D机床主要部件设计

D2机床主要部件设计习题

1机床的主轴主件设计应满足的要求？为什么对机床主轴系统要提出旋转精度、刚度、抗振性、温升以及耐磨性要求？

2主轴组件的旋转精度?

3主轴的轴向定位有几种？各有什么特点？CA6140车床为什么采用后端定位？而数控机床为什么采用前端定位？

4选择主轴材料的依据？

5机床的支承部件包括哪些？为什么多数机床的支承部件采用铸铁制造？怎样补偿机床中不封闭支承件的刚度损失？

6在机床支承件的机构设计中，支承件截面形状的选用原则是什么？

7支承件的形状分为几大类?提高支承件结构性能的措施有哪些?

8横向、纵向、斜向隔板的作用？

9何谓爬行？产生于哪种类型的运动中？产生爬行的原因是什么？消除爬行的措施有哪些？

10在各种切削加工机床中，广泛采用的直线运动导轨的组合形式有哪些？说明主要性能及应用场合。

1 主轴zu件设计应满足的基本要求

旋转精度

刚度

抗振性

温升和热变性

精度保持性

2旋转精度

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。

3 主轴轴向定位

推力轴承在主轴上的配置形式，它影响主轴轴向精度和主轴热变性方向和大小。

a前端配置（前端定位）推力轴承布置在前支承处

这种方案的前支承处轴承较多，发热大，温升高；但主轴受热后向后伸长，不影响轴向精度，精度高。用于轴向精度和刚度要求较高的高精度机床或数控机床。

b后端配置（后端定位）推力轴承布置在后支承处。

这种方案前支承处轴承较少，发热少，温升低；但主轴受热后向前伸长，影响轴向精度。用于轴向精度要求不高的普通机床，如：立铣、多刀车床。

c两端配置（两端定位）推力轴承布置在前后两个支承处。当主轴受热伸长后，影响主轴轴承的轴向间隙。为避免松动，用弹簧消除间隙和补偿热变形。用于较短主轴或轴向间隙变化不影响正常工作的机床。如组合机床主轴

4主轴的选材依据：载荷类型、耐磨性、热处理方法。

5床身、立柱、横梁、摇臂、底座、刀架、工作台、箱体和升降台等尺寸及重量较大的零件——大件

支承件的基本要求

1).具有足够静刚度和较高固有频率,2)良好的动态特性 3)结构合理4)排屑畅通，工艺性

好，成本低，吊运安装方便

（1）机床支承件常采用铸铁

灰口铸铁的铸造、切削性能好，易得到复杂形状；阻尼大，有良好的抗振性能；加入少量合金元素可提高耐磨性。

6支承件的截面形状设计原则

支承件变形主要是弯扭变形。且抗弯刚度和抗扭刚度随支承件的截面惯性矩增大而增大。设计原则：

◆截面积一定时，空心截面比实心截面的惯性矩大，满足工艺要求时，应尽量减小壁厚，提高抗弯刚度。◆承受一个方向弯矩的支承件，当高度方向为受弯方向时，截面形状应为矩形。◆承受弯扭作用的支承件，截面形状应为方形。◆承受纯转矩的支承件，截面形状应为圆环形。◆不封闭截面刚度远小于封闭截面刚度，尽量将支承件制成封闭形状。

◆截面不能封闭的支承件，应采取补偿刚度措施

7提高支承件静刚度的措施

1).隔板和加强肋2.)支承件开孔后的刚度补偿在孔上加盖板，用螺栓将盖板固定在壁上。也可将孔的周边加厚（翻边），再加嵌入式盖板。

3).提高接触刚度

提高动刚度的措施

合理选择支承件的结构形式②合理选用构件的材料

8纵向隔板能提高抗弯刚度。

支承件内增加横向隔板能提高抗扭刚度。

支承件内增加斜板可提高抗弯和抗扭刚度

9爬行现象及产生原因

1）爬行是进给传动机构的一种低速运动的不均匀现象，即在传动件以很低的速度匀速转动时，工件台出现速度不均匀的跳跃式运动，或出现间歇式运动，速度时快时慢，时走时停。

2）爬行是一种摩擦自激振动。主要原因是摩擦面上的动摩擦系数小于静摩擦系数，且由于摩擦阻尼，动摩擦系数随滑移速度的增加而减小，以及传动系统的弹性变形。

3.）消除爬行的措施

1）减少静动摩擦系数之差，改变动摩擦系数随速度变化的特性

2）提高传动系统的刚性（3）尽量减少动导轨及工作台的质量。

10.导轨的截面形状选择（直线运动导轨组合形式）

①双矩形导轨②三角形和矩形导轨的组合③双三角形导轨④燕尾形和矩形导轨的组合⑤双燕尾形导轨

D机床主要部件设计主要知识点

1.主轴组件

基本要求、滚动轴承的选用原则、主轴的支承数目选择、轴向定位及特点

角接触球轴承又称为向心推力球轴承，可以同时承受径向和(某一方向的)轴向载荷。

2支承件设计

① 功用、静刚度、固有频率及其要求。 ② 受力分析与机床类型的关系。

③ 结构设计截面形状选择原则，提高静刚度措施。

④ 材料(铸铁、钢材、树脂混凝土特点及应用，为什么铸铁应用最广泛。) 3导轨：

分类、滑动导轨的截面形状及应用、间隙调整，材料及其选择。 低速运动平稳性：爬行现象和机理，消除爬行的措施。 4.滚珠丝杠副：

工作原理、结构及轴向间隙调整方法

总结

1试分析及床主轴的前轴承精度，一般要比后轴承的精度高一级

答：1）前轴承的轴心有偏移量

δ

A

， 后轴承偏移量为零时，由偏移量

δ

A

引起的主

轴主端轴心偏移量为 （2分）

δδA

A l a

L +=

1 （1分）

后轴承有偏移量δ

B

,前轴承的轴心偏移量为零时，引起的主轴主轴端偏移量为：

（2分）

δδB

B L a

=

1 （1分） 显然，前轴承的精度比后轴承对主轴部件应响大 （1分） 。