第十章 主軸部件

1、 第一節(jié)第一節(jié) 對(duì)軸組件的基本要求對(duì)軸組件的基本要求 一、旋轉(zhuǎn)精度一、旋轉(zhuǎn)精度 機(jī)床在空載低速時(shí)，主軸前端安裝刀具，夾具部位的徑向跳動(dòng)、機(jī)床在空載低速時(shí)，主軸前端安裝刀具，夾具部位的徑向跳動(dòng)、 端面跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)。端面跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)。 主軸的旋轉(zhuǎn)軸線產(chǎn)生的跳動(dòng)如圖主軸的旋轉(zhuǎn)軸線產(chǎn)生的跳動(dòng)如圖 端面跳動(dòng) o 軸向竄動(dòng)o r 徑向跳動(dòng)r 二、剛度二、剛度 剛度：是指其在外界載荷的作用下抵抗變形的能力。通常以主軸前端產(chǎn)剛度：是指其在外界載荷的作用下抵抗變形的能力。通常以主軸前端產(chǎn) 生單位彈性變形時(shí)，在變形方向上所加的作用力的大小來(lái)表示，生單位彈性變形時(shí)，在變形方向上所加的作用力的大小來(lái)表示， 比值越

2、大，說(shuō)明剛度越好。如圖所示比值越大，說(shuō)明剛度越好。如圖所示 K= FK= F（牛（牛/ /微米）微米） 三、抗振性三、抗振性 抗振性：是指其抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)而保持平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)的能力。用主抗振性：是指其抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)而保持平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)的能力。用主 軸端部測(cè)得的最大振幅來(lái)衡量的。振幅越小，抗振性越好。軸端部測(cè)得的最大振幅來(lái)衡量的。振幅越小，抗振性越好。 受迫振動(dòng)：是由機(jī)床外部的振源或機(jī)床其他部件振動(dòng)及主軸部件本身所引受迫振動(dòng)：是由機(jī)床外部的振源或機(jī)床其他部件振動(dòng)及主軸部件本身所引 起的。起的。 自激振動(dòng)：是由切削過(guò)程引起的。自激振動(dòng)：是由切削過(guò)程引起的。 四、溫升和熱變形四、溫升和熱變形

3、 機(jī)床在工作時(shí)，各相對(duì)運(yùn)動(dòng)處的摩擦，攪油等耗損而發(fā)熱造成的溫差，機(jī)床在工作時(shí)，各相對(duì)運(yùn)動(dòng)處的摩擦，攪油等耗損而發(fā)熱造成的溫差， 使主軸部件在形狀和位置上產(chǎn)生畸變，稱為熱變形。使主軸部件在形狀和位置上產(chǎn)生畸變，稱為熱變形。 熱變形是用主軸運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間和因發(fā)熱而造成的各部分的位置上的變化熱變形是用主軸運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間和因發(fā)熱而造成的各部分的位置上的變化 來(lái)度量，也可用溫升近似的表達(dá)。來(lái)度量，也可用溫升近似的表達(dá)。 一般滑動(dòng)軸承的溫升一般滑動(dòng)軸承的溫升 ，工作溫度，工作溫度 一般滾動(dòng)軸承的溫升一般滾動(dòng)軸承的溫升 ，工作溫度，工作溫度 五、耐磨性五、耐磨性 耐磨性耐磨性又叫精度保持性：是主軸組件長(zhǎng)期的保持

4、其原始制造精度的能力，又叫精度保持性：是主軸組件長(zhǎng)期的保持其原始制造精度的能力， 所以相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件間都必須有一定的硬度，對(duì)所以相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件間都必須有一定的硬度，對(duì) 摩擦表面要進(jìn)行熱處理和化學(xué)處理。摩擦表面要進(jìn)行熱處理和化學(xué)處理。 綜合上述：綜合上述： 機(jī)床的工作精度機(jī)床的工作精度 - - 旋轉(zhuǎn)精度旋轉(zhuǎn)精度 靜態(tài)工作精度靜態(tài)工作精度 - - 剛度剛度 動(dòng)態(tài)工作精度動(dòng)態(tài)工作精度 - - 抗振性抗振性 精度保持性精度保持性 - - 耐磨性耐磨性 此外還有結(jié)構(gòu)上的要求：此外還有結(jié)構(gòu)上的要求： （1 1）主軸的定位可靠，軸向、徑向（在切削力和傳動(dòng)力作用下）。）主軸的定位可靠，軸向、徑向（在切削力和傳動(dòng)力

5、作用下）。 （2 2）主軸端部的結(jié)構(gòu)要保證工件或刀具的裝夾定位可靠及足夠的）主軸端部的結(jié)構(gòu)要保證工件或刀具的裝夾定位可靠及足夠的 定位精度。定位精度。 （3 3）保持長(zhǎng)期可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)，潤(rùn)滑與密封。）保持長(zhǎng)期可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)，潤(rùn)滑與密封。 （4 4）結(jié)構(gòu)工藝性好，好造、好裝、好拆、好修。并降低成本。）結(jié)構(gòu)工藝性好，好造、好裝、好拆、好修。并降低成本。 第二節(jié)第二節(jié) 主軸軸承的選擇和主軸的滾動(dòng)軸承主軸軸承的選擇和主軸的滾動(dòng)軸承 一一、主軸軸承的選擇、主軸軸承的選擇 軸承是主軸組件的重要組成部分，它的類型、軸承是主軸組件的重要組成部分，它的類型、 配置、精度、安裝、調(diào)整和潤(rùn)滑等都直接影響主配置、精度、安裝、

6、調(diào)整和潤(rùn)滑等都直接影響主 軸組件的工作性能，主軸的旋轉(zhuǎn)精度在很大程度軸組件的工作性能，主軸的旋轉(zhuǎn)精度在很大程度 上由其軸承決定，軸承的變形量約占主軸組件總上由其軸承決定，軸承的變形量約占主軸組件總 變形量的變形量的30-50%30-50%，軸承的發(fā)熱量占的比重也較大，軸承的發(fā)熱量占的比重也較大 ，故主軸軸承應(yīng)具有：，故主軸軸承應(yīng)具有：旋轉(zhuǎn)精度高、剛度大、承旋轉(zhuǎn)精度高、剛度大、承 載能力強(qiáng)、抗振性高、速度性能好、磨擦功耗小載能力強(qiáng)、抗振性高、速度性能好、磨擦功耗小 、噪音低和壽命長(zhǎng)。、噪音低和壽命長(zhǎng)。 主軸軸承可分滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承兩主軸軸承可分滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承兩 大類。使用中，應(yīng)根據(jù)主軸組件

7、工作性能大類。使用中，應(yīng)根據(jù)主軸組件工作性能 要求、制造條件和經(jīng)濟(jì)效果綜合考慮，合要求、制造條件和經(jīng)濟(jì)效果綜合考慮，合 理使用理使用。 二、主軸滾動(dòng)軸承的選擇二、主軸滾動(dòng)軸承的選擇 主軸滾動(dòng)軸承的型號(hào)，應(yīng)根據(jù)承載能力和轉(zhuǎn)主軸滾動(dòng)軸承的型號(hào)，應(yīng)根據(jù)承載能力和轉(zhuǎn) 速選擇。同樣尺寸的軸承，線接觸的滾動(dòng)軸承比速選擇。同樣尺寸的軸承，線接觸的滾動(dòng)軸承比 之點(diǎn)接觸的球軸承，承載能力和剛度都較高，但之點(diǎn)接觸的球軸承，承載能力和剛度都較高，但 極限轉(zhuǎn)速低。極限轉(zhuǎn)速低。 掌握一點(diǎn)：掌握一點(diǎn)：凡是能調(diào)整間隙的，都可以使精凡是能調(diào)整間隙的，都可以使精 度和剛度有所提高度和剛度有所提高. . 主軸的滾動(dòng)支承 主軸支承

8、是指主軸軸承、支承座及其他相關(guān)零件的組合體，其中核心元件主軸支承是指主軸軸承、支承座及其他相關(guān)零件的組合體，其中核心元件 是軸承。因此把采用滾動(dòng)軸承的主軸支承稱為主軸滾動(dòng)支承；把采用滑動(dòng)軸承是軸承。因此把采用滾動(dòng)軸承的主軸支承稱為主軸滾動(dòng)支承；把采用滑動(dòng)軸承 的稱為主軸滑動(dòng)支承。的稱為主軸滑動(dòng)支承。 主軸滾動(dòng)支承的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是：滾動(dòng)軸承類型的選擇，軸承的配置，軸主軸滾動(dòng)支承的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是：滾動(dòng)軸承類型的選擇，軸承的配置，軸 承的精度及其選配，軸承的間隙調(diào)整，支承座的結(jié)構(gòu)，軸承的配合及其配合零承的精度及其選配，軸承的間隙調(diào)整，支承座的結(jié)構(gòu)，軸承的配合及其配合零 件的精度，軸承的潤(rùn)滑與密封等。

9、件的精度，軸承的潤(rùn)滑與密封等。 主軸滾動(dòng)軸承類型選擇主軸滾動(dòng)軸承類型選擇 主軸較粗，主軸軸承的直徑較大。相對(duì)地說(shuō)，軸承的負(fù)載較輕。因此，一般主軸較粗，主軸軸承的直徑較大。相對(duì)地說(shuō)，軸承的負(fù)載較輕。因此，一般 情況下，承載能力和疲勞壽命不是選擇主軸軸承的主要指標(biāo)。情況下，承載能力和疲勞壽命不是選擇主軸軸承的主要指標(biāo)。主軸軸承，應(yīng)根主軸軸承，應(yīng)根 據(jù)精度、剛度和轉(zhuǎn)速選擇。據(jù)精度、剛度和轉(zhuǎn)速選擇。 1.圓錐孔雙列圓柱滾子軸承 這種軸承具有徑向尺寸較小、這種軸承具有徑向尺寸較小、 制造精度較高、承載能力較大、制造精度較高、承載能力較大、 靜剛度好以及允許的轉(zhuǎn)速高等優(yōu)靜剛度好以及允許的轉(zhuǎn)速高等優(yōu) 點(diǎn)，并

10、能夠調(diào)整軸承的徑向間隙，點(diǎn)，并能夠調(diào)整軸承的徑向間隙， 因此在機(jī)床主軸組件上得到廣泛應(yīng)用。因此在機(jī)床主軸組件上得到廣泛應(yīng)用。 2 .60接觸角雙向推力向心球軸承 這種軸承的優(yōu)點(diǎn)是制造精度高，這種軸承的優(yōu)點(diǎn)是制造精度高， 允許轉(zhuǎn)速高，溫升較低，抗振性高允許轉(zhuǎn)速高，溫升較低，抗振性高 于推力球軸承于推力球軸承8000型，裝配調(diào)整簡(jiǎn)型，裝配調(diào)整簡(jiǎn) 單，精度穩(wěn)定可靠。與雙列圓柱滾單，精度穩(wěn)定可靠。與雙列圓柱滾 子軸承相配套，用于承受軸向載荷。子軸承相配套，用于承受軸向載荷。 3.單列圓錐滾子軸承 普通單列圓錐滾子軸承（普通單列圓錐滾子軸承（70007000型），能同時(shí)承受徑向和軸向載荷，承載型），能同

11、時(shí)承受徑向和軸向載荷，承載 能力和剛度較高，價(jià)格便宜，支承簡(jiǎn)單，間隙調(diào)整方便?？捎糜谥兴佟⒅休d、能力和剛度較高，價(jià)格便宜，支承簡(jiǎn)單，間隙調(diào)整方便。可用于中速、中載、 一般精度的主軸組件。一般精度的主軸組件。 4.雙列圓錐滾子軸承 通雙列圓錐滾子軸承（通雙列圓錐滾子軸承（26971002697100型）能夠同時(shí)承受徑向載荷和雙向軸向載型）能夠同時(shí)承受徑向載荷和雙向軸向載 荷，承載能力、剛度及抗振能力較高，適用于中速、徑向載荷大，軸向載荷荷，承載能力、剛度及抗振能力較高，適用于中速、徑向載荷大，軸向載荷 中等、一般精度的機(jī)床主軸組件。中等、一般精度的機(jī)床主軸組件。 此外，角接觸球軸承、單向推力球軸

12、承、滾針軸承及滾錐軸承等，可根此外，角接觸球軸承、單向推力球軸承、滾針軸承及滾錐軸承等，可根 據(jù)結(jié)構(gòu)選取。據(jù)結(jié)構(gòu)選取。 主軸滾動(dòng)軸承可按下列原則選擇：主軸滾動(dòng)軸承可按下列原則選擇： 中等轉(zhuǎn)速，較大載荷，要求剛度較高時(shí)，可中等轉(zhuǎn)速，較大載荷，要求剛度較高時(shí)，可 用線接觸的軸承；用線接觸的軸承； 雙列向心短圓柱滾子軸承允許的轉(zhuǎn)速更高一雙列向心短圓柱滾子軸承允許的轉(zhuǎn)速更高一 些，使用時(shí)最好配以些，使用時(shí)最好配以6060度角接觸雙向推動(dòng)向心度角接觸雙向推動(dòng)向心 球軸承；球軸承； 高速時(shí)可用向心推力球軸承，載荷加大時(shí)，高速時(shí)可用向心推力球軸承，載荷加大時(shí)， 可用兩個(gè)以上的軸承以軸向力為主。要求精度可用兩

13、個(gè)以上的軸承以軸向力為主。要求精度 不太高的主軸，可用單列向心球軸承，配推力不太高的主軸，可用單列向心球軸承，配推力 軸承。軸承。 徑向尺寸受到限制時(shí)，可用滾針軸承；徑向尺寸受到限制時(shí)，可用滾針軸承； 主軸軸承常用輕系列、特輕系列和超輕系列主軸軸承常用輕系列、特輕系列和超輕系列 ，以特輕系列為主，軸承越，以特輕系列為主，軸承越“輕輕”滾動(dòng)體的直徑滾動(dòng)體的直徑 越小，但滾動(dòng)體的數(shù)量越多，雖然基本額定動(dòng)靜越小，但滾動(dòng)體的數(shù)量越多，雖然基本額定動(dòng)靜 載荷遞減，但剛度變化卻不大，主軸軸承的實(shí)際載荷遞減，但剛度變化卻不大，主軸軸承的實(shí)際 載荷，相對(duì)于其基本額定載荷，是較低的。承載載荷，相對(duì)于其基本額定載

14、荷，是較低的。承載 能力通常都有富余。能力通常都有富余。( P183)( P183) 三、主軸滾動(dòng)軸承的精度三、主軸滾動(dòng)軸承的精度 主軸軸承精度應(yīng)采用主軸軸承精度應(yīng)采用P2 P2 、P4 P4 、P5P5級(jí)，級(jí)， 前后軸承的精度對(duì)主軸旋轉(zhuǎn)精度的影響是不前后軸承的精度對(duì)主軸旋轉(zhuǎn)精度的影響是不 同的。同的。 由于軸承的工作精度主要決定于旋轉(zhuǎn)精由于軸承的工作精度主要決定于旋轉(zhuǎn)精 度，殼體孔和主軸徑是根據(jù)一定的間隙和過(guò)度，殼體孔和主軸徑是根據(jù)一定的間隙和過(guò) 盈要求配作的，因此，內(nèi)外圈的尺寸精度即盈要求配作的，因此，內(nèi)外圈的尺寸精度即 使較低，也不影響工作，但可以降低成本使較低，也不影響工作，但可以降低

15、成本 前軸承的精度對(duì)主軸精度影響大一些，前軸承的精度對(duì)主軸精度影響大一些， 因此前軸承的精度應(yīng)選高一些。因此前軸承的精度應(yīng)選高一些。 軸承的精度不僅影響主軸組件的回轉(zhuǎn)精軸承的精度不僅影響主軸組件的回轉(zhuǎn)精 度，而且精度越高，各滾動(dòng)體受力越均勻，度，而且精度越高，各滾動(dòng)體受力越均勻， 有利于提高剛度，提高抗振性、減少磨損和有利于提高剛度，提高抗振性、減少磨損和 提高壽命。提高壽命。 四、主軸滾動(dòng)軸承的壽命四、主軸滾動(dòng)軸承的壽命 （1 1）表層疲勞發(fā)生點(diǎn)蝕）表層疲勞發(fā)生點(diǎn)蝕 ：重載和高速主：重載和高速主 軸軸 （2 2）因磨損降低精度）因磨損降低精度 當(dāng)軸承精度因磨損而降低時(shí)，我們認(rèn)為它當(dāng)軸承精度因

16、磨損而降低時(shí)，我們認(rèn)為它 失效。失效。 決定主軸滾動(dòng)軸承壽命的是精度，失決定主軸滾動(dòng)軸承壽命的是精度，失 效原因是磨損。效原因是磨損。 什么是什么是極限轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速？廣義上講，普通精度級(jí)軸？廣義上講，普通精度級(jí)軸 承，在輕負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到規(guī)定穩(wěn)定溫度時(shí)的承，在輕負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到規(guī)定穩(wěn)定溫度時(shí)的 轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速。 五、滾動(dòng)軸承的剛度五、滾動(dòng)軸承的剛度 孔徑增大會(huì)削弱主軸剛度，主軸端部的剛孔徑增大會(huì)削弱主軸剛度，主軸端部的剛 度與截面慣性矩成正比。度與截面慣性矩成正比。 當(dāng)當(dāng)d d/ /D D0 00.50.5時(shí)，時(shí)，K Kd d/K0.94/K0.94，空心主軸的，空心主軸的 剛度降低較小。剛度降低

17、較小。 當(dāng)當(dāng)d d/ /D D0 0=0.7=0.7時(shí)，時(shí)，K Kd d/K =0.76/K =0.76，空心主軸的，空心主軸的 剛度降低了剛度降低了2424。 一般應(yīng)取一般應(yīng)取d d/ /D D0 00.70.7。 第三節(jié)第三節(jié) 主軸主軸 一、主軸構(gòu)造一、主軸構(gòu)造 主軸的結(jié)構(gòu)主要決定于主軸上所安裝的刀具主軸的結(jié)構(gòu)主要決定于主軸上所安裝的刀具 、夾具、傳動(dòng)件、軸承和密封裝置等的類型、數(shù)、夾具、傳動(dòng)件、軸承和密封裝置等的類型、數(shù) 目、位置和安裝定位方法。目、位置和安裝定位方法。 為了滿足剛度要求和能得到足夠的止推面以為了滿足剛度要求和能得到足夠的止推面以 及便于裝配，常把主軸設(shè)計(jì)成階梯軸，即軸徑

18、從及便于裝配，常把主軸設(shè)計(jì)成階梯軸，即軸徑從 前軸徑起向后遞減，主軸是實(shí)心還是空心的，主前軸徑起向后遞減，主軸是實(shí)心還是空心的，主 要取決于機(jī)床類型。要取決于機(jī)床類型。 主軸端部系指主軸前端，它的形狀決定于主軸端部系指主軸前端，它的形狀決定于 機(jī)床的類型、安裝夾具或刀具的形式。機(jī)床的類型、安裝夾具或刀具的形式。 保證：夾具或刀具安裝可靠，定位準(zhǔn)確，保證：夾具或刀具安裝可靠，定位準(zhǔn)確， 裝卸方便和能傳遞一定的扭矩。裝卸方便和能傳遞一定的扭矩。 由于夾具和刀具都已標(biāo)準(zhǔn)化，因此通用機(jī)由于夾具和刀具都已標(biāo)準(zhǔn)化，因此通用機(jī) 床主軸端的形狀和尺寸也已標(biāo)準(zhǔn)化。設(shè)計(jì)時(shí)具床主軸端的形狀和尺寸也已標(biāo)準(zhǔn)化。設(shè)計(jì)時(shí)具

19、 體尺寸可參考機(jī)床制造標(biāo)準(zhǔn)，中孔對(duì)主軸剛度體尺寸可參考機(jī)床制造標(biāo)準(zhǔn)，中孔對(duì)主軸剛度 是有影響的。是有影響的。 J空 空=1/64 (D4平 平-d4) J實(shí) 實(shí)=1/64 D4平 平 J空 空/J實(shí)實(shí)=1-(d/D平平)4 當(dāng)當(dāng)d/D0.5時(shí)時(shí) J空 空/J實(shí)實(shí) 0.9 對(duì)剛度影響不大對(duì)剛度影響不大; 當(dāng)當(dāng)d/Dd/D0.70.7時(shí)，則影響大時(shí)，則影響大. . 為了不致使主軸的剛度受太大的影響，孔徑為了不致使主軸的剛度受太大的影響，孔徑 不應(yīng)超過(guò)外徑不應(yīng)超過(guò)外徑70%70%。如超，慣性矩將下降。如超，慣性矩將下降24%24%。這。這 里的剛度包括抗彎和抗扭剛度，要說(shuō)明的是加大里的剛度包括抗彎和

20、抗扭剛度，要說(shuō)明的是加大 孔徑的車床主軸不受此限，因這時(shí)孔徑的車床主軸不受此限，因這時(shí)D D也加大了。也加大了。 二、材料和熱處理二、材料和熱處理 主軸材料主要根據(jù)載荷特點(diǎn)、耐磨性和熱主軸材料主要根據(jù)載荷特點(diǎn)、耐磨性和熱 處理、變形大小等因素決定。處理、變形大小等因素決定。 因?yàn)椋阂驗(yàn)椋褐鬏S的載荷相對(duì)來(lái)說(shuō)不大，引起的應(yīng)主軸的載荷相對(duì)來(lái)說(shuō)不大，引起的應(yīng) 力通常小于鋼的強(qiáng)度極限，因此強(qiáng)度不是選材的力通常小于鋼的強(qiáng)度極限，因此強(qiáng)度不是選材的 依據(jù)。依據(jù)。 主軸的剛度與材料的彈性模量主軸的剛度與材料的彈性模量E E值有關(guān)，鋼值有關(guān)，鋼 的的E E值較大，所以主軸材料首選鋼。值較大，所以主軸材料首選鋼。

21、值的注意的值的注意的 是是：鋼的彈性模量：鋼的彈性模量E E的數(shù)值與鋼的種類和熱處理的數(shù)值與鋼的種類和熱處理 方式無(wú)關(guān)，即無(wú)論是普通鋼還是合金鋼，其彈性方式無(wú)關(guān)，即無(wú)論是普通鋼還是合金鋼，其彈性 模量模量E E基本相同，因此在選擇鋼材時(shí)首先選用價(jià)基本相同，因此在選擇鋼材時(shí)首先選用價(jià) 格便宜的中碳鋼（格便宜的中碳鋼（45#45#），只有在載荷特別重和），只有在載荷特別重和 有較大沖擊時(shí)，或者精密機(jī)床主軸需要減少熱處有較大沖擊時(shí)，或者精密機(jī)床主軸需要減少熱處 理變形時(shí)，或者軸向移動(dòng)的主軸需要保證其耐磨理變形時(shí)，或者軸向移動(dòng)的主軸需要保證其耐磨 性時(shí)，才考慮用合金鋼性時(shí)，才考慮用合金鋼。 目前，由于

22、球墨鑄鐵具有高強(qiáng)度、耐磨、吸振、目前，由于球墨鑄鐵具有高強(qiáng)度、耐磨、吸振、 工藝性好，成本低以及簡(jiǎn)化主軸深孔加工等優(yōu)點(diǎn)，工藝性好，成本低以及簡(jiǎn)化主軸深孔加工等優(yōu)點(diǎn)， 開始應(yīng)用于主軸上，如有些國(guó)產(chǎn)銑床的主軸材料開始應(yīng)用于主軸上，如有些國(guó)產(chǎn)銑床的主軸材料 已改用球墨鑄鐵。已改用球墨鑄鐵。 當(dāng)主軸軸承采用滾動(dòng)軸承時(shí)，軸徑可不淬硬，當(dāng)主軸軸承采用滾動(dòng)軸承時(shí)，軸徑可不淬硬， 但為了提高接觸剛度，防止敲碰損傷軸徑的配合但為了提高接觸剛度，防止敲碰損傷軸徑的配合 表面，不少表面，不少45#45#（C6150C6150，X62WX62W，C6140C6140）等軸徑仍）等軸徑仍 用高頻淬火（用高頻淬火（HRC

23、48-54HRC48-54）。）。 當(dāng)采用滑動(dòng)軸承時(shí)，為了減少磨損，軸當(dāng)采用滑動(dòng)軸承時(shí)，為了減少磨損，軸 徑必須有很高的硬度。徑必須有很高的硬度。45#45#的主軸通常在滑的主軸通常在滑 動(dòng)軸徑處進(jìn)行高頻淬火。對(duì)大直徑（動(dòng)軸徑處進(jìn)行高頻淬火。對(duì)大直徑（350-350- 400400）可用火焰淬火來(lái)提高其表面硬度。）可用火焰淬火來(lái)提高其表面硬度。 對(duì)受較大沖擊的主軸可用對(duì)受較大沖擊的主軸可用15#15#鋼或鋼或30#30#鋼，并鋼，并 在滑動(dòng)軸頸表面滲碳，淬火及回火。在滑動(dòng)軸頸表面滲碳，淬火及回火。 10.4.3 10.4.3 主軸的技術(shù)要求（主軸的技術(shù)要求（P189P189） 第四節(jié)第四節(jié) 主

24、軸組件主軸組件 一、車、鏜、銑、加工中心類機(jī)床主軸組件一、車、鏜、銑、加工中心類機(jī)床主軸組件 角接觸球軸承主軸組件 雙列圓柱滾子軸承主軸組件 主軸單元 圓錐滾子軸承主軸組件 自動(dòng)換刀自動(dòng)鏜銑床主軸組件 主軸組件的典型結(jié)構(gòu)主軸組件的典型結(jié)構(gòu) 角接觸球軸承主軸組件 主軸最高轉(zhuǎn)速為5000rmin，前支承類型及預(yù)緊，后軸 承類型及預(yù)緊等。 主軸組件的典型結(jié)構(gòu)主軸組件的典型結(jié)構(gòu) 雙列圓柱滾子軸承主軸組件-1 CA6140型車床主軸組件改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)，注意前后支承類 型及結(jié)構(gòu)。 主軸組件的典型結(jié)構(gòu)主軸組件的典型結(jié)構(gòu) 雙列圓柱滾子軸承主軸組件-2 書10-8，注意前后支承類型及結(jié)構(gòu)。 圓錐滾子軸承主軸組件

25、書10-9，注意前后支承類型及結(jié)構(gòu)。 主軸單元 書10-10，注意前后支承類型及結(jié)構(gòu)。 主軸組件的典型結(jié)構(gòu)主軸組件的典型結(jié)構(gòu) GAMET型圓錐滾子主軸組件 主軸組件的典型結(jié)構(gòu)主軸組件的典型結(jié)構(gòu) 自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床主軸組件 主軸組件的典型結(jié)構(gòu)主軸組件的典型結(jié)構(gòu) 總結(jié)一般采用滾動(dòng)軸承 1、要求剛度較高速度不是很高時(shí)，常選用三支承結(jié)構(gòu) 或者是采用線接觸滾動(dòng)軸承。 2、要求速度較高剛度不是很高時(shí)，常選用兩支承結(jié)構(gòu) 或者是采用點(diǎn)接觸滾動(dòng)軸承。 3、應(yīng)用三支承結(jié)構(gòu)時(shí)要尤其注意殼體孔的加工工藝和 軸承的預(yù)緊問(wèn)題。（三個(gè)可行） 主軸組件的典型結(jié)構(gòu)主軸組件的典型結(jié)構(gòu) 二、磨床類主軸組件二、磨床類主軸組件 見圖1

26、0-11 1、這種主軸組件是一個(gè)獨(dú)立的單元，由專門工廠制造 2、主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)(P13kW)經(jīng)平帶輸入主軸 左端平帶輪，主軸的右端裝砂輪桿。主軸兩端載荷都 較大，故前后支承都配置兩個(gè)同向角接觸球軸承。若 載荷較小時(shí)，兩端支承各裝一個(gè)軸承，由于磨削時(shí)軸 向載荷為左右對(duì)稱而且又不大，故軸承采用背靠背組 配也是對(duì)稱方式，其接觸角=15 主軸組件的典型結(jié)構(gòu)主軸組件的典型結(jié)構(gòu) 三、鉆床類主軸組件三、鉆床類主軸組件 特點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)的同時(shí)有軸向進(jìn)給 1、主軸1的旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)由其尾部的 花鍵傳入，主軸由軸承3和8支承 在套筒5內(nèi)旋轉(zhuǎn)； 2、轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪6，使套筒(右側(cè)面為 齒條)連同主軸作軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； 3、力的承

27、擔(dān)和軸承的選擇。 第五節(jié)第五節(jié) 提高主軸組件性能的一些措施提高主軸組件性能的一些措施 一一. . 提高精度提高精度: :采用選配法采用選配法 二二. . 控制溫升、提高轉(zhuǎn)速、減少熱變形控制溫升、提高轉(zhuǎn)速、減少熱變形 三三. . 改善動(dòng)態(tài)特性改善動(dòng)態(tài)特性 使主軸組件的固有頻率避開激振頻率使主軸組件的固有頻率避開激振頻率 加大前支承的的阻尼加大前支承的的阻尼 采用三支承采用三支承 采用消振裝置采用消振裝置 第六節(jié) 主軸的滑動(dòng)軸承 機(jī)床主軸組件采用的滑動(dòng)軸承，根據(jù)其流體介質(zhì)的不同，可分為液體滑動(dòng)機(jī)床主軸組件采用的滑動(dòng)軸承，根據(jù)其流體介質(zhì)的不同，可分為液體滑動(dòng) 軸承和氣體滑動(dòng)軸承。液體滑動(dòng)軸承按其油膜

28、壓力的形成方式，又可分為液體軸承和氣體滑動(dòng)軸承。液體滑動(dòng)軸承按其油膜壓力的形成方式，又可分為液體 動(dòng)壓滑動(dòng)軸承和液體靜壓滑動(dòng)軸承。動(dòng)壓滑動(dòng)軸承和液體靜壓滑動(dòng)軸承。 一、主軸液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承一、主軸液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承 機(jī)床主軸動(dòng)壓軸承與一般動(dòng)壓軸承不盡相同，對(duì)主軸的旋轉(zhuǎn)精度和油膜剛機(jī)床主軸動(dòng)壓軸承與一般動(dòng)壓軸承不盡相同，對(duì)主軸的旋轉(zhuǎn)精度和油膜剛 度有著更高的要求。度有著更高的要求。 1.幾種常用的主軸多油楔滑動(dòng)軸承 1）成形多油楔軸承 這種成形多油楔軸承的油囊加工比較困難，但軸承工作時(shí)的尺寸精度、接這種成形多油楔軸承的油囊加工比較困難，但軸承工作時(shí)的尺寸精度、接 觸狀況及油楔參數(shù)等較為穩(wěn)定；拆裝后

29、的變化小，維修較方便，因此可用于高觸狀況及油楔參數(shù)等較為穩(wěn)定；拆裝后的變化小，維修較方便，因此可用于高 精度磨床。精度磨床。 對(duì)于動(dòng)壓滑動(dòng)軸承，入口間隙對(duì)于動(dòng)壓滑動(dòng)軸承，入口間隙h h1 1與出口間隙與出口間隙h h2 2所形成的油楔角大小，對(duì)其所形成的油楔角大小，對(duì)其 承載能力有很大影響。根據(jù)最佳間隙比可得入口間隙為承載能力有很大影響。根據(jù)最佳間隙比可得入口間隙為h h1 1=2.2=2.2h h2 2=0.033mm=0.033mm。油。油 囊最有利深度囊最有利深度h h= =h h1 1/ /2=0.018mm2=0.018mm。 2）活動(dòng)多油楔軸承 這種軸承是由三個(gè)或五個(gè)瓦塊所組成這種

30、軸承是由三個(gè)或五個(gè)瓦塊所組成。如圖示三瓦式活動(dòng)多油楔軸承，三個(gè)短。如圖示三瓦式活動(dòng)多油楔軸承，三個(gè)短 瓦瓦4 4各由一個(gè)球頭螺釘所支承。各由一個(gè)球頭螺釘所支承。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造和維修方便，軸瓦與箱體孔不接觸，故對(duì)箱體孔加優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造和維修方便，軸瓦與箱體孔不接觸，故對(duì)箱體孔加 工無(wú)特殊要求工無(wú)特殊要求。 缺點(diǎn)：軸瓦僅靠螺釘?shù)那蛐晤^支承，雖然要求其接觸面不少于缺點(diǎn)：軸瓦僅靠螺釘?shù)那蛐晤^支承，雖然要求其接觸面不少于8080（配對(duì)（配對(duì) 研磨），但接觸剛度仍比油膜剛度低得多，故使軸承的綜合剛度下降。研磨），但接觸剛度仍比油膜剛度低得多，故使軸承的綜合剛度下降。 這種軸承廣泛應(yīng)用于各種外

31、圓磨床和臥軸平面磨床上。這種軸承廣泛應(yīng)用于各種外圓磨床和臥軸平面磨床上。 二、主軸液體靜壓滑動(dòng)軸承二、主軸液體靜壓滑動(dòng)軸承 是利用軸承各個(gè)油腔中的靜壓力和節(jié)流器的調(diào)壓作用，而把軸頸推向軸承是利用軸承各個(gè)油腔中的靜壓力和節(jié)流器的調(diào)壓作用，而把軸頸推向軸承 中央位置的。中央位置的。 在靜壓軸承常用的定壓供油系統(tǒng)（向各個(gè)油腔的供油壓在靜壓軸承常用的定壓供油系統(tǒng)（向各個(gè)油腔的供油壓p ps s為一定）中，每為一定）中，每 個(gè)油腔之前必須串聯(lián)一個(gè)起調(diào)壓作用的節(jié)流器，否則軸承就會(huì)失去承載能力。個(gè)油腔之前必須串聯(lián)一個(gè)起調(diào)壓作用的節(jié)流器，否則軸承就會(huì)失去承載能力。 其調(diào)壓作用是指當(dāng)主軸受載偏移后，能使軸承在載

32、荷方向上的兩個(gè)油腔產(chǎn)生壓其調(diào)壓作用是指當(dāng)主軸受載偏移后，能使軸承在載荷方向上的兩個(gè)油腔產(chǎn)生壓 力差以支承載荷，從而使靜壓軸承在液體摩擦狀態(tài)下具有承載能力。力差以支承載荷，從而使靜壓軸承在液體摩擦狀態(tài)下具有承載能力。 第七節(jié)第七節(jié) 主軸組件的驗(yàn)算主軸組件的驗(yàn)算 設(shè)計(jì)和計(jì)算可按下列步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算可按下列步驟進(jìn)行: : （1 1）根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，初選主軸直徑）根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，初選主軸直徑 （2 2）選擇主軸的跨距）選擇主軸的跨距 （3 3）根據(jù)構(gòu)造要求，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正）根據(jù)構(gòu)造要求，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正 （4 4）驗(yàn)算）驗(yàn)算 （5 5）根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改）根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改 一、主軸直

33、徑的初選一、主軸直徑的初選 車床和銑床車床和銑床 : : d d2 2( (后軸承直徑）后軸承直徑）=(0.7-0.9)d=(0.7-0.9)d1 1( (前軸承直徑）前軸承直徑） 磨床磨床主軸常為前、后軸徑相等，中段較粗。主軸常為前、后軸徑相等，中段較粗。 前軸徑根據(jù)功率選?。ū砬拜S徑根據(jù)功率選?。ū?0-610-6）（）（P206P206） 二、二、主軸懸伸量主軸懸伸量a a的確定：的確定： 縮短懸伸量，可以明顯提高主軸組件的縮短懸伸量，可以明顯提高主軸組件的 剛度和抗振性。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)努力縮短懸剛度和抗振性。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)努力縮短懸 伸量。伸量。 三、三、主軸最佳跨距的選擇主軸最佳跨距

34、的選擇 1. 1. 假設(shè)軸承為剛性支承，主軸為彈性體假設(shè)軸承為剛性支承，主軸為彈性體 2. 2. 假設(shè)主軸為剛體，支承為彈性體假設(shè)主軸為剛體，支承為彈性體 四、四、 主軸組件的驗(yàn)算主軸組件的驗(yàn)算 對(duì)一般機(jī)床主軸，主要進(jìn)行剛度驗(yàn)算。對(duì)一般機(jī)床主軸，主要進(jìn)行剛度驗(yàn)算。 通常，如果能滿足剛度要求，也就能夠滿通常，如果能滿足剛度要求，也就能夠滿 足強(qiáng)度要求。只有對(duì)粗加工、重載荷的主足強(qiáng)度要求。只有對(duì)粗加工、重載荷的主 軸，才需進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。軸，才需進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。 主軸組件剛度的校核：主軸組件剛度的校核： （1 1） 根據(jù)靜態(tài)彈性變形對(duì)加工精度的影響根據(jù)靜態(tài)彈性變形對(duì)加工精度的影響 （2 2） 推薦值推

35、薦值 （3 3） 根據(jù)不出現(xiàn)切削自激振動(dòng)來(lái)確定主軸根據(jù)不出現(xiàn)切削自激振動(dòng)來(lái)確定主軸 組件的剛度組件的剛度 第八節(jié)第八節(jié) 潤(rùn)滑與密封潤(rùn)滑與密封 潤(rùn)滑的作用和潤(rùn)滑劑的選擇原則潤(rùn)滑的作用和潤(rùn)滑劑的選擇原則 作用作用: : 減少摩擦、降低溫升和防止腐蝕減少摩擦、降低溫升和防止腐蝕 潤(rùn)滑不良潤(rùn)滑不良軸承溫升劇增，加速軸承的磨損，影響軸承溫升劇增，加速軸承的磨損，影響 主軸組件的正常工作主軸組件的正常工作 潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑的選用和潤(rùn)滑方式?jīng)Q定于軸承的類型、速度和的選用和潤(rùn)滑方式?jīng)Q定于軸承的類型、速度和 工作負(fù)荷工作負(fù)荷 潤(rùn)滑與密封潤(rùn)滑與密封 針對(duì)滾動(dòng)軸承有：針對(duì)滾動(dòng)軸承有： 滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑脂或或潤(rùn)

36、滑油潤(rùn)滑油潤(rùn)滑潤(rùn)滑 速度較低時(shí)，溫升較低速度較低時(shí)，溫升較低脂潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑 速度較高時(shí)速度較高時(shí)油潤(rùn)滑油潤(rùn)滑 按軸承的按軸承的速度因數(shù)速度因數(shù)ndmndm選擇選擇 ndmndm較低時(shí)較低時(shí)脂潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑 ndmndm較高時(shí)較高時(shí)油潤(rùn)滑油潤(rùn)滑 潤(rùn)滑與密封潤(rùn)滑與密封 脂潤(rùn)滑：脂潤(rùn)滑： 優(yōu)點(diǎn)：潤(rùn)滑脂的粘度大，不易流失，不需要經(jīng)優(yōu)點(diǎn)：潤(rùn)滑脂的粘度大，不易流失，不需要經(jīng) 常更換，密封簡(jiǎn)單常更換，密封簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)：摩擦阻力大，機(jī)械效率低，流動(dòng)性差，缺點(diǎn)：摩擦阻力大，機(jī)械效率低，流動(dòng)性差， 導(dǎo)熱系數(shù)小導(dǎo)熱系數(shù)小 適用于適用于ndmndm值較低的場(chǎng)合，特別適用于立式或套值較低的場(chǎng)合，特別適用于立式或套 筒式主軸組件

37、，可防止漏油筒式主軸組件，可防止漏油 常用的油脂有：理基潤(rùn)滑脂常用的油脂有：理基潤(rùn)滑脂 精密主軸潤(rùn)滑脂精密主軸潤(rùn)滑脂 潤(rùn)滑與密封潤(rùn)滑與密封 潤(rùn)滑油：潤(rùn)滑油： 主軸軸承速度較高時(shí)，宜采用潤(rùn)滑油主軸軸承速度較高時(shí)，宜采用潤(rùn)滑油 優(yōu)點(diǎn)：摩擦阻力小，冷卻效果好，具有沖洗作用優(yōu)點(diǎn)：摩擦阻力小，冷卻效果好，具有沖洗作用 為了保證滾動(dòng)體與滾道接觸面上有足夠壓強(qiáng)的油膜，為了保證滾動(dòng)體與滾道接觸面上有足夠壓強(qiáng)的油膜， 應(yīng)使?jié)櫥驮谳S承工作溫度下的粘度為（應(yīng)使?jié)櫥驮谳S承工作溫度下的粘度為（12 122323）10 10- - 6 6m m2 2/s /s 潤(rùn)滑方式：飛濺、滴油、循環(huán)、油霧和噴射等潤(rùn)滑方式：飛濺、

38、滴油、循環(huán)、油霧和噴射等 主要根據(jù)軸承的速度因素主要根據(jù)軸承的速度因素nd ndm m值選擇，值選擇，可參考表可參考表 潤(rùn)滑與密封潤(rùn)滑與密封 潤(rùn)滑方式飛濺滴油循環(huán)油霧噴射 ndm值 225000 320000 230000 400000 420000 600000 5500D0 800000 750000 1000000 潤(rùn)滑與密封潤(rùn)滑與密封 1 1）飛濺潤(rùn)滑：）飛濺潤(rùn)滑： 利用齒輪或?qū)ｉT葉片等的旋轉(zhuǎn)，使?jié)櫥惋w濺利用齒輪或?qū)ｉT葉片等的旋轉(zhuǎn)，使?jié)櫥惋w濺 一般濺油齒輪浸入油中高度為一般濺油齒輪浸入油中高度為1/21/2齒高至齒高的齒高至齒高的2 23 3倍倍， 圓周速度為圓周速度為3 36m6

39、ms s，以免引起潤(rùn)滑不充分或過(guò)大的，以免引起潤(rùn)滑不充分或過(guò)大的 空載損失空載損失 油的粘度一般在油的粘度一般在5050C C時(shí)為（時(shí)為（20203030）10 10-6 -6m m2 2/s /s。常用 。常用N46N46 或或N68N68機(jī)械油機(jī)械油 適用于要求不高的機(jī)床上適用于要求不高的機(jī)床上 潤(rùn)滑與密封潤(rùn)滑與密封 2 2）滴油潤(rùn)滑：）滴油潤(rùn)滑： 采用滴油器或絨線間斷地供給少量潤(rùn)滑油采用滴油器或絨線間斷地供給少量潤(rùn)滑油 應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)找出溫度最低的滴油量，一般每小應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)找出溫度最低的滴油量，一般每小 時(shí)供油時(shí)供油1 1100g100g 適用于需油量不大的場(chǎng)合適用于需油量不大的場(chǎng)合 常用常

40、用N46N46或或N68N68機(jī)械油機(jī)械油 潤(rùn)滑與密封潤(rùn)滑與密封 3 3）循環(huán)潤(rùn)滑：）循環(huán)潤(rùn)滑： 用專門油泵經(jīng)油管供油進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)潤(rùn)滑用專門油泵經(jīng)油管供油進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)潤(rùn)滑 同時(shí)具有潤(rùn)滑和冷卻作用；油容易過(guò)濾，清潔同時(shí)具有潤(rùn)滑和冷卻作用；油容易過(guò)濾，清潔 度較好，能保證充分而均勻地輸出潤(rùn)滑油，是度較好，能保證充分而均勻地輸出潤(rùn)滑油，是 一種比較完善的潤(rùn)滑方法一種比較完善的潤(rùn)滑方法 適用于高速重載主軸組件適用于高速重載主軸組件 角接觸軸承有泵油效應(yīng)，油從小口進(jìn)入角接觸軸承有泵油效應(yīng)，油從小口進(jìn)入 常用常用N46N46或或N68N68機(jī)械油機(jī)械油 潤(rùn)滑與密封潤(rùn)滑與密封 4 4）油霧潤(rùn)滑：）油霧潤(rùn)滑： 利用壓縮空氣，通過(guò)專門的利用壓縮空氣，通過(guò)專門的霧化系統(tǒng)霧化系統(tǒng)形成含少形成含少 量量油的油霧油的油霧噴入軸承，起到潤(rùn)滑和冷卻作用噴入軸承，起到潤(rùn)滑和冷卻作用 沒(méi)有油的攪拌損失，油的溫升小沒(méi)有油的攪拌損失，油的溫升小 以空氣氣流作為冷卻劑，冷卻效果好以空氣氣流作為冷卻劑，冷卻效果好 需要需要專門設(shè)備專門設(shè)備，價(jià)格較高，用于高速主軸，價(jià)格較高，用于高速主軸 油的粘度一般在油的粘度一般在4040C C時(shí)為（時(shí)為（18 183737）10 10-6 -6m m2 2/s /s 潤(rùn)滑與密封潤(rùn)滑與密封 5 5）噴射潤(rùn)滑：）噴射潤(rùn)滑： 軸承周圍安裝軸承周