立式數(shù)控銑床主軸部件的設(shè)計(jì)

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1、明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行數(shù) 控 立 式 銑 床 主 軸 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 專 業(yè) ： 機(jī) 制 主 講 人 ： 戎 娜 黃 蘭 王 耀 鋒 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行主 軸 組 件 的 設(shè) 計(jì)u 主 軸 組 件 主 要 包 括 ： 主 軸 、 主 軸 支 撐 和安 裝 在 主 軸 上 的 傳 動(dòng) 件 、 密 封 件 等u 因 為 主 軸 帶 動(dòng) 工 件 或 刀 具 直 接 參 加 工 件表 面 形 成 運(yùn) 動(dòng) ， 所 以 它 的 工 作 性 能 對(duì) 加 工質(zhì) 量 和 生 產(chǎn) 率 產(chǎn) 生 直 接 影 響 ， 是 機(jī) 床 最 重要 的 部 件 之 一 。 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行一 、

2、 主 軸 組 件 的 設(shè) 計(jì) 要 求u回 轉(zhuǎn) 精 度主 軸 組 件 的 回 轉(zhuǎn) 精 度 ,是 指 主 軸 的 回 轉(zhuǎn) 精 度 。 當(dāng) 主 軸 做 回 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動(dòng)時(shí) ， 線 速 度 為 零 的 點(diǎn) 的 連 線 稱 為 主 軸 的 回 轉(zhuǎn) 中 心 線 。 回 轉(zhuǎn) 中心 線 的 空 間 位 置 ， 每 一 瞬 間 都 是 變 化 的 。 這 些 瞬 間 回 轉(zhuǎn) 中 心 線的 平 均 空 單 位 轉(zhuǎn) 移 不 為 理 想 回 轉(zhuǎn) 中 心 線 ， 理 想 回 轉(zhuǎn) 中 心 線 在 空 間位 置 的 距 離 ， 就 是 主 軸 的 回 轉(zhuǎn) 誤 差 ， 而 回 轉(zhuǎn) 誤 差 的 范 圍 ， 就 是主 軸 的 回

3、轉(zhuǎn) 精 度 。 純 向 誤 差 、 角 度 誤 差 和 軸 向 誤 差 ， 它 們 很少 單 獨(dú) 存 在 。 當(dāng) 徑 向 誤 差 和 角 度 誤 差 同 時(shí) 存 在 構(gòu) 成 徑 向 跳 動(dòng) ，而 軸 向 誤 差 和 角 度 誤 差 同 時(shí) 存 在 構(gòu) 成 端 面 跳 動(dòng) 。 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行u主 軸 剛 度 主 軸 組 件 的 剛 度 是 指 受 外 力 作 用 時(shí) ， 主 軸 組 件 抵 抗 變形 的 能 力 。 通 常 以 主 軸 前 端 產(chǎn) 生 單 位 位 移 時(shí) ， 在 位 移方 向 上 所 施 加 的 作 用 力 大 小 來 表 示 。 主 軸 組 件 的 剛 度越 大

4、 ， 主 軸 受 力 的 變 形 就 越 小 。 主 軸 組 件 的 剛 度 不 足 ，在 切 削 力 及 其 他 力 的 作 用 下 ， 主 軸 將 產(chǎn) 生 較 大 的 彈 性變 形 ， 不 僅 影 響 工 件 的 加 工 質(zhì) 量 ， 還 會(huì) 破 壞 齒 輪 、 軸承 的 正 常 工 作 條 件 ， 使 其 加 快 磨 損 ， 降 低 精 度 。 主 軸部 件 的 剛 度 與 主 軸 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 、 支 撐 跨 距 、 所 選 軸 承 類型 及 配 置 形 勢 、 砂 間 隙 的 調(diào) 整 、 主 軸 上 傳 動(dòng) 元 件 的 位置 等 有 關(guān) 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行 主 軸 組 件

5、 的 抗 振 性 是 指 切 削 加 工 時(shí) ， 主 軸 保 持 平 穩(wěn) 的 運(yùn) 轉(zhuǎn) 而 不 發(fā) 生 振 動(dòng) 的 能 力 。 主 軸 組 件 抗 振 性 及 在 必 要 時(shí)安 裝 阻 尼 （ 消 振 ） 器 。 另 外 ， 使 主 軸 固 有 頻 率 遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 大 于 激振 力 的 頻 率 。u主 軸 抗 振 性u(píng)主 軸 溫 升 主 軸 組 件 在 運(yùn) 轉(zhuǎn) 中 ， 溫 升 過 高 會(huì) 起 兩 方 面 的 不 良 結(jié) 果 ：一 是 主 軸 組 件 和 箱 體 因 熱 膨 脹 而 變 形 ， 主 軸 的 回 轉(zhuǎn) 中 心 線和 機(jī) 床 其 他 件 的 相 對(duì) 位 置 會(huì) 有 變 化 ， 直 接 影 響

6、 加 工 精 度 ；其 次 是 軸 承 等 元 件 會(huì) 因 溫 度 過 高 而 改 變 已 調(diào) 好 的 間 隙 和 破壞 正 常 潤 滑 條 件 ， 影 響 軸 承 的 正 常 工 作 。 嚴(yán) 重 時(shí) 甚 至 會(huì) 發(fā) 生 ： “ 抱 軸 ” 。 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行主 軸 主 要 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 的 確 定 主 軸 的 主 要 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 有 ： 主 軸 前 、 后 軸 頸 D1和 D2， 主 軸 內(nèi) 孔 直 徑 d， 主軸 前 端 懸 伸 量 a和 主 軸 主 要 支 撐 間 的 跨 距 L。 這 些參 數(shù) 直 接

7、 影 響 主 軸 旋 轉(zhuǎn) 精 度 和 主 軸 的 剛 度 。 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行 XK5040數(shù) 控 銑 床 主 軸 規(guī) 格 ： 主 軸 錐 度 ： 7:24 mm 主 軸 轉(zhuǎn) 速 ： 100 4000 rpm 軸 承 潤 滑 方 式 ： 潤 滑 油 主 軸 馬 達(dá) 功 率 ： 5.4/7.5（ 30min） kw 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行u主 軸 直 徑 主 軸 直 徑 越 大 ， 其 剛 度 越 高 ， 但 使 得 軸 承 和 軸 上 其 他 零 件 的 尺 寸 相 應(yīng) 增 大 。 軸 承 的直 徑 越 大 ， 同 等 級(jí) 精 度 軸 承 的 公 差 值 也 越 大 ，

8、要 保 證 主 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 精 度 就 越 困 難 。 同 時(shí)極 限 轉(zhuǎn) 數(shù) 下 降 。 實(shí) 際 尺 寸 要 在 主 軸 組 件 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 時(shí) 確 定 。 前 、 后 軸 頸 的 差 值 越 小 則 主軸 的 剛 度 越 高 ， 工 藝 性 能 也 越 好 。 一 般 前 后 端 軸 頸 ： D2 （ 0.7-0.85） D1 1、 主 軸 最 小 直 徑 的 估 算 當(dāng) 數(shù) 值 上 p 時(shí) ， 可 按 扭 轉(zhuǎn) 剛 度 估 算 最 小 軸 徑 ， 即 ： 式 中 ： d 主 軸 的 最 小 直 徑 （ cm） P 主 軸 傳 遞 的 功 率 (kw)， 已 給 出 P=5.4kw 主

9、 軸 的 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 速 (r/min)， 已 給 出 =160r/min 代 人 數(shù) 值 得 ： d 4.4cm 取 主 軸 的 最 小 直 徑 =45mm， 最 小 直 徑 本 應(yīng) 該 是 后 軸 頸 ， 但 是 考 慮 到 軸 承 的 軸 向固 定 采 用 鎖 緊 螺 母 ， 應(yīng) 留 鎖 緊 螺 母 的 位 置 。 考 慮 到 軸 上 裝 軸 承 ， 有 配 合 要 求， 應(yīng) 將 后 軸 頸 的 直 徑 圓 整 到 標(biāo) 準(zhǔn) 直 徑 ， 同 時(shí) 要 考 慮 到 選 擇 軸 承 的 類 型 ， 因 此選 擇 后 軸 頸 的 直 徑 =50，jn 411 jnpd jn 明 德 礪 志 博 學(xué)

10、 篤 行u主 軸 內(nèi) 孔 直 徑 主 軸 內(nèi) 孔 直 徑 與 機(jī) 床 的 類 型 有 關(guān) ， 確 定 孔 徑 的 原 則 是 ： 為 減 輕 主 軸 重 量 ， 在 滿 足 上 述 工藝 要 求 及 不 削 弱 主 軸 剛 度 的 前 提 下 ， 盡 量 取 較 大 值 ， 孔 徑 d對(duì) 主 軸 剛 度 的 影 響 是 通 過 抗彎 截 面 慣 性 矩 而 體 現(xiàn) 的 ， 即 主 軸 本 身 的 剛 度 正 比 于 抗 彎 截 面 慣 性 矩 ， 其 關(guān) 系 式 為 空 / 實(shí) 根 據(jù) 上 式 可 繪 制 出 主 軸 孔 徑 對(duì) 主 軸 剛 度 影 響 曲 線 ， 如 圖 4-1 D主 軸 平

11、 均 直 徑 d主 軸 平 均 孔 徑 K空 直 徑 為 實(shí) 心 主 軸 剛 度 ， K實(shí) 直 徑 為 ， 孔 徑 為 d的 空 心 軸 的 剛 度 。44 44 )(164 64)( DdDdD 空 /實(shí) 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行 由 圖 4-1知 ： 當(dāng) d 0.5時(shí) ， 內(nèi) 孔 d對(duì) 主 軸 剛 度 幾 乎 無 影 響 ，通 常 取 孔 徑 d的 極 限 值 0.7D。 此 時(shí) 空 0.75 實(shí) ， 即 剛 度 消弱 量 小 于 25%， 若 孔 徑 再 大 主 軸 剛 度 急 劇 下 降 ， 一 般 銑 床 主 軸 孔徑 d可 比 刀 具 拉 桿 直 徑 大 5 10mm。 明

12、德 礪 志 博 學(xué) 篤 行u主 軸 懸 伸 量 a l 主 軸 懸 伸 量 （ 又 稱 懸 伸 長 度 ） 是 指 主 軸 前 端 至 前 支 承 點(diǎn) 的距 離 ， 它 的 大 小 對(duì) 主 軸 組 件 的 剛 度 和 抗 振 性 有 顯 著 影 響 。懸 伸 量 小 ， 軸 端 位 移 就 小 ， 剛 度 得 到 提 高 。 l 主 軸 懸 伸 量 的 大 小 往 往 受 結(jié) 構(gòu) 限 制 ， 主 要 取 決 于 主 軸 端 部的 結(jié) 構(gòu) 型 式 及 尺 寸 、 刀 具 或 夾 具 的 安 裝 方 式 、 前 軸 承 的 類型 及 配 置 、 潤 滑 與 密 封 裝 置 的 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 等

13、。 l 主 軸 前 后 支 承 跨 距 （ 簡 稱 支 距 ） L對(duì) 主 軸 組 件 的 剛 度 、 抗振 性 和 旋 轉(zhuǎn) 精 度 等 有 較 大 的 影 響 。 u支 承 跨 距 L 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行 支 承 跨 距 過 小 ， 主 軸 的 彎 曲 變 形 固 然 較 小 ， 但 因 支 承變 形 引 起 主 軸 前 軸 端 的 位 移 量 增 大 ； 反 之 ， 支 承 跨 距 過 大， 支 承 變 形 引 起 主 軸 前 軸 端 的 位 移 量 盡 管 減 小 了 ， 但 主 軸的 彎 曲 變 形 增 大 ， 也 會(huì) 引 起 主 軸 前 端 較 大 的 位 移 。 因 此

14、存在 一 個(gè) 最 佳 跨 距 L0， 在 該 跨 距 時(shí) ， 因 主 軸 彎 曲 變 形 和 支 承變 形 引 起 主 軸 前 軸 端 的 總 位 移 量 為 最 小 。 一 般 取 L0=（ 2 3.5） a， 本 文 所 設(shè) 計(jì) 的 主 軸 暫 取 L=2.5a=360， 但 是 實(shí) 際 結(jié) 構(gòu) 設(shè)計(jì) 時(shí) ， 由 于 結(jié) 構(gòu) 上 的 原 因 ， 以 及 支 承 剛 度 因 磨 損 會(huì) 不 斷 降低 ， 主 軸 主 要 支 承 間 的 實(shí) 際 跨 距 L往 往 大 于 最 佳 跨 距 。 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行 跨 距 L對(duì) 主 軸 組 件 剛 度 的 影 響 (1) 剛 性 軸 承

15、 上 彈 性 主 軸 的 端 部 位 移 y1 (2) 彈 性 軸 承 上 剛 性 主 軸 的 端 部 位 移 y2 (3) 主 軸 端 部 的 總 位 移 y (4) 最 佳 支 距 L 0的 確 定 3 21 3 3aFa Fa Ly EI EI 2 22 (1 ) ( )A BF a F ay K L K L 3 2 2 21 2 1 1 (1 ) ( ) 3 3a A Ba a L a ay y y F EI EI K L K L 30 06 6 ( 1) 0AA A BKEI EIL LK a K K 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行 數(shù) 控 銑 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 由主 軸 電

16、動(dòng) 機(jī) 、 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 和 主軸 部 件 等 幾 部 分 組 成 。 主 軸 工 作 臺(tái) 轉(zhuǎn) 盤 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行 主 軸 前 支 承 采 用雙 列 向 心 短 圓 柱 滾 子軸 承 ， 承 受 徑 向 載 荷 ，軸 承 間 隙 的 調(diào) 整 靠 修磨 半 環(huán) 及 調(diào) 整 螺 母 實(shí) 現(xiàn) 。 后 支 承 采 用一 對(duì) 向 心 推 力 球 軸 承 ，承 受 徑 向 和 軸 向 載 荷 ，使 主 軸 軸 向 定 位 。 軸承 間 隙 靠 修 磨 隔 套 來 調(diào) 整 ， 旋 緊 螺 釘 經(jīng)法 蘭 （ 24） 推 動(dòng) 軸 承外 環(huán) ， 使 軸 承 產(chǎn) 生 一定 的 預(yù) 緊 力 。 明

17、德 礪 志 博 學(xué) 篤 行 主 電 機(jī) 傳 來 的 運(yùn)動(dòng) 由 齒 輪 經(jīng) 雙 鍵 ，套 筒 （ 23） 和 雙 鍵帶 動(dòng) 主 軸 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 齒輪 安 裝 在 套 筒（ 23） 上 ， 而 且 套筒 （ 23） 由 一 對(duì) 向心 球 軸 承 支 承 在 箱體 上 ， 使 主 軸 得 到卸 荷 （ 即 主 軸 只 傳遞 扭 矩 ） ， 這 樣 減少 了 主 軸 變 形 ， 提高 了 主 軸 工 作 性 能 。 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行 整 個(gè) 主 軸 部 件 裝 在 長套 筒 中 ， 轉(zhuǎn) 動(dòng) 手 輪 經(jīng) 過錐 齒 輪 ， 使 絲 杠 轉(zhuǎn) 動(dòng) ，通 過 螺 母 帶 動(dòng) 套 筒（ 23） 作

18、軸 向 調(diào) 整 ， 調(diào)整 后 將 套 筒 （ 23） 夾 緊 。 主 軸 前 端 采 用 迷 宮 式密 封 裝 置 ， 主 軸 軸 承 由針 閥 供 油 得 到 潤 滑 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行適 應(yīng) 剛 度 和 承 載 能 力 的 要 求 ： 主 軸 軸 承 選 型 應(yīng) 滿 足 所 要 求 的 剛 度 和 承 載 能 力 。 徑 向 承 載 較 大 時(shí) ， 可 選用 滾 子 軸 承 ； 較 小 時(shí) ， 可 選 用 球 軸 承 。 雙 列 滾 動(dòng) 軸 承 的 徑 向 剛 度 和 承 載 能 力 ，比 單 列 大 。 同 一 支 承 中 采 用 多 個(gè) 軸 承 的 支 承 剛 度 和 承

19、載 能 力 ， 比 采 用 單 個(gè) 軸承 的 大 。 一 般 說 來 ， 前 支 承 的 剛 度 應(yīng) 比 后 支 承 大 。 因 為 前 支 承 剛 度 對(duì) 主 軸 組件 剛 度 的 影 響 要 比 后 支 承 大 。適 應(yīng) 精 度 的 要 求 ： 起 止 推 作 用 的 軸 承 的 布 置 有 三 種 方 式 ： 前 端 定 位 止 推 軸 承 集 中 布 置在 前 支 承 ； 后 端 定 位 集 中 布 置 在 后 支 承 ； 兩 端 定 位 分 別 布 置 在 前 、后 支 承 。 采 用 前 端 定 位 時(shí) ， 主 軸 受 熱 變 形 向 后 延 伸 ， 不 影 響 軸 向 定 位 精

20、 度 ， 但 前支 承 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 調(diào) 整 軸 承 間 隙 較 不 方 便 ， 前 支 承 處 發(fā) 熱 量 較 大 ； 后 端 定 位 的特 點(diǎn) 與 前 述 的 相 反 ； 兩 端 定 位 時(shí) ， 主 軸 受 熱 伸 長 后 ， 軸 承 軸 向 間 隙 的 改 變 較 大 ， 若 止 推 軸 承 布 置 在 徑 向 軸 承 內(nèi) 側(cè) ， 主 軸 可 能 因 膨 脹 而 彎 曲 。 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行 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

21、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 。 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 零件 的 精 度 ， 軸 承 的 潤 滑 與 密 封 等 。 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行 一 、 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 ，

22、 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) 。 主 軸 軸 承 ， 應(yīng) 根據(jù) 精 度 、 剛 度 和 轉(zhuǎn) 速 選 擇 。 立 式 銑 床 主 軸 前 軸 承 有 兩 種 常 用 的 類 型1.圓 錐 孔 雙 列 圓 柱 滾 子 軸 承 這 種 軸 承 承 載 力 大 ， 靜 剛 度 好 ， 允 許 的轉(zhuǎn) 速 高 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 并 能 夠 調(diào) 整 軸 承 的 徑 向 間隙 ， 內(nèi) 孔 有 1 12 錐 度 ， 摩 擦 系 數(shù) 小 ， 溫升 低 ， 但 不 能 承 載 軸 向 力 ，

23、必 須 和 能 夠 承載 軸 向 力 的 軸 承 配 合 使 用 ， 因 此 整 個(gè) 組 件 的 支 承 結(jié) 構(gòu) 比 較 復(fù) 雜 。 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行2.圓 錐 滾 子 軸 承 這 種 軸 承 承 載 能 力 大 ， 同 時(shí) 可承 載 軸 向 力 和 徑 向 力 ， 結(jié) 構(gòu) 比 較 簡單 ， 但 允 許 的 極 限 轉(zhuǎn) 速 低 ， 溫 升 較大 。 普 通 單 列 圓 錐 滾 子 軸 承 （ 7000型 ） ， 能 同 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 單 ， 間 隙 調(diào) 整 方 便 。 可 用于 中

24、速 、 中 載 、 一 般 精 度 的 主 軸 組件 。 通 雙 列 圓 錐 滾 子 軸 承 （2697100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 中 等 、 一 般精 度 的 機(jī) 床 主 軸 組 件 。 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行與 雙 列 圓 柱 滾 子 軸 承 配 套 使 用 承 受 軸 向 力 的 承 主 要 有 3 種 ：（ 1） 雙 向 推 力 角 接 觸 球 軸 承 。這 是 新 型 軸 承 ， 在 近 新 設(shè) 計(jì)

25、生 產(chǎn) 的 機(jī) 床 上 廣 泛采 用 。 這 種 軸 承 具 有 承 受 雙 向 軸 向 負(fù) 荷 、 精 度高 、 剛 度 好 、 溫 升 低 、 轉(zhuǎn) 速 高 、 裝 拆 方 便 等 優(yōu)點(diǎn) ， 是 當(dāng) 代 主 軸 軸 承 的 新 型 結(jié) 構(gòu) ， 特 別 適 用 于與 雙 列 圓 柱 滾 子 軸 承 組 配 ， 應(yīng) 用 在 機(jī) 床 主 軸 上 ，但 這 種 軸 承 不 承 受 徑 向 力 。（ 2） 角 接 觸 球 軸 承 。有 3 種 ： =15 、 25 、 60 ， 常 用 的 是 前 兩種 。 這 種 軸 承 特 點(diǎn) 是 ： 允 許 極 限 轉(zhuǎn) 速 高 、 運(yùn) 轉(zhuǎn) 平 穩(wěn) 、 低 摩 擦

26、 、 精 度 高 ， 但 承 載 能 力 較 低 些 。 X6132、X5032 型 升 降 臺(tái) 銑 床 就 采 用 這 種 軸 承 與 圓 柱 滾子 軸 承 組 配 使 用 的 ， 實(shí) 踐 證 明 這 種 組 配 完 全 可以 滿 足 要 求 ， 且 較 為 經(jīng) 濟(jì) 。 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行（ 3） 推 力 球 軸 承 。 接 觸 角 為 90 ， 因 此 承 受 軸 向 力 能 力 高 ， 但 允 許 極 限 轉(zhuǎn) 速 低 ， 且 容 易 發(fā) 熱 。 XK5040立 式 銑 床 就 是 用 的 雙 列 圓 柱 滾子 軸 承 、 雙 向 推 力 角 接 觸 球 軸 承 及 角 接觸

27、球 軸 承 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行二 、 軸 承 配 置 軸 承 配 置 是 根 據(jù) 機(jī) 床 用 途 、 主 軸 的 工 作 條 件 （ 載 荷 大 小 及 方 向 、轉(zhuǎn) 速 等 ） 以 及 所 要 求 的 工 作 性 能 來 確 定 的 。 對(duì) 于 銑 床 主 軸 軸 承 ， 主 張 采 用 兩 支 點(diǎn) 配 置 ， 兩 支 點(diǎn) 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 制造 方 便 、 經(jīng) 濟(jì) 效 果 好 ， 但 要 求 主 軸 單 件 應(yīng) 有 足 夠 的 剛 度 。 三 支 點(diǎn) 主 軸工 藝 性 差 ， 三 孔 同 軸 度 很 難 保 證 ， 主 軸 溫 升 也 高 ， 在 剛 度 允 許 的 情況 下

28、 盡 可 能 不 采 用 三 支 點(diǎn) 結(jié) 構(gòu) 。 如 果 主 軸 剛 度 不 足 可 采 用 兩 支 點(diǎn) 為 主要 支 承 ， 第 三 點(diǎn) 為 輔 助 支 承 ， 輔 助 支 承 可 放 在 中 間 或 后 邊 ， 采 用 這 種結(jié) 構(gòu) 要 求 有 較 大 的 游 隙 ， 一 般 在 0.030.07 之 間 ， 只 有 當(dāng) 載 荷 較 大主 軸 產(chǎn) 生 彎 曲 時(shí) 輔 助 支 承 才 起 作 用 ， 這 樣 可 以 彌 補(bǔ) 主 軸 剛 度 不 足 ， 也可 以 減 少 溫 升 。 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行 1.徑 向 軸 承 配 置 立 式 銑 床 采 用 兩 支 承 主 軸 組 件

29、， 在 每 個(gè) 支 承 處 都 要 有 徑 向 軸 承 。 前 支 承 的徑 向 軸 承 對(duì) 主 軸 組 件 的 性 能 影 響 重 大 ， 故 首 先 應(yīng) 選 定 前 支 承 的 徑 向 軸 承 。 后 支承 的 徑 向 軸 承 ， 一 般 因 載 荷 較 小 且 對(duì) 于 主 軸 組 件 性 能 的 影 響 較 小 ， 可 選 用 較 前軸 承 剛 度 、 抗 振 性 及 精 度 略 低 的 軸 承 匹 配 使 用 。 但 需 注 意 的 是 ， 匹 配 使 用 的 軸承 都 必 須 適 應(yīng) 主 軸 轉(zhuǎn) 速 的 要 求 。 2.推 力 軸 承 配 置 機(jī) 床 主 軸 一 般 承 受 兩 個(gè)

30、方 向 的 軸 向 載 荷 ， 需 要 兩 個(gè) 相 應(yīng) 的 推 力 （ 止 推 ） 軸 承匹 配 使 用 。 推 力 軸 承 的 布 置 方 式 或 稱 主 軸 組 件 的 軸 向 定 位 方 式 。 立 式 銑 床 采 用的 是 最 簡 單 的 前 端 定 位 。 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行前 端 定 位 結(jié) 構(gòu) 其 特 點(diǎn) ：（ 1） 主 軸 受 熱 變 形 ， 向 后 伸 長 （ 熱 位 移 ） ，不 影 響 主 軸 前 端 的 軸 向 精 度 。（ 2） 主 軸 切 削 力 受 壓 段 短 ， 縱 向 穩(wěn) 定 性 好 。（ 3） 前 支 承 的 角 剛 度 高 ， 角 阻 尼 大

31、， 因 此主 軸 組 件 的 剛 度 高 和 抗 振 性 好 。 （ 4） 前 支 承 的 結(jié) 構(gòu) 較 復(fù) 雜 ， 溫 升 較 高 。 適 用 范 圍 ： 對(duì) 軸 向 精 度 和 剛 度 要 求 較 高 的 高 速 、 精 密 機(jī) 床 主 軸 （ 如 精 密 車 床 、 鏜 床 、坐 標(biāo) 鏜 床 等 ） 及 對(duì) 抗 振 性 要 求 較 高 的 普 通 機(jī) 床 主 軸 （ 如 臥 式 車 床 、 多 刀 車 床 、 銑 床等 ） 。 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行后 端 定 位 結(jié) 構(gòu) 其 特 點(diǎn) ：（ 1） 前 支 承 的 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 溫 升 較 小 ；（ 2） 主 軸 受 熱 向 前

32、 伸 長 ， 影 響 主 軸 的 軸 向 精 度 ；（ 3） 剛 度 及 抗 振 性 較 差 。 適 用 范 圍 ： 不 宜 用 于 精 密 、 抗 振 性 要 求 高 的 機(jī) 床 ，可 用 于 要 求 不 高 的 中 速 、 普 通 精 度 機(jī) 床 的 主 軸（ 臥 式 車 床 、 多 刀 車 床 、 立 式 銑 床 等 ） 。 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行3.同 一 支 承 中 多 軸 承 布 置 同 一 支 承 中 具 有 兩 個(gè) （ 或 更 多 ） 同 時(shí) 承 受 徑 向 、 軸 向 載 荷 的 角 接 觸軸 承 時(shí) ， 其 布 置 方 式 有 三 種 如 圖 所 示 。 1） 背

33、向 （ 背 靠 背 ） 布 置 兩 個(gè) 軸 承 外 圈 的 寬 邊 相 對(duì) ，可 提 高 主 軸 組 件 的 剛 度 。 2） 面 向 （ 面 對(duì) 面 ） 布 置 兩 個(gè) 軸 承 外 圈 的 窄 邊 相 對(duì) ， 因 兩 軸 承產(chǎn) 生 的 反 力 矩 很 小 ， 故 主 軸 剛 度 提 高 不 大 。3） 串 聯(lián) 布 置 兩 個(gè) （ 或 更 多 ） 軸 承 外 圈 的 寬 窄 邊 方 向相 同 ， 可 承 受 較 大 的 軸 向 載 荷 。 XKFA714數(shù) 控 仿 形 銑 床 機(jī) 械 仿 形 選 用 的 就 是 單 列圓 錐 滾 子 軸 承 背 對(duì) 背 組 合 。 三 、 主 軸 滾 動(dòng) 軸

34、承 精 度 及 其 選 配 1.主 軸 滾 動(dòng) 軸 承 精 度 機(jī) 床 主 軸 滾 動(dòng) 軸 承 一 般 要 求 有 較 高 的 精 度 ， 可 采 用 B、 C、 D、 E 四 級(jí) ， 一般 不 用 G 級(jí) 軸 承 。 國 家 新 標(biāo) 準(zhǔn) 用 P2、 P4、 P5 等 表 示 ， 可 參 閱 新 標(biāo) 準(zhǔn) 。 主 軸 的 前 后 軸 承 的 精 度 選 擇 對(duì) 主 軸 精 度 影 響 很 大 ， 一 般 前 軸 承 精 度 比 后軸 承 精 度 高 一 級(jí) ， 影 響 主 軸 精 度 主 要 是 前 軸 承 的 精 度 。 主 軸 滾 動(dòng) 軸 承 精 度 的 選 擇 應(yīng) 注 意 ： 1） 首 先

35、 選 擇 主 軸 前 支 承 的 徑 向 軸 承 （ 簡 稱 前 軸 承 ） 精 度 ， 其 精 度 等 級(jí) 應(yīng) 與機(jī) 床 精 度 相 適 應(yīng) ， 即 精 度 較 高 的 機(jī) 床 選 用 較 高 精 度 的 軸 承 ， 反 之 亦 然 。 2） 主 軸 后 支 承 的 徑 向 軸 承 （ 后 軸 承 ） 精 度 可 比 前 軸 承 低 一 級(jí) 。 3） 推 力 軸 承 精 度 一 般 可 比 前 軸 承 低 一 級(jí) 。 4） 軸 承 精 度 越 高 ， 旋 轉(zhuǎn) 精 度 及 其 他 性 能 也 越 高 ， 但 軸 承 價(jià) 格 也 越 昂 貴 。 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行 普 通 精 度 的

36、 立 式 銑 床 主 軸 前 軸 承 應(yīng) 選 C 或 D， 但 C 級(jí) 軸 承 造 價(jià)較 高 ， 一 般 選 D 級(jí) 就 可 以 了 ， 后 軸 承 一 般 選 D 或 E 級(jí) 。 精 密 、 高精 密 的 立 式 銑 床 前 軸 承 應(yīng) 選 B 或 C 級(jí) ， 后 軸 承 應(yīng) 選 C 或 D 級(jí) 。 選 擇 軸 承 時(shí) 既 要 考 慮 機(jī) 床 的 精 度 要 求 ， 又 要 考 慮 經(jīng) 濟(jì) 性 ， 各 級(jí) 精度 軸 承 的 價(jià) 格 比 如 表 1 所 示 。表 1各 級(jí) 精 度 軸 承 的 價(jià) 格 比 2.主 軸 滾 動(dòng) 軸 承 選 配 1） 前 軸 承 選 配 主 軸 在 前 支 承 處

37、的 徑 向 跳 動(dòng) 對(duì) 其 端 部 的 旋 轉(zhuǎn) 精 度 影 響 最 大 。 因 此 首 先 應(yīng) 采用 軸 承 選 配 法 來 減 小 前 支 承 處 的 徑 向 跳 動(dòng) 。 采 用 合 理 的 軸 承 選 配 法 ， 可 在 制 造 精 度 并 非 很 高 的 情 況 下 ， 也 能 使 主 軸 組件 獲 得 較 高 的 旋 轉(zhuǎn) 精 度 。 2） 后 軸 承 選 配 對(duì) 主 軸 組 件 前 軸 承 選 配 之 后 再 對(duì) 后 軸 承 選 配 ， 還 可 進(jìn) 一 步 提 高 主 軸 組 件 的旋 轉(zhuǎn) 精 度 。 把 后 軸 承 如 同 前 軸 承 那 樣 選 配 ， 可 得 到 較 小 的 軸

38、端 的 偏 心 量 。綜 上 所 述 ， 為 了 提 高 主 軸 組 件 的 旋 轉(zhuǎn) 精 度 ， 采 用 軸 承 選 配 法 的 幾 點(diǎn) 結(jié) 論 是 ：（ 1） 首 先 對(duì) 前 軸 承 進(jìn) 行 選 配 （ 高 點(diǎn) 導(dǎo) 向 ） ， 使 其 偏 心 量 A為 最 小 。（ 2） 然 后 再 對(duì) 后 軸 承 進(jìn) 行 選 配 ， 使 前 、 后 支 承 處 的 最 大 跳 動(dòng) 點(diǎn) 位 于 同 一 軸 向平 面 內(nèi) ， 且 在 軸 線 的 同 側(cè) 。（ 3） 后 軸 承 的 精 度 比 前 軸 承 低 一 級(jí) ， 采 用 選 配 法 有 利 于 提 高 主 軸 組 件 的 旋 轉(zhuǎn)精 度 。 明 德 礪

39、志 博 學(xué) 篤 行 對(duì) 于 立 式 銑 床 軸 承 與 軸 和 軸 承 與 箱 體 孔 之 間 的 配 合 ， 一 般 都 選 過 渡 配合 ， 應(yīng) 采 用 比 一 般 傳 動(dòng) 軸 松 一 些 的 配 合 ， 采 用 j5、 js5、 j6、 js6 比 較 合 適 ，另 外 ， 軸 承 的 內(nèi) 外 環(huán) 都 是 薄 壁 件 ， 軸 和 孔 的 形 狀 誤 差 都 會(huì) 反 映 到 軸 承 上去 。 如 配 合 精 度 選 得 過 低 ， 會(huì) 降 低 軸 承 的 回 轉(zhuǎn) 精 度 ， 所 以 軸 和 孔 的 精 度應(yīng) 與 軸 承 精 度 相 匹 配 。 表 2 主 軸 上 軸 承 配 合 選 擇 四

40、 、 銑 床 主 軸 滾 動(dòng) 軸 承 間 隙 及 其 調(diào) 整 為 提 高 主 軸 回 轉(zhuǎn) 精 度 和 剛 度 ， 在 設(shè) 計(jì) 主 軸 組 件 時(shí) 必 須 設(shè) 有 主 軸 間隙 調(diào) 整 結(jié) 構(gòu) ， 銑 床 主 軸 軸 承 間 隙 一 般 應(yīng) 調(diào) 到 合 適 的 負(fù) 間 隙 （ 過 盈 ）， 形 成 一 定 的 負(fù) 載 ， 這 樣 可 使 主 軸 回 轉(zhuǎn) 精 度 和 剛 度 都 能 提 高 ， 壽 命、 噪 音 和 抗 振 性 也 可 得 到 改 善 。 調(diào) 整 時(shí) 應(yīng) 注 意 負(fù) 載 不 能 過 大 ， 過 大的 預(yù) 負(fù) 載 對(duì) 提 高 剛 度 沒 有 明 顯 效 果 ， 而 磨 損 發(fā) 熱 量

41、 和 噪 音 都 會(huì) 增 大 ，軸 承 壽 命 將 因 此 而 降 低 。 雙 列 圓 柱 滾 子 軸 承 內(nèi) 圈 相 對(duì) 外 圈 可 以 沿 軸 向移 動(dòng) ， 當(dāng) 內(nèi) 圈 向 大 端 沿 軸 向 移 動(dòng) 時(shí) ， 由 于 軸 承 內(nèi) 錐 孔 有 1:12 錐 度 將內(nèi) 圈 脹 大 ， 因 而 會(huì) 消 除 滾 子 與 內(nèi) 外 環(huán) 之 間 的 間 隙 。 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行銑 床 主 軸 常 用 的 調(diào) 整 間 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 及 調(diào) 整 方 法 見 表 3表 3 軸 承 銑 床 主 軸 的 典 型 結(jié) 構(gòu) 及 調(diào) 整 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行五 、 主 軸 的 潤 滑 和

42、密 封 軸 承 的 潤 滑 對(duì) 主 軸 組 件 的 工 作 性 能 和 軸 承 壽 命 有 密 切 關(guān) 系 。作 用 ： 降 低 摩 擦 ， 減 輕 磨 損 ， 減 少 功 率 消 耗 ； 還 能 帶 走 熱 量 ， 降低 溫 升 ； 增 大 阻 尼 ， 提 高 抗 振 性 ； 防 止 腐 蝕 等 。 明 德 礪 志 博 學(xué) 篤 行脂 潤 滑 適 用 于 軸 承 的 速 度 、 溫 度 較 低 且 不 需 要 冷 卻 的 場 合 。 如 果 密封 效 果 好 ， 能 夠 避 免 潤 滑 油 、 冷 卻 液 及 其 他 雜 質(zhì) 混 入 潤 滑 脂 中 ，則 軸 承 中 的 潤 滑 脂 可 長 期

43、 使 用 ， 拆 修 前 不 需 要 補(bǔ) 充 或 更 換 。 潤 滑 脂 不 要 把 軸 承 空 間 填 滿 ， 以 免 發(fā) 熱 過 高 ， 并 引 起 潤 滑 脂熔 化 外 流 ， 通 常 充 填 量 約 為 軸 承 空 間 的 1/3。主 軸 滾 動(dòng) 軸 承 密 封用 脂 潤 滑 的 主 軸 ， 密 封 主 要 是 防 止 外 界 異 物 進(jìn) 入 ， 可 采 用 間 隙 式或 迷 宮 式 密 封 裝 置 。 用 油 潤 滑 的 主 軸 ， 潤 滑 油的 防 漏 ， 主 要 靠 疏 導(dǎo) ， 可 采 用油 溝 式 和 擋 油 圈 式 密 封 裝 置 。 XK5040銑 床 就 是 用 的 油 潤 滑 主 軸