主轴组件课件
合集下载
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)。
B. 气体滑动轴承
多数为静压轴承。
51
一、液体动压滑动轴承 产生压力油膜的条件: A 轴与轴承之间充满一定粘度的润滑油; B 轴与轴承之间有锲形空间； C 主轴旋转带动润滑油从间隙大处向小处流动,
且v>v临界
52
单油锲滑动轴承 只产生一个压力油锲,轴心位置稳定性差，主轴组件中
不予采用。
53
多油锲滑动轴承（三油锲、五油锲） 1.短三瓦滑动轴承
18
2.适应转速的要求 极限转速（高→低） 径向:球轴承、滚柱轴承、滚锥轴承。 轴向：向心推力球轴承、推力球轴承、滚锥轴承。
19
同一类型的轴承 规格↓精度↑极限转速↑ 综上,选择轴承，应综合考虑承载能力和极限转速。
20
3.适应加工精度的要求
21
4.适应结构的要求
多个球轴承 刚度↑ 承载↑径向尺寸↓
3
4
通用机床主轴组件的旋转精度,我国有统一的标准，专用机 床则应根据工件精度要求确定。
5
影响旋转精度的因素
（1）轴承精度和间隙的影响。 （2）主轴、支承座等零件中精度的影响。
6
2.刚度 主轴组件的刚度～在外载荷作用下抵抗变形的能力。 K=F/y (N/μm)
7
主轴组件的刚度直接影响加工精度。
8
设计中应尽可能提高刚度,从布局、结构尺寸等 方面综合考虑。
9
3.抗振性 主轴组件抵抗受迫振动和自激振动而保持平稳运转
的能力。 主轴振动将降低工件的表面质量。
10
受迫振动的干扰力: 主轴上旋转零件的偏心质量产生的离心力; 周期性变化的切削力。
11
自激振动: 金属切削加工时,由于机床＝工件－刀具弹性系统振
预紧力：20～30%工作载荷
38
间隙调整的原理 使轴承内、外圈产生相对位移,并保持在调整好的位置
上。 调整的具体结构举例。
39
1.螺纹调整法
40
调整螺母的防松
41
42
2.修磨隔套法
43
44
45
3.油压套筒式调隙结构
46
三、滚动轴承的精度与配合
A B C D E (F) G
高
低
A、B 特高、超高精度,需要特殊订货。
第三章 主轴组件的设计
第一节 主轴组件的功用与基本要求 一、主轴组件的组成、功用、特点: 二、主轴组件的基本要求：
1.旋转精度～在主轴空载手动或机动低速旋转情况下, 在主轴前端安装工件或刀具的基面上所测得的径向跳动、 端面跳动和轴向窜动的大小。
1
2
安装基面:例如普通车床主轴的内锥孔、短锥法兰面。
58
缺点: 1.需要一套专门的供油系统,油液的清洁度要求高。 2.油液需要冷却，以免温升过高。 3.对启动、停车及断电需要有专门的保护装置。
动对切削过程的反馈作用，刀具与工件之间发生的强烈 的相对振动。
12
粗加工机床～主要防止自激振动; 精加工机床～主要防止受迫振动； 高速机床～两种振动都要防止。
13
4.温升和热变形 热源～主轴轴承、润滑油等。 改进～减轻摩擦、改善散热、改进润滑。
采用强制润滑,动压轴承等。 5.精度保持性
14
综上所述 旋转精度～无载、低速下的工作精度。 刚度～静态工作精度。 抗振性、热变形～动态工作精度。
而且转速改变时，油膜厚度改变致使轴心的位置改变。
57
二、液体静压轴承 优点:1.油膜由压力油建立,与主轴的转向、转速无关，
故具有良好的正反转与速度变化的适应性。 2.承载能力强。只要提高油压，增大承载面积，就 能提高轴承的承载能力。 3.轴承的寿命长。纯液体摩擦。 4.旋转精度高，油膜的刚度，可以是动压轴承油膜 的8倍。
间隙 0.005～0.015mm 主轴轴心飘移量 0.001mm左右 v临界＝4m/s 只能单向旋转 用于磨床主轴。
54
55
2. 阿基米德曲线多油锲轴承 整体式外锥内圆结构; 用双偏心圆弧代替阿基米德曲线,形成锲形空间； 用于高精度磨床。
56
动压轴承的最大缺点: 低速时油膜形成不了,启动、停止过程中要发生干摩擦，
15
第二节 主轴组件的布局 设计一台机器或一个组件包括三方面的工作 即:
布局———强度计算———结构设计。
16
一、两支承主轴轴承的配置形式 轴承的选型、组合、布置。
17
配置轴承的一般原则 1.适应刚度和承载能力的要求
承受径向载荷、刚度（大→小） 滚柱轴承、多个球轴承、单个球轴承
承受轴向载荷、刚度（大→小） 推力球轴承、滚锥轴承、向心推力球轴承。
26
27
28
应尽量少用三支承 当主轴两支承跨距超过合理跨距时,则应加大主轴直 径，提高前支承刚度，不得已再用三支承。
29源自文库
第三节 主 轴 主轴的设计包括:
结构的确定; 材料的选择； 热处理方法的确定。
30
一、主轴的结构 空心轴,阶梯轴，形状决定于其上安装的刀具、夹具、
轴承、齿轮、密封等。
31
22
两轴的中心距很小。
23
又如,设计静压轴承时，考虑与滚动轴承可互换。
24
5.适应经济性要求 优先采用大批量生产的滚动轴承; 中速、大载荷情况下,用滚锥轴承代替向心球轴承和 推力轴承； 有时滚动、滑动轴承结合使用。
25
二、三支承主轴组件 三个支承中有一个是浮动（辅助）支承; 浮动支承:轴承的刚度最低, 轴承的外圈与支承座孔的配合比主要支承 松1～2级。
主轴的前端部:安装夹具或刀具已标准化,故通用机 床主轴端部的形状和尺寸也已标准化
32
二、主轴的材料与热处理 材料选择 主要考虑刚度 考虑弹性模量E
E E↑ 刚性↑
普通碳钢与合金钢的弹性模量E值基本一样,故优先 选择价格便宜的中碳钢。
33
特殊情况下采用合金钢
有冲击 Mn钢 轴向移动磨损较大 合金钢 精密机床为了减少热处理变形
F 淘汰级，仅供机床修配用。
G 常用于木工机床。
C、D、E 常用于机床主轴组件。
47
主轴前轴承的精度通常比后轴承精度高一级。
1
L L
a
a
2
a L
b
若 δa=δb 则 δ1>δ2
48
49
第五节 主轴滑动轴承 滑动轴承的优点: 存在油膜阻尼,故抗振性好，而且运 转平稳性好。
50
滑动轴承的分类:
A. 液体滑动轴承 a)动压轴承 b)静压轴承
合金钢
34
热处理
35
第四节 主轴的滚动轴承 主轴的旋转精度主要取决于轴承,其可分为滚动轴承和 滑动轴承两大类。
36
一、常用的主轴滚动轴承的类型 除一般的滚柱、滚锥、滚针轴承、向心推力球、推力
球轴承外,还有几种主轴滚动轴承。
37
二、滚动轴承的间隙调整和预紧 作用:提高主轴组件工作性能,提高轴承的使用寿命
多数为静压轴承。
51
一、液体动压滑动轴承 产生压力油膜的条件: A 轴与轴承之间充满一定粘度的润滑油; B 轴与轴承之间有锲形空间； C 主轴旋转带动润滑油从间隙大处向小处流动,
且v>v临界
52
单油锲滑动轴承 只产生一个压力油锲,轴心位置稳定性差，主轴组件中
不予采用。
53
多油锲滑动轴承（三油锲、五油锲） 1.短三瓦滑动轴承
18
2.适应转速的要求 极限转速（高→低） 径向:球轴承、滚柱轴承、滚锥轴承。 轴向：向心推力球轴承、推力球轴承、滚锥轴承。
19
同一类型的轴承 规格↓精度↑极限转速↑ 综上,选择轴承，应综合考虑承载能力和极限转速。
20
3.适应加工精度的要求
21
4.适应结构的要求
多个球轴承 刚度↑ 承载↑径向尺寸↓
3
4
通用机床主轴组件的旋转精度,我国有统一的标准，专用机 床则应根据工件精度要求确定。
5
影响旋转精度的因素
（1）轴承精度和间隙的影响。 （2）主轴、支承座等零件中精度的影响。
6
2.刚度 主轴组件的刚度～在外载荷作用下抵抗变形的能力。 K=F/y (N/μm)
7
主轴组件的刚度直接影响加工精度。
8
设计中应尽可能提高刚度,从布局、结构尺寸等 方面综合考虑。
9
3.抗振性 主轴组件抵抗受迫振动和自激振动而保持平稳运转
的能力。 主轴振动将降低工件的表面质量。
10
受迫振动的干扰力: 主轴上旋转零件的偏心质量产生的离心力; 周期性变化的切削力。
11
自激振动: 金属切削加工时,由于机床＝工件－刀具弹性系统振
预紧力：20～30%工作载荷
38
间隙调整的原理 使轴承内、外圈产生相对位移,并保持在调整好的位置
上。 调整的具体结构举例。
39
1.螺纹调整法
40
调整螺母的防松
41
42
2.修磨隔套法
43
44
45
3.油压套筒式调隙结构
46
三、滚动轴承的精度与配合
A B C D E (F) G
高
低
A、B 特高、超高精度,需要特殊订货。
第三章 主轴组件的设计
第一节 主轴组件的功用与基本要求 一、主轴组件的组成、功用、特点: 二、主轴组件的基本要求：
1.旋转精度～在主轴空载手动或机动低速旋转情况下, 在主轴前端安装工件或刀具的基面上所测得的径向跳动、 端面跳动和轴向窜动的大小。
1
2
安装基面:例如普通车床主轴的内锥孔、短锥法兰面。
58
缺点: 1.需要一套专门的供油系统,油液的清洁度要求高。 2.油液需要冷却，以免温升过高。 3.对启动、停车及断电需要有专门的保护装置。
动对切削过程的反馈作用，刀具与工件之间发生的强烈 的相对振动。
12
粗加工机床～主要防止自激振动; 精加工机床～主要防止受迫振动； 高速机床～两种振动都要防止。
13
4.温升和热变形 热源～主轴轴承、润滑油等。 改进～减轻摩擦、改善散热、改进润滑。
采用强制润滑,动压轴承等。 5.精度保持性
14
综上所述 旋转精度～无载、低速下的工作精度。 刚度～静态工作精度。 抗振性、热变形～动态工作精度。
而且转速改变时，油膜厚度改变致使轴心的位置改变。
57
二、液体静压轴承 优点:1.油膜由压力油建立,与主轴的转向、转速无关，
故具有良好的正反转与速度变化的适应性。 2.承载能力强。只要提高油压，增大承载面积，就 能提高轴承的承载能力。 3.轴承的寿命长。纯液体摩擦。 4.旋转精度高，油膜的刚度，可以是动压轴承油膜 的8倍。
间隙 0.005～0.015mm 主轴轴心飘移量 0.001mm左右 v临界＝4m/s 只能单向旋转 用于磨床主轴。
54
55
2. 阿基米德曲线多油锲轴承 整体式外锥内圆结构; 用双偏心圆弧代替阿基米德曲线,形成锲形空间； 用于高精度磨床。
56
动压轴承的最大缺点: 低速时油膜形成不了,启动、停止过程中要发生干摩擦，
15
第二节 主轴组件的布局 设计一台机器或一个组件包括三方面的工作 即:
布局———强度计算———结构设计。
16
一、两支承主轴轴承的配置形式 轴承的选型、组合、布置。
17
配置轴承的一般原则 1.适应刚度和承载能力的要求
承受径向载荷、刚度（大→小） 滚柱轴承、多个球轴承、单个球轴承
承受轴向载荷、刚度（大→小） 推力球轴承、滚锥轴承、向心推力球轴承。
26
27
28
应尽量少用三支承 当主轴两支承跨距超过合理跨距时,则应加大主轴直 径，提高前支承刚度，不得已再用三支承。
29源自文库
第三节 主 轴 主轴的设计包括:
结构的确定; 材料的选择； 热处理方法的确定。
30
一、主轴的结构 空心轴,阶梯轴，形状决定于其上安装的刀具、夹具、
轴承、齿轮、密封等。
31
22
两轴的中心距很小。
23
又如,设计静压轴承时，考虑与滚动轴承可互换。
24
5.适应经济性要求 优先采用大批量生产的滚动轴承; 中速、大载荷情况下,用滚锥轴承代替向心球轴承和 推力轴承； 有时滚动、滑动轴承结合使用。
25
二、三支承主轴组件 三个支承中有一个是浮动（辅助）支承; 浮动支承:轴承的刚度最低, 轴承的外圈与支承座孔的配合比主要支承 松1～2级。
主轴的前端部:安装夹具或刀具已标准化,故通用机 床主轴端部的形状和尺寸也已标准化
32
二、主轴的材料与热处理 材料选择 主要考虑刚度 考虑弹性模量E
E E↑ 刚性↑
普通碳钢与合金钢的弹性模量E值基本一样,故优先 选择价格便宜的中碳钢。
33
特殊情况下采用合金钢
有冲击 Mn钢 轴向移动磨损较大 合金钢 精密机床为了减少热处理变形
F 淘汰级，仅供机床修配用。
G 常用于木工机床。
C、D、E 常用于机床主轴组件。
47
主轴前轴承的精度通常比后轴承精度高一级。
1
L L
a
a
2
a L
b
若 δa=δb 则 δ1>δ2
48
49
第五节 主轴滑动轴承 滑动轴承的优点: 存在油膜阻尼,故抗振性好，而且运 转平稳性好。
50
滑动轴承的分类:
A. 液体滑动轴承 a)动压轴承 b)静压轴承
合金钢
34
热处理
35
第四节 主轴的滚动轴承 主轴的旋转精度主要取决于轴承,其可分为滚动轴承和 滑动轴承两大类。
36
一、常用的主轴滚动轴承的类型 除一般的滚柱、滚锥、滚针轴承、向心推力球、推力
球轴承外,还有几种主轴滚动轴承。
37
二、滚动轴承的间隙调整和预紧 作用:提高主轴组件工作性能,提高轴承的使用寿命