机床主轴部件分析1

机床主轴部件分析主轴部件机床主轴部件是机床在加工时直接带动刀具或工件进行切削和表面成形运动的旋转轴。主轴部件包括主轴及与其直接有关的轴承、传动件和密封件等。主轴部件的静态、动态和热态特性直接影响加工质量，而转速又影响机床的生产率。机床主轴的结构形式很多，但在结构上都必须很好地解决工件和刀具在主轴上的定位和夹紧；主轴与轴承以及轴承与支承座孔的定位和装夹；主轴轴承的润滑与密封以及轴承间隙的调整等问题。CK7815型数控车床主轴部件结构该主轴工作转速范围为15-5000r/min。主轴9前端采用三个接触轴承12，通过前支承套14支套，由螺母11预紧。后端采用圆柱滚子轴承15支承径向间隙由螺母3和螺母7调整。螺母8和螺母10分别用来锁紧螺母7和螺母11，防止螺母7和11的回松。带轮2直接安装在主轴9上（不卸荷）。同步带轮1安装在主轴9后端支承与带轮之间，通过同步带和安装在主轴脉冲发生器4轴上的另一同步带轮相连，带动主轴脉冲发生器4和主轴同步运动。在主轴前端，安装有液压卡盘或其他夹具。1-同步带轮；2-带轮；3、7、8、10、11-螺母；4-主轴脉冲发生器；5-螺钉；6-支架；9-主轴；12-角接触轴承；13-前端盖；14-前支承套；15-圆柱滚子轴承

对主轴部件的基本要求一．旋转精度瞬时旋转中心线相对于理想旋转中心线在空间的位置偏离，就是主轴在旋转时的瞬时误差，这些瞬时误差的范围就是主轴的旋转精度。如图3-1所示。主轴的旋转误差可分成：①纯径向跳动；②纯轴向窜动；③纯角度摆动。实际是上面三者的综合反映。旋转精度的测试是在无载荷、手动或低速转动主轴的条件下进行的。但对于精密和高精度机床还应测量其运动精度。主轴的旋转精度取决于部件中各主要件如主轴、轴承等的制造精度和装配、调整精度；运动精度还取决于主轴的转速、轴承的设计和性能以及主轴部件的动态特性。二、静刚度主轴刚度是指主轴抵抗外力引起变形的能力。K＝F／Y（Y为在F方向上主轴所产生的变形）主轴的扭转刚度KT＝TL／θ主轴部件刚度不足，直接影响机床的加工精度，传动质量和工作的平稳性。如图3-3所示影响主轴部件刚度的主要因素是主轴的结构尺寸，轴承的类型、配置及预紧，传动件的布置方式以及主轴部件的制造与装配质量等。三、主轴部件的振动主轴部件在工作时有受迫振动和自激振动。主轴部件振动能力差，工作时容易发生振动，会影响工件的表面质量，限制机床的生产率；降低刀具的耐用度和主轴轴承的寿命，发出噪声等。影响抗振的主要因素是主轴部件的静刚度、阻尼特性和固有频率等。四、温升和热变形热变形会使主轴旋转轴线与机床其它部件间的位置发生变化，直接影响加工精度；有时也会使主轴弯曲，使传动齿轮和轴承的工作状态恶化，严重时甚至发生轴承抱轴现象。影响其的主要因素是轴承的类型和布置方式；轴承预紧力的大小；润滑方式和散热条件等。五、耐磨性是指其长期保持原始精度的能力，即精度的保持性。磨损后对精度有影响的部位首先是轴承，其次是安装夹具、刀具或工件的定位面和锥孔。为了提高耐磨性，要正确选择主轴和滑动轴承的材料及热处理方法，合理调整轴承的间隙，保证良好的润滑和可靠的密封。主轴部件的典型结构

类型：据所采用的轴承类型不同分：滚动轴承主轴部件滑动轴承主轴部件据工作时主轴部件的运动情况不同分：主轴近作旋转运动的（如车、磨床等）。主轴既作旋转运动又作轴向进给运动的（如钻、镗床）主轴既作旋转运动又作轴向调整运动的（如滚齿机等）主轴作既自转又公转的行星运动的（如行星内圆磨床）一．中等转速、较大载荷的装滚动轴承的主轴部件这类主轴的前支承可用双列向心短圆柱滚子轴承，也可用圆滚子轴承。1．MAZAK车床主轴部件见图3－4这种车床的支承结构简单、轴承数量少，刚度较大，预紧调隙方便，且主轴孔径达80mm，能通过较粗的棒料，主轴外径也相应加大，主轴刚度也较高。2．CY6140型车床主轴部件见图3－5这种轴承的配置形式具有最大的支承刚度，在齿轮上设置平衡块以达到动平衡，从而提高主轴部件的抗振性，另前支承两轴承的极限转速相近，故所能适应的极限转速较高。缺点是前支承结构复杂，装配不方便，轴承数量多发热量大，但主轴发热后可向后端自由伸长，不致影响加工精度。二．以轴向力为主的装滚动轴承的主轴部件如图3－6所示为摇臂钻床主轴部件三．高转速、轻载荷的装滚动轴承的主轴部件图3－7为内圆磨头的主轴部件这类主轴转速较高且常恒定不变，通常采用向心推力球轴承。四．高转速、轻载荷的动压滑动轴承主轴部件图3－19为M1432A型万能外圆磨床的主轴部件主轴轴承的选用对主轴部件的工作性能有很大的影响。它是根据所设计的主轴部件在旋转精度、刚度、承载能力以及转速等方面的要求来选择轴承的类型、组合以及配置型式。同时应考虑轴承的供应情况及经济性等因素。轴承的类型有滚动轴承和滑动轴承两大类。一．主轴常用的滚动轴承除使用圆锥滚子轴承、角接触球轴承、推力球轴承、圆柱滚子轴承、深沟球轴承和滚针轴承等一般轴承外，还有下述几种主轴滚动轴承：1．双列向心短圆柱滚子轴承有两类：图3-8a的3182100（常用）及图3-8b的43829002．角接触双向推力向心球轴承主轴滚动轴承及其配置型