轴(zhzhu)两支承跨距超过合理跨距时，则应加大主轴(zhzhu)直径，提高前支承刚度，不得已再用三支承。第28页/共70页第二十八页，共71页。第三节 主 轴主轴的设计包括：结构(jigu)的确定；材料的选择；热处理方法的确定。第29页/共70页第二十九页，共71页。一、主轴(zhzhu)的结构 空心轴，阶梯轴，形状决定于其上安装的刀具、夹具、轴承、齿轮(chln)、密封等。第30页/共70页第三十页，共71页。 主轴的前端部：安装夹具或刀具已标准化，故通用(tngyng)机床主轴端部的形状和尺寸也已标准化第31页/共70页第三十一页，共71页。二、主轴(zhzh

8、u)的材料与热处理材料选择(xunz) 主要考虑刚度 考虑弹性模量E EE 刚性(n xn) 普通碳钢与合金钢的弹性模量E值基本一样，故优先选择价格便宜的中碳钢。第32页/共70页第三十二页，共71页。特殊(tsh)情况下采用合金钢有冲击 Mn钢轴向移动磨损较大 合金钢精密机床为了减少(jinsho)热处理变形 合金钢第33页/共70页第三十三页，共71页。热处理第34页/共70页第三十四页，共71页。第四节 主轴(zhzhu)的滚动轴承 主轴的旋转精度主要(zhyo)取决于轴承，其可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。第35页/共70页第三十五页，共71页。一、常用的主轴滚动轴承(gndngzhu

9、chng)的类型 除一般的滚柱、滚锥、滚针轴承、向心推力球、推力球轴承外，还有几种主轴(zhzhu)滚动轴承。第36页/共70页第三十六页，共71页。二、滚动轴承的间隙(jin x)调整和预紧作用：提高主轴(zhzhu)组件工作性能，提高轴承的使用寿命预紧力：2030%工作载荷第37页/共70页第三十七页，共71页。间隙调整(tiozhng)的原理 使轴承内、外圈产生相对(xingdu)位移，并保持在调整好的位置上。 调整的具体结构举例。第38页/共70页第三十八页，共71页。1.螺纹(luwn)调整法第39页/共70页第三十九页，共71页。调整(tiozhng)螺母的防松第40页/共70页第

10、四十页，共71页。第41页/共70页第四十一页，共71页。2.修磨隔套法第42页/共70页第四十二页，共71页。第43页/共70页第四十三页，共71页。第44页/共70页第四十四页，共71页。3.油压套筒式调隙结构(jigu)第45页/共70页第四十五页，共71页。三、滚动轴承的精度(jn d)与配合A B C D E (F) G高 低A、B 特高、超高精度，需要特殊订货。F 淘汰级，仅供机床修配用。G 常用于木工机床。C、D、E 常用于机床主轴(zhzhu)组件。第46页/共70页第四十六页，共71页。主轴前轴承(zhuchng)的精度通常比后轴承(zhuchng)精度高一级。aLaL1bL

11、a2若 a=b 则 12第47页/共70页第四十七页，共71页。第48页/共70页第四十八页，共71页。第49页/共70页第四十九页，共71页。第五节 主轴(zhzhu)滑动轴承 滑动轴承的优点： 存在油膜阻尼(zn)，故抗振性好，而且运转平稳性好。第50页/共70页第五十页，共71页。滑动轴承(hu dn zhu chn)的分类：液体滑动轴承(hu dn zhu chn)a)动压轴承b)静压轴承B. 气体滑动轴承(hu dn zhu chn) 多数为静压轴承。第51页/共70页第五十一页，共71页。一、液体(yt)动压滑动轴承产生压力油膜的条件：A 轴与轴承之间充满一定粘度的润滑油；B 轴与

12、轴承之间有锲形空间；C 主轴旋转(xunzhun)带动润滑油从间隙大处向小处流动，且vv临界第52页/共70页第五十二页，共71页。单油锲滑动轴承(hu dn zhu chn) 只产生一个(y )压力油锲，轴心位置稳定性差，主轴组件中不予采用。第53页/共70页第五十三页，共71页。多油锲滑动轴承(hu dn zhu chn)（三油锲、五油锲）1.短三瓦滑动轴承间隙 0.0050.015mm主轴轴心飘移量 0.001mm左右v临界4m/s只能单向(dn xin)旋转用于磨床主轴。第54页/共70页第五十四页，共71页。第55页/共70页第五十五页，共71页。2. 阿基米德( j m d)曲线多

13、油锲轴承整体式外锥内圆结构；用双偏心圆弧代替阿基米德曲线，形成锲形空间(kngjin)；用于高精度磨床。第56页/共70页第五十六页，共71页。动压轴承(zhuchng)的最大缺点： 低速时油膜形成不了，启动、停止过程中要发生干摩擦，而且转速改变时，油膜厚度改变致使(zhsh)轴心的位置改变。第57页/共70页第五十七页，共71页。二、液体(yt)静压轴承优点：1.油膜由压力油建立，与主轴的转向、转速无关，故具有良好的正反转与速度变化的适应性。2.承载能力强。只要提高(t go)油压，增大承载面积，就能提高(t go)轴承的承载能力。3.轴承的寿命长。纯液体摩擦。4.旋转精度高，油膜的刚度，可

14、以是动压轴承油膜的8倍。第58页/共70页第五十八页，共71页。缺点(qudin)：1.需要一套专门(zhunmn)的供油系统，油液的清洁度要求高。2.油液需要冷却，以免温升过高。3.对启动、停车及断电需要有专门(zhunmn)的保护装置。第59页/共70页第五十九页，共71页。静压轴承的工作(gngzu)原理第60页/共70页第六十页，共71页。pr=ps-pG p入 p出容积(rngj)式节流器 pG= p入- p出 pG Q Q流量第61页/共70页第六十一页，共71页。情况(qngkung)1：无外载时 RG1= RG4则 pr1 = pr4 主轴(zhzhu)浮于轴承的中心。第62页/共70页第六十二页，共71页。情况(qngkung)2：受载荷W时，轴颈向下偏移。 h3 Q pG3 由式pr=ps-pG 可知pr3同理 可知pr1当 pr3-pr1=W，主轴(zhzhu)处于新的平衡位置。第63页/共70页第六十三页，共71页。静压轴承(zhuchng)的应用：重型机床的主轴常采用静压轴承。精密机床多数(dush)采用动压轴承和滚动轴承。第64页/共70