機(jī)床主軸部件分析1

機(jī)床主軸部件分析主軸部件機(jī)床主軸部件是機(jī)床在加工時直接帶動刀具或工件進(jìn)行切削和表面成形運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)軸。主軸部件包括主軸及與其直接有關(guān)的軸承、傳動件和密封件等。主軸部件的靜態(tài)、動態(tài)和熱態(tài)特性直接影響加工質(zhì)量，而轉(zhuǎn)速又影響機(jī)床的生產(chǎn)率。機(jī)床主軸的結(jié)構(gòu)形式很多，但在結(jié)構(gòu)上都必須很好地解決工件和刀具在主軸上的定位和夾緊；主軸與軸承以及軸承與支承座孔的定位和裝夾；主軸軸承的潤滑與密封以及軸承間隙的調(diào)整等問題。CK7815型數(shù)控車床主軸部件結(jié)構(gòu)該主軸工作轉(zhuǎn)速范圍為15-5000r/min。主軸9前端采用三個接觸軸承12，通過前支承套14支套，由螺母11預(yù)緊。后端采用圓柱滾子軸承15支承徑向間隙由螺母3和螺母7調(diào)整。螺母8和螺母10分別用來鎖緊螺母7和螺母11，防止螺母7和11的回松。帶輪2直接安裝在主軸9上（不卸荷）。同步帶輪1安裝在主軸9后端支承與帶輪之間，通過同步帶和安裝在主軸脈沖發(fā)生器4軸上的另一同步帶輪相連，帶動主軸脈沖發(fā)生器4和主軸同步運(yùn)動。在主軸前端，安裝有液壓卡盤或其他夾具。1-同步帶輪；2-帶輪；3、7、8、10、11-螺母；4-主軸脈沖發(fā)生器；5-螺釘；6-支架；9-主軸；12-角接觸軸承；13-前端蓋；14-前支承套；15-圓柱滾子軸承

對主軸部件的基本要求一．旋轉(zhuǎn)精度瞬時旋轉(zhuǎn)中心線相對于理想旋轉(zhuǎn)中心線在空間的位置偏離，就是主軸在旋轉(zhuǎn)時的瞬時誤差，這些瞬時誤差的范圍就是主軸的旋轉(zhuǎn)精度。如圖3-1所示。主軸的旋轉(zhuǎn)誤差可分成：①純徑向跳動；②純軸向竄動；③純角度擺動。實(shí)際是上面三者的綜合反映。旋轉(zhuǎn)精度的測試是在無載荷、手動或低速轉(zhuǎn)動主軸的條件下進(jìn)行的。但對于精密和高精度機(jī)床還應(yīng)測量其運(yùn)動精度。主軸的旋轉(zhuǎn)精度取決于部件中各主要件如主軸、軸承等的制造精度和裝配、調(diào)整精度；運(yùn)動精度還取決于主軸的轉(zhuǎn)速、軸承的設(shè)計和性能以及主軸部件的動態(tài)特性。二、靜剛度主軸剛度是指主軸抵抗外力引起變形的能力。K＝F／Y（Y為在F方向上主軸所產(chǎn)生的變形）主軸的扭轉(zhuǎn)剛度KT＝TL／θ主軸部件剛度不足，直接影響機(jī)床的加工精度，傳動質(zhì)量和工作的平穩(wěn)性。如圖3-3所示影響主軸部件剛度的主要因素是主軸的結(jié)構(gòu)尺寸，軸承的類型、配置及預(yù)緊，傳動件的布置方式以及主軸部件的制造與裝配質(zhì)量等。三、主軸部件的振動主軸部件在工作時有受迫振動和自激振動。主軸部件振動能力差，工作時容易發(fā)生振動，會影響工件的表面質(zhì)量，限制機(jī)床的生產(chǎn)率；降低刀具的耐用度和主軸軸承的壽命，發(fā)出噪聲等。影響抗振的主要因素是主軸部件的靜剛度、阻尼特性和固有頻率等。四、溫升和熱變形熱變形會使主軸旋轉(zhuǎn)軸線與機(jī)床其它部件間的位置發(fā)生變化，直接影響加工精度；有時也會使主軸彎曲，使傳動齒輪和軸承的工作狀態(tài)惡化，嚴(yán)重時甚至發(fā)生軸承抱軸現(xiàn)象。影響其的主要因素是軸承的類型和布置方式；軸承預(yù)緊力的大小；潤滑方式和散熱條件等。五、耐磨性是指其長期保持原始精度的能力，即精度的保持性。磨損后對精度有影響的部位首先是軸承，其次是安裝夾具、刀具或工件的定位面和錐孔。為了提高耐磨性，要正確選擇主軸和滑動軸承的材料及熱處理方法，合理調(diào)整軸承的間隙，保證良好的潤滑和可靠的密封。主軸部件的典型結(jié)構(gòu)

類型：據(jù)所采用的軸承類型不同分：滾動軸承主軸部件滑動軸承主軸部件據(jù)工作時主軸部件的運(yùn)動情況不同分：主軸近作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的（如車、磨床等）。主軸既作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動又作軸向進(jìn)給運(yùn)動的（如鉆、鏜床）主軸既作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動又作軸向調(diào)整運(yùn)動的（如滾齒機(jī)等）主軸作既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)的行星運(yùn)動的（如行星內(nèi)圓磨床）一．中等轉(zhuǎn)速、較大載荷的裝滾動軸承的主軸部件這類主軸的前支承可用雙列向心短圓柱滾子軸承，也可用圓滾子軸承。1．MAZAK車床主軸部件見圖3－4這種車床的支承結(jié)構(gòu)簡單、軸承數(shù)量少，剛度較大，預(yù)緊調(diào)隙方便，且主軸孔徑達(dá)80mm，能通過較粗的棒料，主軸外徑也相應(yīng)加大，主軸剛度也較高。2．CY6140型車床主軸部件見圖3－5這種軸承的配置形式具有最大的支承剛度，在齒輪上設(shè)置平衡塊以達(dá)到動平衡，從而提高主軸部件的抗振性，另前支承兩軸承的極限轉(zhuǎn)速相近，故所能適應(yīng)的極限轉(zhuǎn)速較高。缺點(diǎn)是前支承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配不方便，軸承數(shù)量多發(fā)熱量大，但主軸發(fā)熱后可向后端自由伸長，不致影響加工精度。二．以軸向力為主的裝滾動軸承的主軸部件如圖3－6所示為搖臂鉆床主軸部件三．高轉(zhuǎn)速、輕載荷的裝滾動軸承的主軸部件圖3－7為內(nèi)圓磨頭的主軸部件這類主軸轉(zhuǎn)速較高且常恒定不變，通常采用向心推力球軸承。四．高轉(zhuǎn)速、輕載荷的動壓滑動軸承主軸部件圖3－19為M1432A型萬能外圓磨床的主軸部件主軸軸承的選用對主軸部件的工作性能有很大的影響。它是根據(jù)所設(shè)計的主軸部件在旋轉(zhuǎn)精度、剛度、承載能力以及轉(zhuǎn)速等方面的要求來選擇軸承的類型、組合以及配置型式。同時應(yīng)考慮軸承的供應(yīng)情況及經(jīng)濟(jì)性等因素。軸承的類型有滾動軸承和滑動軸承兩大類。一．主軸常用的滾動軸承除使用圓錐滾子軸承、角接觸球軸承、推力球軸承、圓柱滾子軸承、深溝球軸承和滾針軸承等一般軸承外，還有下述幾種主軸滾動軸承：1．雙列向心短圓柱滾子軸承有兩類：圖3-8a的3182100（常用）及圖3-8b的43829002．角接觸雙向推力向心球軸承主軸滾動軸承及其配置型