机械制造装备 第2版 教学配套课件 黄鹤汀 主编 第二章 金属切削机床典型部件
合集下载
《机械制造装备设计第2版》课件习题思考题解答
思考题与习题解答第1章专机总体设计1.1 专机应满足哪些基本要求？答：专机应满足下列基本要求：1) 工艺范围; 2) 加工精度; 3) 生产率和自动化程度; 4) 可靠性; 5) 操作方便、工作完全；6) 造型美观、减少污染。
1.2 专机设计的步骤是什么？答：大体上可分为以下四个阶段：1) 调查研究; 2) 总体方案设计; 3) 工作图设计; 4) 试制鉴定。
1.3 专机的总体方案设计包括哪些内容？答：具体内容如下：1) 调查研究; 2) 专机的总体布局; 3) 工艺分析; 4) 确定专机的主要技术参数。
1.4 总体布局的内容是什么？答：内容是按工艺要求决定机床所需的运动，确定机床的组成部件，以及确定各个部件的相对运动和相对位置关系，同时也要确定操纵、控制机构在机床中的配置，并作出机床的总联系尺寸图。
1.5 为何在总体方案设计中工艺分析是十分重要的？答：工艺分析首先确定该专机所采用哪一种的工艺方法，工艺方法又是多种多样的，它对机床的结构和性能的影响很大。
工艺方法的改变将导致机床的运动、传动、部件配置以及结构等产生一系列变化。
不同的工艺方法，必然会使机床的结构、运动、传动等有所不同。
因此，在总体方案设计中工艺分析就显得十分重要的。
1.6 专机的运动有哪几种类型？运动分配的原则是什么？答：按其运动的功用可分为表面成形运动和辅助运动两大类。
表面成形运动又可分为主运动和进给运动两类。
运动分配的原则应考虑下列几项：1) 简化机床的传动和结构; 2) 提高加工精度; 3) 缩小机床占地面积。
1.7 主轴转速数列有哪几种类型？分别适用于什么场合？答：主轴转速数列采用等比级数、等差级数、对数级数等类型排列。
一般情况下，在主运动系统中主轴转速采用等比级数排列; 在进给运动系统中采用按等差级数排列的数列。
1.8专机的功率确定方法有哪几种？目前常用的方法是什么？答：有3种方法：1) 类比法; 2) 实侧法; 3) 计算法。
机械制造技术基础第2版课后习题答案教学教材
《机械制造技术基础》部分习题参考解答第二章金属切削过程2-1什么是切削用量三要素？在外圆车削中，它们与切削层参数有什么关系? 答：切削用量三要素是指切削速度丫、进给量/、背吃刀量％（切削深度）。
在外圆车削中，它们与切削层参数的关系是：切削层公称厚度：hD = f sin K切削层公称宽度：j=a /sin工：切削层公称横截面积:AD = fa2-2确定外圆车刀切削部分几何形状最少需要几个基本角度？试画图标出这些基本角度。
答：确定外圆车刀切削部分几何形状最少需要7个基本角度：前角、后角、主偏角、副偏角、副前角、副后角和刃倾角，这些基本角度如下图所示（其中副前角、副后角不做要求）。
2-3试述刀具标注角度和工作角度的区别。
为什么车刀作横向切削时，进给量取值不能过大？答：刀具标注角度是在静态情况下在刀具标注角度参考系中测得的角度；而刀具工作角度是在刀具工作角度参考系中（考虑了刀具安装误差和进给运动影响等因素）确定的刀具角度。
车刀作横向切削时，进给量取值过大会使切削速度、基面变化过大，导致刀具实际工作前角和工作后角变化过大，可能会使刀具工作后角变为负值，不能正常切削加工（P23）。
2-4刀具切削部分的材料必须具备哪些基本性能？答：（P24）（1）高的硬度和耐磨性；（2）足够的强度和韧性；（3）高耐热性；（4）良好的导热性和耐热冲击性能；（5）良好的工艺性。
2-5常用的硬质合金有哪几类？如何选用？答：（P26）常用的硬质合金有三类：P类（我国鸨钻钛类YT），主要用于切削钢等长屑材料；K类（我国鸨钻类YG）,主要用于切削铸铁、有色金属等材料;M类（我国通用类YW）,可以加工铸铁、有色金属和钢及难加工材料。
2-6怎样划分切削变形区？第一变形区有哪些变形特点？答：切削形成过程分为三个变形区。
第一变形区切削层金属与工件分离的剪切滑移区域，第二变形区前刀面与切屑底部的摩擦区域；第三变形区刀具后刀面与已加工表面的摩擦区域。
机械制造装备教案
教学方法： 讲授。
教学手段： 多媒体。
作业 讨论题 思考题
习题：1-23，1-24
课后小结
机械制造装备 课程教案
课次
9
授课方式 理论课√ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□
课时
安排
2
第一章金属切削机床 授课题目
1.6 其它机床
教学 目的
与 要求
教学 重点
及 难点
1．钻床、镗床、铣床、组合机床、直线运动机床的用途、工艺范围、 分类、总体结构和机床运动。
课时 安排
2
第一章金属切削机床 授课题目
1.2 车床
教学 目的
与 要求
教学 重点
及 难点
1．掌握 CA6140 型车床主运动传动链； 2．掌握 CA6140 车床车削螺纹传动链。
重点：CA6140 型车床主运动传动链；CA6140 车床车削螺纹传动链。
教学基本内容
方法及手段
第一章金属切削机床 1.2 车床 CA6140 型车床主运动传动链；
课次
14
授课方式 理论课√ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□
课时
安排
2
第三章 机床总体和传动系统设计 授课题目
3.2 传动系统设计
教学 目的
与 要求
教学 重点
及 难点
1．掌握转速图、结构网、结构式的各自含义； 2．掌握结构网的绘制； 3．掌握等比结构串联系统的级比规律。
重点：转速图、结构网、结构式的各自含义；结构网的绘制；等比结 构串联系统的级比规律。
教学 重点
及 难点
重点：支承件的静刚度保证支承件自身刚度的措施。
教学基本内容
方法及手段
第二章 金属切削机床典型部件 2.2 支承件及导轨 支承件的功用、分类及基本要求； 支承件的自身刚度、局部刚度及接触刚度； 导轨的功用、分类和应满足的要求； 导轨材料及热处理； 导轨截面形状与组合。
机械制造装备设计之2——金属切削机床-哈工大(威海)黄博ppt课件
合理进行装备总体布局，优化操作步骤和方法（对作业程序进行分析， 取消不必要操作，合并和简化重复和繁琐的工作，缩短操作路线和事件， 合理分配两手负荷等），减少操作过程中工人体力消耗；
对市场和消费者进行调研，保证产品合理的质量标准；
符合绿色工程要求（考虑全生命周期）
6
.
3.1 金属切削机床设计的基本理论
运动关系分类
独立运动
复合运动（运动之间严格运动关系，如车螺纹时工件主轴的回转运动 与刀具的纵向直线运动，通过内联传动系统或数控联动实现）
9
.
3.1 金属切削机床设计的基本理论
机床的成形运动
按照速度、动力消耗可分为：
主运动（速度高、动力消耗大） 进给运动（速度低、消耗动力小）
按照其完成的功能分：
1金属切削机床设计的基本理论?机床的运动分类?运动性质分类?直线运动与回转运动?运动功能分类?成形运动?完成工件待加工表面几何形状的生成和金属切除任务的运动?非成形运动?切入运动刀具切入工件?分度运动工件与加工工具按给定的角度或长度间隔的相对运动?辅助运动刀具的接近退刀返回等?调整运动调整刀具与工件相对位置或方向?控制运动一些操纵运动?运动关系分类?独立运动?复合运动运动之间严格运动关系如车螺纹时工件主轴的回转运动与刀具的纵向直线运动通过内联传动系统或数控联动实现3
“ 规格严格、功夫到家”
机械制造装备设计
哈尔滨工业大学（威海）机器人研究所
山东省现代数字化医疗装备高校重点实验室
黄博
1
.
本课程主要讲述内容
机械制造装备及制造业动态 机械制造装备设计方法 金属切削机床设计 典型部件设计 工业机器人设计 机床夹具设计 物流系统设计 机械加工生产线总体设计
模块化设计
对市场和消费者进行调研，保证产品合理的质量标准；
符合绿色工程要求（考虑全生命周期）
6
.
3.1 金属切削机床设计的基本理论
运动关系分类
独立运动
复合运动（运动之间严格运动关系，如车螺纹时工件主轴的回转运动 与刀具的纵向直线运动，通过内联传动系统或数控联动实现）
9
.
3.1 金属切削机床设计的基本理论
机床的成形运动
按照速度、动力消耗可分为：
主运动（速度高、动力消耗大） 进给运动（速度低、消耗动力小）
按照其完成的功能分：
1金属切削机床设计的基本理论?机床的运动分类?运动性质分类?直线运动与回转运动?运动功能分类?成形运动?完成工件待加工表面几何形状的生成和金属切除任务的运动?非成形运动?切入运动刀具切入工件?分度运动工件与加工工具按给定的角度或长度间隔的相对运动?辅助运动刀具的接近退刀返回等?调整运动调整刀具与工件相对位置或方向?控制运动一些操纵运动?运动关系分类?独立运动?复合运动运动之间严格运动关系如车螺纹时工件主轴的回转运动与刀具的纵向直线运动通过内联传动系统或数控联动实现3
“ 规格严格、功夫到家”
机械制造装备设计
哈尔滨工业大学（威海）机器人研究所
山东省现代数字化医疗装备高校重点实验室
黄博
1
.
本课程主要讲述内容
机械制造装备及制造业动态 机械制造装备设计方法 金属切削机床设计 典型部件设计 工业机器人设计 机床夹具设计 物流系统设计 机械加工生产线总体设计
模块化设计
机械制造技术 教学配套课件 刘平 第2章 金属切削机床与刀具(1)
6）通用机床的设计顺序号
某些通用机床，当无法用一个主参数表示时，则 在型号中用设计顺序号表示。设计顺序号由1起 始，当设计顺序号小于10时，加“0”表示。
6/2 6/3
尚 辅 教 学 配 套 课 件
7）机床的重大改进顺序号
当机床的结构、性能有更高的要求，需按新产品 重新设计、试制和鉴定时，按改进的先后顺序选 用A、B、C……等汉语拼音字母加在基本部分的 尾部,以区别于原机床型号。
钻 床
镗 床
磨床
铣 床
刨 插 床
拉 床
锯 床
其 他 机 床
代 号 读 音
C
Z
T
M
2M 二 磨
3M 三 磨
YSXBLDGQ
车
钻
镗
磨
牙
6/2 6/3
丝
铣
刨
拉
电
割
其
尚 辅 教 学 配 套 课 件
3）机床特性
通用特性代号
机床的特性代号也用汉语拼音表示，代表机床具有的特别性能。
通用特性代号
简 式 或 经 济 型 柔 性 加 工 单 元
6/2 6/3
尚 辅 教 学 配 套 课 件
8）其它特性代号 其它特性代号,置于辅助部分之首。其中同一型 号机床的变型代号，一般应放在其它特性代号之 首位；其它特性代号主要用以反映各类机床的特 性。
如对数控机床，可用它来反映不同控制系统。
对于一般机床，可以反映同一型号机床的变型等；
其它特性代号可用汉语拼音字母表示，也可用阿拉伯数 字表示，还可用两者组合表示。
6/2 6/3
尚 辅 教 学 配 套 课 件
4）组、系别代号
机床的组别和系别代号分别用一个数字表示。每 类机床分为十个组，用数字0~9表示。每组又分 为若干个系。
中职版《机械基础》第2版电子课件第2章
模块三 材料的力学性能
• 五、金属材料的韧性
• ●韧性是金属材料在断裂前吸 收变形能量的能力。
• 金属材料的韧性大小通常采用 吸收能量K（单位是焦尔J）来 衡量。
• ●变形是指材料（或杆件）受 到力的作用而产生几何形状和 尺寸的变化。
• 杆件的基本变形形式主要有拉 伸（或压缩）变形、剪切变形 、扭转变形和弯曲变形。
• 4．杆件的强度与刚度
• ●强度是指材料（或杆件）受力 时抵抗破坏的能力。
• ●刚度是指材料（或杆件）抵抗 变形的能力。
• ●稳定性是指杆件保持原有平衡 形式的能力，即杆件在使用过程 中不产生失稳现象。
• 正应力的正、负号规定是：拉 应力为正，压应力为负。
• 4．应变
• ●应变是杆件在外力作用下其 内部某一点的变形程度。
• 杆件在拉伸（或压缩）时，其 变形主要表现为纵向伸长（或 缩短）。假设等截面杆件原长 是 ，横截面面积是A。在轴向 拉力F的作用下，杆件的长度由 l增大为l1 ，则杆件的纵向伸长 是：∆l= l1 -l
模块二 直杆轴向拉伸与压缩时的变形与应力分析
• ∆l反映的是杆件的总变形量，说明不了杆件的变形程度。 因此，为了衡量杆件沿轴向的变形程度，引入线应变。
• ●线应变是杆件沿轴向单位长度的伸长量，即ɛ= ∆l/ l • ɛ是无量纲的量，其正、负号与 ∆l的正负号一致，即拉伸
变形时 ɛ为正，压缩变形时 ɛ为负。 •
•2
• ●强度是材料在力的作用下，抵抗 永久变形和断裂的能力。
• （1）●屈服强度是指试样在拉伸 试验过程中力不增加(保持恒定)仍 然能继续伸长(变形)时的应力。
• 屈服强度包括上屈服强度（ReH） 和下屈服强度（ReL），由于下屈 服强度的数值较为稳定，通常将下 屈服强度作为材料的屈服强度。
机械制造工艺教案第二章1-3节.ppt
在一般情况下增加锻造比，可使金属组织细密化，提高锻件 的力学性能。但是，当锻造比过大，金属组织的紧密程度 和晶粒细化程度都已达到了极限状况，锻件的力学性能不 再升高，而是增加各向异性。
2019年11月13日星期三
7
第二章 锻压工艺 Forging and Stamping Process
• 流线的利用
2019年11月13日星期三
19
第二章 锻压工艺 Forging and Stamping Process
2．自由锻的应用
自由锻使用的工具简单、通用，生产准备周期短，灵活性大， 所以使用范围较为广泛，特别适用于单件、小批量生产。 在重型机械中，自由锻是生产大型和特大型锻件的唯一成 形方法。
3．模锻
rging and Stamping Process
• 锻造比
在压力加工中，金属截面积变化的程度。
拔长时的锻造比为:
Y拔＝F0/F
镦粗时的锻造比为:
Y镦＝H0/H
式中，
H0、F0——坯料变形前的高度和横截面积； H 、F ——坯料变形后的高度和横截面积。
金属的加工条件，一般指金属的变形温度、变形速度和变形 方式等。
2019年11月13日星期三
12
第二章 锻压工艺 Forging and Stamping Process
• 1．变形温度的影响
随着温度升高，原子动能升高，易于产生滑移变形，从而提 高了金属的锻造性能，所以加热是压力加工成形中很重要 的变形条件(dz28) 。
2019年11月13日星期三
5
第二章 锻压工艺 Forging and Stamping Process
• 钢锭开坯
热加工生产采用的原始坯料是铸锭。其内部组织很不均匀， 晶粒较粗大，并存在气孔、缩松、非金属夹杂物等缺陷。 铸锭加热后经过热加工，由于塑性变形及再结晶，从而改 变了粗大、不均匀的铸态结构(dd26) ，获得细化了的再结 晶组织。同时还可以将铸锭中的气孔、缩松等压合在一起， 使金属更加致密，力学性能得到很大提高。
机械设备维修技术(第二版)PPT3
轴类零件是旋转零件，其长度大于直 径，通常由外圆柱面、圆锥面、内孔、 螺纹及相应端面所组成。 套类零件的结构特点是：零件的主要 表面为同轴度较高的内外旋转表面，壁 厚较薄、易变形，长度一般大于直径等 。
3.1.2 轴套类零件的视图表达及尺寸标注
1．视图表达
① 轴套类零件主要是回转体，—般都在车 床、磨床上加工，常用一个基本视图表达 ，轴线水平放置，并且将小头放在右边， 便于加工时看图。
图3-10 齿厚测量
（2）直齿圆柱齿轮测绘程序
可以把直齿圆柱齿轮测绘程序归纳为图 3-11所示内容。
图3-11 直齿圆柱齿轮测绘程序
3.2.2 测绘实例
例3-1 测得一对国产齿轮的几何参数如下： 测得其齿数 ， ，压力角 = 20°，齿顶圆 直径 小齿轮公法线长度 =21.55mm，大齿 轮公法线长度 实测中心距 。试确定其基 本参数。 解：（1）确定模数
② 在轴上的单键槽最好朝前画出全形。
③ 对于轴上孔、键槽等的结构，一般用局 部剖视图或剖面图表示。
④ 退刀槽、圆角等细小结构用局部放大图 表达，如图3-1所示。
⑤ 外形简单的套类零件常用全剖视，如图 3-2所示。
2．尺寸标注
图3-1 轴类零件的表达
图3-2 套类零件的表达
3.1.3 轴套类零件的材料和技术要求
d 2 z2 m 56 2 112 （mm）
③ 全齿高：
* h m(2ha c* ) 2 (2 1 0.25) 4.5 （mm）
④ 公法线长度：由计算或查表得齿轮公法 线长度为 小齿 W4 21.561mm 大齿 W7 39.946mm ⑤ 中心距：
3．轴类零件的技术要求
（1）尺寸精度 主要轴颈直径尺寸精度一般为IT6～IT9级 ，精密的为IT5级。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6/7
尚辅教学配套课件
轴承的刚度与轴承的类型有关，线接触的滚子 轴承比点接触的球轴承刚度高，双列轴承比单列的 刚度高，且刚度是载荷的函数，适当预紧不仅能提 高旋转精度，也能提高刚度。
轴承的极限转速与轴承滚动体的形状有关，同 等尺寸的轴承，球轴承的极限转速高于滚子轴承， 圆柱滚子轴承的极限转速高于圆锥滚子轴承；同一 类型的轴承，滚动体的分布圆越小，滚动体越小， 极限转速越高。
主轴组件的抗振性主要取决于前轴承，因而，有 的机床前支承采用滑动轴承，后支承采用滚动轴承。
6/7
尚辅教学配套课件
2．主轴滚动轴承的类型选择
机床主轴较粗，主轴轴承的直径较大，轴承所承 受的载荷远小于其额定动载荷，约为1/10。
因此，一般情况下，承载能力和疲劳寿命不 是选择主轴轴承的主要依据。
主轴轴承，应根据刚度、旋转精度和极限转 速来选择。
6/7
尚辅教学配套课件
滚动轴承与滑动轴承相比，缺点为： ①滚动体的数量有限，因此滚动轴承旋转中的径 向刚度是变化的；②滚动轴承摩擦力大，摩擦系数
为 f 0.002 ~ 0.008，阻尼比小， 0.02 ~ 0.04；
③滚动轴承的径向尺寸较大。因此，在动刚度性能高 的卧式精密机床（如：外圆磨床、卧轴平面磨床、精 密车床）中，滑动轴承仍有一定应用领域。
产生热变形。主轴热变形可引起轴承间隙变化，轴
心位置偏移，定位基面的形状尺寸和位置产生变
化；润滑油温度升高后，粘度下降，阻尼降低；因
此主轴组件的热变形，将严重影响加工精度。
室温不是20οC时，温升TFra bibliotek的许可值按下式计
算
Tt T20 Kt t 20
6/7
5．耐磨性
尚辅教学配套课件
主轴组件的精度保持性是指长期保持其原始制造
6/7
尚辅教学配套课件
轴承的轴向承载能力和刚度，由强到弱依次 为：推力球轴承、推力角接触球轴承、圆锥滚子轴 承、角接触球轴承；
承受轴向载荷轴承的极限转速由高到低为：角接 触球轴承、推力角接触球轴承、圆锥滚子轴承、推 力球轴承。
6/7
尚辅教学配套课件
3．轴承的精度选择 轴承的精度，应采用P2、P4、P5级和SP、UP
尚辅教学配套课件
第二章 金属切削机床典型部件
第一节 主轴部件 第二节 支承件及导轨 第三节 自动换刀装置
6/7
第一节尚 辅 主教 学轴配 套组课 件件 设计 一、主轴组件的基本要求
主轴组件由主轴及其支承轴承、传动件、定位元件等组 成。
主轴组件是主运动的执行件，是机床重要的组成部分。 它的功用是缩小主运动的传动误差并将运动传递给工件或刀 具进行切削，形成表面成形运动；承受切削力和传动力等载 荷。
用度，是机床重要的性能指标。但目前，抗振性的指
标尚无统一标准，设计时可在统计分析的基础上，结
合实验进行确定。动态刚度与静刚度成正比，在共振
区，与阻尼（振动的阻力）近似成正比。可通过增加
静刚度、增加阻尼比来提高动刚度。
6/7
尚辅教学配套课件
4．温升与热变形
主轴组件工作时，轴承的摩擦形成热源，切削
热和齿轮啮合热的传递，导致主轴部件温度升高，
精度的能力，主轴组件主要的失效形式是磨损，所以
精度保持性又称为耐磨性。主要磨损有：主轴轴承的
疲劳磨损，主轴轴颈表面、装卡刀具的定位基面的磨
损等。磨损的速度与摩擦性质，摩擦副的结构特点，
摩擦副材料的硬度、摩擦面积、摩擦面表面精度，以
及润滑方式等有关。如普通机床主轴，一般采用45或
60号优质结构钢，主轴支承轴颈及装卡刀具的定位基
面，G50～55HRC。
6/7
二、主轴轴承 尚 辅 教 学 配 套 课 件
（一）、滚动轴承
1．轴承的选择 机床主轴最常用的轴承是滚动轴承。这是因为：①适度预
紧后，滚动轴承有足够的刚度，有较高的旋转精度，能满足机 床主轴的性能要求，能在转速和载荷变化幅度很大的条件下稳 定工作；②由专门生产厂大批量生产，质量稳定，成本低，经 济性好。特别是轴承行业针对机床主轴的工作性质，研制生产 了NN3000K、234400及Gamet（加梅）轴承，更使滚动轴承占稳 主轴轴承的主导地位；③滚动轴承容易润滑。
主轴组件刚度与主轴自身的 刚度和支承轴承的刚度相关。主 轴自身的刚度取决于主轴的惯性 矩、主轴端部的悬伸量和支承跨 距；支承轴承刚度由轴承的类 型、精度、安装形式、预紧程度 等因素决定。
6/7
3．抗震性
尚辅教学配套课件
机床在额定载荷下切削时，主轴组件抵抗变形的
能力，称为动态刚度。
主轴组件的动刚度直接影响加工精度和刀具的耐
6/7
尚辅教学配套课件
切削力方向随主轴的旋转同步变化的主轴，主 轴支承轴颈的某一条线或点间接地跟半径方向上的 外圈滚道表面对应的线或点接触，影响主轴旋转精 度的因素为轴承内圈的径向圆跳动、滚动体的圆度 误差、外圈的径向圆跳动。由于轴承内圈滚道直径 小，且滚道外表面磨削精度高，因而误差较小，主 轴旋转精度主要取决于外圈的径向圆跳动，即外圈 滚道表面相对于轴承外径轴线的同轴度；
主轴组件直接参与切削，其性能影响加工精度和生产 率。因而是决定机床性能和经济性指标的重要因素。
6/7
尚辅教学配套课件
主轴组件应满足的基本要求 1．旋转精度
主轴的旋转精度，是机床几何精度的组成部 分。旋转精度是主轴组件装配后，静止或低速空载 状态下，刀具或工件安装基面上的全跳动值。它取 决于主轴、主轴的支承轴承、箱体孔等的制造精 度，装配和调整精度。
6/7
2.刚度
尚辅教学配套课件
静刚度（简称为刚度），是主轴组件在静载荷 作用下抵抗变形的能力，通常以主轴端部产生单位 位移弹性变形时，位移方向上所施加的力表示。
当外伸端受径向作用力（N），受力方向上的弹 性位移为δ（μm）时，主轴的刚度为
KF
6/7
尚辅教学配套课件
弹性位移δ是位移方向上的力、主轴组件结构参 数（如尺寸、支承跨矩、支承刚度等）的函数。为简 化刚度计算，引入柔度（μm/N），即刚度的倒数。
级。SP、UP级轴承的旋转精度相当于P4、P2，内外 圈的尺寸精度比旋转精度低一级，相当于P5、P4 级。这是因为轴承的工作精度主要取决于旋转精 度，主轴支承轴颈和箱体轴承孔可按一定配合要求 配作，适当降低轴承内外圈的尺寸精度可降低成 本。
6/7
尚辅教学配套课件
切削力方向固定不变的主轴，如：车床、铣 床、磨床等，通过滚动体，始终间接地与切削力方 向上的外圈滚道表面的一条线（线接触轴承）或一 点（球轴承）接触，由于滚动体是大批量生产，且 直径小，圆柱度误差小，其圆度误差可忽略，因 此，决定主轴旋转精度的是轴承的内圈径向圆跳 动，即内圈滚道表面相对于轴承内径轴线的同轴 度。
尚辅教学配套课件
轴承的刚度与轴承的类型有关，线接触的滚子 轴承比点接触的球轴承刚度高，双列轴承比单列的 刚度高，且刚度是载荷的函数，适当预紧不仅能提 高旋转精度，也能提高刚度。
轴承的极限转速与轴承滚动体的形状有关，同 等尺寸的轴承，球轴承的极限转速高于滚子轴承， 圆柱滚子轴承的极限转速高于圆锥滚子轴承；同一 类型的轴承，滚动体的分布圆越小，滚动体越小， 极限转速越高。
主轴组件的抗振性主要取决于前轴承，因而，有 的机床前支承采用滑动轴承，后支承采用滚动轴承。
6/7
尚辅教学配套课件
2．主轴滚动轴承的类型选择
机床主轴较粗，主轴轴承的直径较大，轴承所承 受的载荷远小于其额定动载荷，约为1/10。
因此，一般情况下，承载能力和疲劳寿命不 是选择主轴轴承的主要依据。
主轴轴承，应根据刚度、旋转精度和极限转 速来选择。
6/7
尚辅教学配套课件
滚动轴承与滑动轴承相比，缺点为： ①滚动体的数量有限，因此滚动轴承旋转中的径 向刚度是变化的；②滚动轴承摩擦力大，摩擦系数
为 f 0.002 ~ 0.008，阻尼比小， 0.02 ~ 0.04；
③滚动轴承的径向尺寸较大。因此，在动刚度性能高 的卧式精密机床（如：外圆磨床、卧轴平面磨床、精 密车床）中，滑动轴承仍有一定应用领域。
产生热变形。主轴热变形可引起轴承间隙变化，轴
心位置偏移，定位基面的形状尺寸和位置产生变
化；润滑油温度升高后，粘度下降，阻尼降低；因
此主轴组件的热变形，将严重影响加工精度。
室温不是20οC时，温升TFra bibliotek的许可值按下式计
算
Tt T20 Kt t 20
6/7
5．耐磨性
尚辅教学配套课件
主轴组件的精度保持性是指长期保持其原始制造
6/7
尚辅教学配套课件
轴承的轴向承载能力和刚度，由强到弱依次 为：推力球轴承、推力角接触球轴承、圆锥滚子轴 承、角接触球轴承；
承受轴向载荷轴承的极限转速由高到低为：角接 触球轴承、推力角接触球轴承、圆锥滚子轴承、推 力球轴承。
6/7
尚辅教学配套课件
3．轴承的精度选择 轴承的精度，应采用P2、P4、P5级和SP、UP
尚辅教学配套课件
第二章 金属切削机床典型部件
第一节 主轴部件 第二节 支承件及导轨 第三节 自动换刀装置
6/7
第一节尚 辅 主教 学轴配 套组课 件件 设计 一、主轴组件的基本要求
主轴组件由主轴及其支承轴承、传动件、定位元件等组 成。
主轴组件是主运动的执行件，是机床重要的组成部分。 它的功用是缩小主运动的传动误差并将运动传递给工件或刀 具进行切削，形成表面成形运动；承受切削力和传动力等载 荷。
用度，是机床重要的性能指标。但目前，抗振性的指
标尚无统一标准，设计时可在统计分析的基础上，结
合实验进行确定。动态刚度与静刚度成正比，在共振
区，与阻尼（振动的阻力）近似成正比。可通过增加
静刚度、增加阻尼比来提高动刚度。
6/7
尚辅教学配套课件
4．温升与热变形
主轴组件工作时，轴承的摩擦形成热源，切削
热和齿轮啮合热的传递，导致主轴部件温度升高，
精度的能力，主轴组件主要的失效形式是磨损，所以
精度保持性又称为耐磨性。主要磨损有：主轴轴承的
疲劳磨损，主轴轴颈表面、装卡刀具的定位基面的磨
损等。磨损的速度与摩擦性质，摩擦副的结构特点，
摩擦副材料的硬度、摩擦面积、摩擦面表面精度，以
及润滑方式等有关。如普通机床主轴，一般采用45或
60号优质结构钢，主轴支承轴颈及装卡刀具的定位基
面，G50～55HRC。
6/7
二、主轴轴承 尚 辅 教 学 配 套 课 件
（一）、滚动轴承
1．轴承的选择 机床主轴最常用的轴承是滚动轴承。这是因为：①适度预
紧后，滚动轴承有足够的刚度，有较高的旋转精度，能满足机 床主轴的性能要求，能在转速和载荷变化幅度很大的条件下稳 定工作；②由专门生产厂大批量生产，质量稳定，成本低，经 济性好。特别是轴承行业针对机床主轴的工作性质，研制生产 了NN3000K、234400及Gamet（加梅）轴承，更使滚动轴承占稳 主轴轴承的主导地位；③滚动轴承容易润滑。
主轴组件刚度与主轴自身的 刚度和支承轴承的刚度相关。主 轴自身的刚度取决于主轴的惯性 矩、主轴端部的悬伸量和支承跨 距；支承轴承刚度由轴承的类 型、精度、安装形式、预紧程度 等因素决定。
6/7
3．抗震性
尚辅教学配套课件
机床在额定载荷下切削时，主轴组件抵抗变形的
能力，称为动态刚度。
主轴组件的动刚度直接影响加工精度和刀具的耐
6/7
尚辅教学配套课件
切削力方向随主轴的旋转同步变化的主轴，主 轴支承轴颈的某一条线或点间接地跟半径方向上的 外圈滚道表面对应的线或点接触，影响主轴旋转精 度的因素为轴承内圈的径向圆跳动、滚动体的圆度 误差、外圈的径向圆跳动。由于轴承内圈滚道直径 小，且滚道外表面磨削精度高，因而误差较小，主 轴旋转精度主要取决于外圈的径向圆跳动，即外圈 滚道表面相对于轴承外径轴线的同轴度；
主轴组件直接参与切削，其性能影响加工精度和生产 率。因而是决定机床性能和经济性指标的重要因素。
6/7
尚辅教学配套课件
主轴组件应满足的基本要求 1．旋转精度
主轴的旋转精度，是机床几何精度的组成部 分。旋转精度是主轴组件装配后，静止或低速空载 状态下，刀具或工件安装基面上的全跳动值。它取 决于主轴、主轴的支承轴承、箱体孔等的制造精 度，装配和调整精度。
6/7
2.刚度
尚辅教学配套课件
静刚度（简称为刚度），是主轴组件在静载荷 作用下抵抗变形的能力，通常以主轴端部产生单位 位移弹性变形时，位移方向上所施加的力表示。
当外伸端受径向作用力（N），受力方向上的弹 性位移为δ（μm）时，主轴的刚度为
KF
6/7
尚辅教学配套课件
弹性位移δ是位移方向上的力、主轴组件结构参 数（如尺寸、支承跨矩、支承刚度等）的函数。为简 化刚度计算，引入柔度（μm/N），即刚度的倒数。
级。SP、UP级轴承的旋转精度相当于P4、P2，内外 圈的尺寸精度比旋转精度低一级，相当于P5、P4 级。这是因为轴承的工作精度主要取决于旋转精 度，主轴支承轴颈和箱体轴承孔可按一定配合要求 配作，适当降低轴承内外圈的尺寸精度可降低成 本。
6/7
尚辅教学配套课件
切削力方向固定不变的主轴，如：车床、铣 床、磨床等，通过滚动体，始终间接地与切削力方 向上的外圈滚道表面的一条线（线接触轴承）或一 点（球轴承）接触，由于滚动体是大批量生产，且 直径小，圆柱度误差小，其圆度误差可忽略，因 此，决定主轴旋转精度的是轴承的内圈径向圆跳 动，即内圈滚道表面相对于轴承内径轴线的同轴 度。