机床主要部件设计

1、第1、3章机床主要部件设计，3.1主轴组件设计3.2支撑设计3.3轨道设计，2，主轴组件必须满足的基本要求，主轴组件，主轴滚动轴承，主轴，3.1主轴组件设计，提高主轴组件性能的几个茄子措施，3，静态刚度3，动态刚度4请参阅各种机床的精度检查标准。主轴支持轴颈圆柱、轴承内径、流道上的圆柱、同轴等。径向跳动、运转速度中的旋转精度取决于主轴转速、轴承设计和性能、润滑剂和主轴组件的平衡、影响因素：主轴、轴承、箱体孔等制造、装配和曹征精度。轴承支承端面，主轴肩等旋转轴的垂直度误差等。轴向跳动，5，3 . 1 . 1 . 1主轴组件必须满足的基本要求，影响因素：主轴自刚度和轴承刚度主轴自刚度：主轴转动惯量

2、(主轴的大小和形状)，前后支撑的距离，主轴前端的悬垂等轴承刚度：滚动轴承的模型，精度，数量，预紧力，配置西餐等。目前，对各种机械主轴组件的刚度还没有统一的标准。2、静态刚度、主轴组件在静态载荷下抵抗变形的能力、主轴前端生成单位变位弹性变形时变位方向上施加的力。6，3.1.1主轴组件必须满足的基本要求，主轴组件的动态刚度影响工件表面质量，刀具的耐久性和主轴轴承的寿命，噪声产生和工作环境。主轴组件的动态刚度是机床的重要性能指标。3，动态刚度，机器在额定载荷下切削时主轴组件抵抗变形的能力。动态刚度实际上是抵抗强迫振动和资格振动的能力。强迫振动：切削力等外部载荷引起的弹性位移的不断变化。自激振动：由内

3、部系统本身(例如主轴、工具、工件、导轨、支架等)形成的振动。影响因素：主轴组件的静态刚度、质量分布和阻尼(尤其是主轴前轴承的阻尼)。可以增加静态刚度，增加阻尼比，提高动态刚度。7，3.1.1主轴组件必须满足的基本要求，温度上升引起了热变形，主轴拉伸，轴承间隙变化主轴箱的热膨胀使主轴偏离了正确位置。前后轴承温度不同时，主轴也将倾斜。温度上升降低了润滑油的粘度。用脂肪润滑的话，如果温度太高，脂肪会融化掉。牙齿一切都会影响轴承的工作性能。4、温升和热变形，主轴部件温度升高，发生热变形。主轴轴承高速空转，室温20点，连续运行时允许温度升高等各种机床的温升限制：高精度机床810，精密机床(数字控制机)1

4、520，普通机床3040C。室温不等于20市值时，如下计算，8，长期保持原始制造精度的能力。3.1.1主轴组件必须满足的基本要求，主要磨损：容易磨损的部分是安装轴承和夹具工具或工件的部分，如锥孔、定心轴颈等。此外，还有移动主轴的工作表面，例如镗床主轴的外圆、坐标镗床和一些主轴套移动加工中心。如果主轴有滚动轴承，则支承的耐磨性由滚动轴承决定，如果使用滑动轴承，则轴颈耐磨性对保持精度有很大影响。为了提高耐磨性，一般机床的上述部位必须结实。5，精度的保持性，精度的保持性也称为耐磨性。9，1，选择轴承，3.1.2主轴滚动轴承，2，选择主轴滚动轴承，3，选择轴承精度，4，轴承刚度，10，3.1.2主轴滚

5、动(2)滚动轴承也可以在没有间隙或预先拧紧的条件下运行(恒定干涉)。(3)滚动轴承的摩擦系数小，有助于减少热量。(4)滚动轴承润滑容易，可以用脂肪做，充电一次的时候总要修理，这样才能改变脂肪。用油润滑的话，单位时间所需的油量也远低于滑动轴承。(5)滚动轴承在轴承厂生产，可以购买。1，选择轴承，常用轴承是滚动轴承。11，3.1.2主轴滚动轴承，滚动轴承的缺点是(1)滚动实体数量有限，旋转时滚动轴承的径向刚度发生了变化。这是振动的原因之一。(2)滚动轴承的阻尼较低。(3)滚动轴承的径向尺寸大于滑动轴承。通常，滚动轴承应尽可能多地使用。特别是大多数垂直主轴都是滚动轴承，可以使用脂肪润滑防止漏油。仅当

6、加工表面粗糙度值较小，并且主轴是水平机器(例如外圆和平面磨床、高精度车床等)时，才使用滑动轴承。主轴组件的振动耐受性主要取决于前轴承。因此，主轴前的支撑具有滑动轴承，后支撑和推力轴承具有滚动轴承。12，原因：主轴很粗，主轴轴承的直径很大。轴承的负载相对较轻。因此，通常轴承容量和疲劳寿命不是主轴轴承选择的主要指标。3.1.2主轴滚动轴承、机床主轴上常用的滚动轴承应根据刚度、精度和旋转速度选择：1、推力球轴承2、推力角接触球轴承3、圆锥滚子轴承4、角接触球轴承5、圆柱滚子轴承、2、主轴滚动轴承选择、主轴轴承选择。轴承刚度与轴承类型相关。线接触的滚子轴承比点接触的滚珠轴承刚度高，但在一定温度上升时允

7、许的速度低。轴承的极限速度与轴承滚动实体的形状有关。点接触的滚珠轴承比线接触的滚子轴承极限速度高。13，(1)双列圆柱滚子轴承，3.1.2主轴滚动轴承，图A的特点是内孔为1: 12的锥形孔与主轴的锥形轴颈匹配。沿轴向移动内环时，内环会膨胀，从而消除间隙或预压力。这种轴承只能承受径向载荷。图B和图A的区别：(1)图A的辊边在内环上开放，辊体、保持架与内环合为一，外环可以分离。图B相反：辊子块边在外环上开放，滚丝，保持架与外环融为一体，内部环可能会分离。内圈安装在主轴上后，可以细化辊，进一步提高精度。(2)图a很轻，图b很轻。相同的孔直径，图b的外径小于图a。前者是NN3000K系列，后者是NNU

8、4900K系列。后者很大，只有最小内径lOOmm。牙齿轴承常用于负载大、刚性要求高、中等转速高的地方。14、(2)双向推力角度接触球轴承、3.1.2主轴滚动轴承、轴承由左右内环1和5、外环3、左右滚珠2列和黑木启司2和4、间隔6组成。修剪隔板6的厚度，可以消除间隙和预紧。公称外径与具有相同直径的双列圆柱滚子轴承相同，但是外径公差区域位于零线以下，并且具有抽壳孔和间隙，因此不应用径向载荷，而是用于推力轴承。模型234400、接触角、15，3.1.2主轴滚动轴承、牙齿轴承可以承受径向载荷和轴向载荷。7000C系列：接触角为15，主要用于轴向载荷小、转速高的地方，如磨床主轴。7000AC系列：接触角

9、为25，主要用于轴向载荷大的地方，如车床和加工中心主轴。向内、向外圆轴向偏移，可以调整间距，实现预紧力。这种轴承常用在高速主轴上。可以使用多个组合来提高刚度和承载能力。(3)角接触球轴承，通用型号：7000C系列和7000AC系列。16、图A、B和C是三种茄子默认组合方法。图A是背靠背组合DB，图B是面对面组合DF，图C是趋势组合DT。牙齿三种茄子方法，两种轴承共用径向负载。图A和图B可以承受双向轴向载荷，图C只能沿一个方向承受轴向载荷，但载荷能力大，轴向刚度高。牙齿轴承还可以进行三组(图D)、四组配置等。3.1.2主轴滚动轴承，可以使用多个组合提高刚度和轴承容量。17，接触线与轴交点之间的距

10、离A B -反力矩的力臂。3.1.2主轴滚动轴承，如图所示，后斗袋组合(图A)的力臂AB比面对面(图B)长。运行时，轴承的外环包含在外壳内，因此热条件比内环好，内环的温度比外环高。因此，径向膨胀的结果增加了干扰。但是，在背靠背组配时，轴向膨胀会减少干扰。因此干扰的增加比面对面的少。由于以上两个茄子原因，主轴上的角接触球轴承必须是背靠背部件。18，(4)圆锥滚子轴承可以承受径向和轴向载荷，具有较高的轴承容量和刚度。但是，辊子的大端和内环块边之间存在滑动摩擦，热量高，允许的旋转速度低。为了解决牙齿问题，法国加梅特开发了中空滚轴圆锥滚子轴承，滚轴为中空，保持架为铝，整体加工填补了滚轴之间的间隙。大量

11、润滑油只能通过辊子的孔流动，并冷却辊子，从而降低轴承的热量。但是牙齿轴承必须用油润滑。这样很难在垂直主轴上使用。主轴轴承一般采用轻型系列、超轻系列、超轻系列。轴承号码的倒数第三个数字，分别表示为2、0、9。轴承“越轻，滚动体的直径就越小，但是滚动体的数量就越多。因此，基本额定、静态载荷减小，但刚度变化不大。3.1.2主轴滚动轴承，19，主轴轴承的实际负载比基本额定负载低。搬运能力一般都很充裕。因此，使用“轻”轴承对主轴组件的性能影响很小。轴承越“轻”，相同的内径、外径越小。相同的外径，内径越大。也就是说，具有相同主轴直径的壳孔的直径可以较小，但对主轴组件的性能影响很小。相同的薄壳孔直径可以使主

12、轴变粗，主轴刚度相应提高，主轴组件的整体刚度也提高。当然，轴承“越轻”的座位圈也越薄。轴承制造也变得困难。如果外壳孔和轴颈形状有错误，则很容易影响轴承。因此，对薄壳孔和轴颈精确度的要求也很高。3.1.2主轴滚动轴承，20，主轴轴承的精度必须使用P2，P4，P5和SP，UP等级。SP和UP级别的旋转精度分别对应于P4和P2，内部和外部圆的标注精度分别对应于P5和P4。轴承的工作精度主要是根据旋转精度确定的，箱体孔和主轴颈根据一定的间距和干涉要求进行调整，因此轴承内径和外径的公差即使稍宽，也不会影响工作精度，但可以降低成本。3.1.2主轴滚动轴承、汽车、铣削、磨床等切削力方向固定的主轴(例如汽车、

13、铣削、磨床等)的主轴径向旋转精度的最大影响是“轴承内圈径向圆跳动TIR”。切削力方向随着主轴旋转旋转而旋转的主轴(例如镗孔和镗孔及镗孔铣削中心主轴)是对主轴径向旋转精度影响最大的“轴承外圈径向圆跳动ter”。3，轴承精度的选择，21，推力轴承影响旋转精度(轴向跳动)的是“轴环流道底面厚度变化量ts”。角接触球轴承和圆锥滚子轴承可以承受径向载荷和轴向载荷。因此，除了TIR和ter外，还有影响轴精度的“轴承内圈端面流道的跳动tis”。轴承精度也相应地被选择。请参阅表1和表2。3.1.2主轴滚动轴承，22，3.1.2主轴滚动轴承，23，前后轴承精度对主轴旋转精度的影响不同。3.1.2主轴滚动轴承，图

14、b表示前轴承轴心有偏移，后轴承偏移为零的情况。主轴端轴反映的偏移为、图a表示后轴承有偏移，前轴承偏移为零。此时，这意味着前轴承的精度对主轴组件的影响很大，因此必须选择较高的前轴承精度。24，不同精度等级的机床，主轴轴承的精度，请参阅选择表。3.1.2主轴滚动轴承，25，3.1.2主轴滚动轴承，点接触球轴承变形，线接触滚子轴承变形前轴承到主轴前端的距离称为悬挑。悬垂量必须尽可能小。为了提高刚度，主轴的直径必须最大。为了便于组装，主轴总是做成楼梯状。还有主轴为空的机床，如车床、铣床、加工中心等主轴。孔用于通过杆、杠杆等。车床主轴希望孔径更大，以便通过厚杆或管材。孔的直径会影响主轴刚度。孔径不应超过

15、外径70，以免主轴的刚度受到太大影响。此处的刚度包括弯曲刚度和扭转刚度。增加孔直径的车床主轴不受牙齿限制。此时，D也增加了，因此即使dD大于07，刚度也可能高于未增加的主轴。27，主轴载荷相对不大，产生的应力通常比钢的强度极限小得多。因此，强度一般不是材料选择的依据。设定几何图形和标注后，主轴的刚性主要取决于材料的弹性系数。各种钢的弹性系数几乎没有差异。所以刚度也不是选择材料的依据。主轴的材料主要应根据耐磨性、热处理方法和热处理后的变形选择。普通机床的主轴，45号或60号优质中碳钢可以调节到220250HBS左右。在主轴头的锥形孔、中心轴颈或中心圆锥等部分，高频硬化到5055HRC。精密机床的

16、主轴希望淬火变形和淬火应力小，可以将40Cr或低碳合金钢20Cr、16MnCr5、12CrNi2A等渗碳凝固为HRC60。3.1.3主轴，2，材料和热处理，28，支持滑动轴承的高精度磨床砂轮主轴，镗床，坐标镗床，加工中心主轴，高耐磨性。这时可以用38CrMoAlA等氮化钢进行渗氮处理。表面硬度最高11001200HV(相当于6972HRC)。3.1.3主轴、29、主轴和壳体孔的直径公差和形状公差可参照表5制作。3.1.3主轴、主轴剩余技术条件应按照机械精度标准编制。3，主轴的技术要求，30，3.1.3主轴，31，图A是简化的主轴图，图B是计算示意图。在插图中，a和b分别是具有直径105mm和75mm的轴承的轴颈。1: 12圆锥面。轴承精度均为P5等级。c面和d面是带有卡托盘的定心短圆锥体和端面。3.1.3主轴，现在以车床主轴为例，说明技术要求开发原则。32，主要技术要求如下：1)轴颈A和B的圆度2)轴颈A、B面用油漆接触率70 3)轴颈A、B的径向圆附近的轴端0.005 300mm到0.010 4)短圆锥C跳到轴颈A、B的径向圆。牙齿中心线是测量标准。因此，首先必须保证日志a和b的圆度。如果轴颈剖面不是圆的，则没有稳定的中心点，也没有固定的中心线。2莫斯锥孔和A、B面的锥度通过使用标