主轴部件设计报告

主轴部件设计报告11级机械一班次仁措姆19920112203596一、主轴部件介绍主轴部件是机床重要部件之一，它是机床的执行件，由主轴及其支撑轴承，传动件，密封件及定位元件等组成。主轴部件的工作性能对整机性能和加工质量以及机床生产率有着直接影响，是决定性能和技术经济指标的重要因素。因此，对主轴部件要有较高的要求。二、主轴部件因满足的基本要求（1）旋转精度主轴的旋转精度取决于主轴、轴承、箱体孔等的制造、装配和调整精度。（2）刚度主轴部件的刚度刚度是综合刚度，它是轴，轴承等刚度的综合反映。因此，主轴的尺寸和形状，轴承的类型和数目、预紧和配置形式、传动件的布置方式、主轴部件的制造和装配质量等影响主轴部件的刚度。主轴静刚度（如果引起弹性变形的作用力是静力Yj，则由此力很变形所确定的刚度称为静刚力）不足对加工精度和机床性能有直接影响，并会影响主轴部件中的齿轮、轴承的正常工作，降低工作性能和寿命，影响机床抗震性，容易引起切削颤振，降低加工质量。抗震性影响主轴部件抗震性的主要因素是主轴部件的静刚度，质量分布以及阻尼。主轴部件的低价固有频率与振型是其抗震性的主要评价指标。低价固有频率应远高于激振频率，使其不容易发生共振。（4）温升和热变形主轴热变形可引起主轴间隙变化，润滑油温度升高会使粘度降低，这些变化会引起主轴部件的工作性能，降低加工精度。因此在各种类型的机床对温度要有一定的限制。如高精度机床，连续运转下的允许温度为8～10C，精密机床15～20C，普通机床30～40C。（5）精度保持性主轴部件丧失其原始精度的主要原因是磨损。要长期保持主轴部件的精度，必须提高其耐磨性。对耐磨性影响较大的因素有主轴的材料、轴承的材料、热处理方法、轴承类型及润滑防护方式等。三、主轴部件的传动方式主轴部件的传动方式主要有齿轮传动、带传动、电动机直接驱动等。主轴传动方式的选择，主要决定于主轴的转速、所传递的转矩、对运动平稳性的要求以及结构紧凑、装卸维修方等要求。（1）齿轮传动齿轮传动结构简单、紧凑，能传递较大的转矩，能适应变转速、变载荷工作，应用最广。它的缺点是线速度不能国药。（2）带传动带传动是靠摩擦力传动，结构简单、制造容易、成本低，特别适用于中心距较大的两轴间传动。带有弹性，可吸振，传动平稳，噪声小，适宜高速传动。带传动在载荷中会打滑，能起到过载保护作用。缺点是有滑动，不能用在速比要求准确的场合。（3）电动机直接驱动方式四、主轴部件的结构（一）主轴部件的支承数目（1）前后两个支承优点是构造简单，制造装配方便容易保证精度。缺点是主轴刚度和抗震性不高。（2）三个支承缺点是对三个支承孔的同心度要求较高，制造装配复杂。辅助支承一般不预紧。注：前后支承为主，中间支承为辅。前中支撑为主，后支承为辅。（使用较多）（二）推力轴承位置装配形式切削力→轴向受力→推力轴承（1）前端配置缺点是前支承结构复杂，发热大，温升高。优点是主轴受热后向后延伸，不影响轴向精度，精度高，可提高主轴部件刚度。应用于高精度机床和数控机床。（2）后端配置优点是前支撑结构简单，发热小。温升低。缺点是主轴受热后向前延伸，影响轴向精度。应用于普通立式铣床、多刀车床。（3）两端配置缺点是主轴受热延伸后，影响主轴轴承的轴向间隙，必须有消隙机构和热膨胀补偿机构。常用于短主轴，如组合机床主轴。（4）中间配置优点是可减少主轴的悬伸量，并使主轴的热膨胀向后。缺点是前支承复杂，温升大。（三）主轴传动部件的合理配置（1）传动件在主轴上轴向位置的合理配置在传动力引起的主轴弯曲变形要小，引起主轴前端在误差敏感方向上的位移要小。传动件（最大传动件）尽量靠前支承。传动件放在两个支承中间靠近前支承，受力情况好，使用广泛。传动件放在主轴前的悬伸端，主轴刚性好，主要用于具有大转盘的机床，如立式车床，躺床。传动件放在主轴的后悬伸端，较多用于带传动，可便于传动带的更换，如磨床。注：在布置传动部件时，应尽量使传动力和切削力两者间引起的主轴端位移和轴承受力的影响能相互抵消一部分。（四）主轴主要的结构参数的确定主轴主要的结构参数有：主轴前、后轴颈直径D1和D2，主轴内孔直径d，主轴前端悬伸量a，主轴主要支承间的跨距L。（1）主轴前、后轴颈直径D1和D2的确定主轴前轴颈直径D1一般可根据机床类型、主电动机功率以及主参数来选取，如下表。车床和铣床主轴后颈直径DD12)9.0~7.0(。磨床主轴常为前后轴颈相等，中段较粗。（2）主轴内孔直径d的确定许多机床都是空心主轴，空心主轴能减轻主轴重量。内孔直径的大小，应在满足主轴刚度的前提下尽量取大值。卧式车床的d通常不小于主轴平均直径的%60~%55；铣床主轴的d可比刀具拉杆直径大5~10mm。但一般情况下要保证7.0Dd（3）主轴前端悬伸量a的确定在满足结构要求的前提下尽可能取小值，以提高主轴部件的刚性和抗震性。初步取Da1。为了缩小a，主轴前端部可采用短锥结构（4）主轴合理跨距L的确定支承跨距过大或过小都会降低主轴部件的刚度。有关资料对合理跨距选择的推存值可参考：1）DL15~4）（合理.2）aL）（合理5~3，用悬伸长度较小时，如车床、铣床、外圆磨床等。3）aL）（合理2~1，用于悬伸长度较大时，如镗床、内圆磨床等。注：实际使用中，跨距L往往大于L合理。（五）主轴的材料和热处理主轴材料主要根据耐磨性、载荷特点和热处理后的变形大小来选择。机床主轴常用的材料及热处理要求可见下表。（六）主轴的技术要求主轴前后颈的同轴度；锥孔相对于前后轴颈中心连接的径向圆跳动；定心轴颈及定位轴肩相对与前后轴颈中心连线的径向圆跳动和端面圆跳动。