主轴设计之轴承选择
钻削类组合机床主轴轴承部件的选择
２ ０ ０３ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ｈ。
Ｆｒ一一 Ｂ处 轴承所 受到的径 向 力 ｅ 轴 向外载荷 为 ： ＝Ｆ （ ＨＢ， ） Ｆ Ｄ， ｆ Ｙ 取 径 向载荷 系数 Ｘ 、轴 向载荷 系数 Ｙ 系 数 Ｙ 取 径 向载荷 系数 Ｘ 、轴 向载荷 系数 Ｙ 系数表 中的 Ｆａ／Ｆｒ ＞ａ值。 由以上 各式 、 轴 向 力 的平 衡 关 系 ，可 求 出 支 承 处 轴 承所 受到的轴 向力 Ｆ 、Ｆ ｅ 。 径 向载 荷 由 力 的 平 衡 方 程 得
式 中 ：Ｆ 一 Ａ 处 轴承所 受到的 径向 ，一 （ 上接 １ ４页） ０ 隔时间不超 过 ３天 ，遇到位 移 容 有 ：表面 沉 降、分 层沉 降、孔 压观测 、侧 或 沉 降速 率 超 过 控 制 标准 时 ，观 测 频 率 加 向 位 移 观 测 等 ， 下 面 是 宁 波 六 标 段 密 ，并 实行 动 态 跟 踪 。预 压期 即路 基 填 筑 Ｋ２ｌ ＋４５５断面 的真空 一堆 载联合 预压加 ５ 至 设 计标 高 后 ，预 压 期 第一 个 月观 测 频率 固软 基 的 沉 降监 测 资 料 整 理 ： 为 每周 １次 ，２～３个 月 为半个 月一 次 ，以 后 为每 月 １次 。 ⑤表 面沉 降 观 测 成 果 与 分 析 Ｋ２ ＋ ０ ～＋ ４ 路段分设 ｌ 个断面 ， ｌ３０ ７０ １ 分 别按 照实 验 方 案 布 置 了表 面 沉 降 观测 仪
三 、 受 力 分 析 Ｆ ｌＢ ∞＝Ｏ ＡＡ—Ｆ ｌ ｌ Ｆ，ｌＢ Ｂ＾—Ｆ ｏ＝０ ￣Ａ ｌ 设 计 机 床时 ，可 依 据选 定 的切 削 用量 ， 计 算 刀具 加 工 时 受到 的扭 矩 Ｔ 及轴 向 力 求 得 ：Ｆ Ａ＝ ＦｌＢ ｌＢ ＦＢ＝ ＦｌＡ ｌＢ ｏ／ Ａ ｌ ， ｏ／Ａ ｌ Ｆ １ Ｆ￣ ｏ ａ ＝ ／ｃ ｓ Ｆ ， 经验公 式 ： ” 有 Ｔ日 （ ＨＢ， ） ＝Ｔ Ｄ， ｆ 式 中 Ｆ － 一 齿 轮 工作 时 所 受到 的 一 Ｆ ＝ Ｆ日（ ＨＢ， ） Ｄ， ｆ 法 向 力 式 中 ：Ｔ 刀具 工 作时 所受 到 的转 矩 Ｆ ｔ 一 一 齿轮 工作 时所 受 到的 圆周 力 ｔ Ｆ ａ ” 一 刀具 工作 时所 受 到 的轴 向力 ～ ０ ～ 一 齿 轮 压 力 角 【 Ｔ Ｆ 可能为 刀具 切 削部分直 径 Ｄ 、 轴 承 工 作 的 当量 动 载 荷 ： 切 削用 量 和 布 氏 硬 度 Ｈ Ｂ 的 函数 ，见下 对 于 圆锥 滚 子 轴 承 、 工 作时 受 轴 向载 表。 荷 的深 沟 球轴 承 而 言 ： 当量动载荷 ： Ｐ ＝ ｘ ｒ ＹＦ ） ｒｆ Ｆ ＋ （ ａ 对 于 受纯 径 向载 荷 的深 沟 球 轴 承 、 滚 针轴承 当量动载荷 Ｐｒ ＝Ｆｒ 对于 受纯轴 向载 荷 的推 力球 轴 承 ： 当 量动载荷 Ｐ ＝ ａ 式中的 ｆ ａ Ｆ ｐ取 １ ２ １ ５ ． ． 。 Ｔ ＝ ＝ｄ ＦＩ ２ Ｔ『 ｌ ｌ ／ 四 、设 计 选 型 公 式 式 中 Ｆ ｔ 一 承 载 齿轮 所 受 到 的 圆 一 由轴 承 的 基 本 寿 命 计 算 公 式 ： 周力 ｄ・ 一一 承 载齿轮 的 分度 圆直径 Ｌ１ ＝ｌ ６ ０ ／ Ｐ可得 。 Ｏ ６ ７ Ｃ￣ ｎ 轴 向载 荷 为 附 加 轴 向载 荷 对于 机 床主 轴轴 承 ，Ｌ ｌ０ 的推 荐值 为
(完整版)数控车床主轴设计
绪论随着市场上产品更新换代的加快和对零件精度提出更高的要求，传统机床已不能满足要求。
数控机床由于众多的优点已成为现代机床发展的主流方向。
它的发展代表了一个国家设计、制造的水平，在国内外都受到高度重视。
现代数控机床是信息集成和系统自动化的基础设备，它集高效率、高精度、高柔性于一身，具有加工精度高、生产效率高、自动化程度高、对加工对象的适应强等优点。
实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。
可以说，机械制造竞争的实质就是数控技术的竞争。
本课题的目的和意义在于通过设计中运用所学的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。
通过设计分析比较机床的某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设计、计算和编写技术文件，达到学习设计步骤和方法的目的。
通过设计学习查阅有关设计手册、设计标准和资料，达到积累设计知识和提高设计能力的目的。
通过设计获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造一定的条件。
一、设计题目及参数1.1 题目本设计的题目是数控车床的主轴组件的设计。
它主要由主轴箱，主轴，电动机，主轴脉冲发生器等组成。
我主要设计的是主轴部分。
主轴是加工中心的关键部位，其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响，因此，在设计的过程中要多加注意。
主轴前后的受力不同，故要选用不同的轴承。
1.2参数床身回转空间400mm尾架顶尖与主轴端面距离1000mm主轴卡盘外径Φ200mm最大加工直径Φ600mm棒料作业能力50～63mm主轴前轴承内和110～130mm最大扭矩480N·m二、主轴的要求及结构2.1主轴的要求2.1.1旋转精度主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷，低转速的条件下，主轴前端工件或刀具部位的径向跳动和轴向跳动。
主轴组件的旋转精度主要取决于各主要件，如主轴、轴承、箱体孔的的制造，装配和调整精度。
钻床主轴箱设计说明
目录一.主传动的运动设计1.主电机的选定2.转速图的拟定3.齿轮的确定4.齿轮的布置二.传动件的估算与验算1.传动件的估算与验算2•齿轮模数的估算和计算3•轴承选择三.夹具设计1・工艺加工过程2 •设计夹具四致五参考资料1-1主传动的运动设计1.主电机的选定山总体设讣方案可知：Z5140钻床的总功率为4kW,转速为1450 r/min,根据机械设计手选取电机为JO2-32,其外型见下图，其安装尺寸见下表：其螺栓直径为。
2. 转速图的拟定拟定立式钻床的主传动系统的转速图，山总体设汁方按可知：主轴的转速围JB9—59一GB52166GB921 — 66GB7766, 一(4JO3 — 112^JO3 —铀燃图寂豔5(1〜3如注阀) 8(4・5迦肖阳)P匚为31.5〜1400 r/min,异步电动机的转速为1450 r/mino1. 选定公比0中型通用机床，常用的公比e 为1・26或1.41,考虑到适当减小本钻床的相 对速度损 失，选定0二1・41。
=46Z = 1 + -1?A = 1 + -I ^- = 11.8,取 Z=12 lg°lgl.41按标准转速数列为：31, 45, 63, 90, 125, 180, 1250, 355, 500, 710, 1000, 1450r/min o2. 选择结构式1） 确定变速组的数LI 和各变速组中传动副的数LI大多数的机床广泛应用滑移齿轮的变速方式，为了满足结构设计和操纵方便 的要求，通常采用双联或三联滑移齿轮。
该机床的变速围较大，必须经过较长的 传动链减速才能把电动机的转速降到主轴所需的转速，故主轴转速为12级的变 速系统需要2个或3个变速组，即Z=12=4X3,或Z=12=4X2X2-4,或Z=12=3 X2X2o 为了结构紧凑和主轴箱不过分的大，故选取Z=12=4X2X2-4.2） 确定不同传动副数的各变速组的排列次序按着传动顺序，各变速组排列方案有：12=4X2X2-4 12=2X2X4-4 12=2X4X2-4因本钻床在结构上有特殊要求，根据设计要点，应遵守“前多后少”的原则, 选择12=4X2X2-4的方案。
数控机床设计4主轴组件设计
采用合理的轴承选配法，可在制造精度并非很高的情况下，也能使主轴组 件获得较高的旋转精度。
2）后轴承选配
对主轴组件前轴承选配之后再对后轴承选配，还可进一步提高主轴组件的 旋转精度。
把后轴承如同前轴承那样选配，可得到较小的轴端的偏心量。
综上所述，为了提高主轴组件的旋转精度，采用轴承选配法的几点结论是： （1）首先对前轴承进行选配（高点导向），使其偏心量δ A为最小。
常用中碳结构钢：优质结构钢，45。 合金结构钢，40Cr, 50Mn, 65Mn. 球墨铸铁也开始应用。 （2）热处理方法：滑动轴承支承，前端定位表面，淬硬HRC50~55； 低碳钢，渗碳淬火；合金可以化学处理。
三、主轴的技术条件 主轴的精度是根据机床的精度来提出技术要求，主轴的精度是：尺寸精 度，形状精度，以及支承轴颈与壳心表面之间的位置精度和光洁度。 支承轴颈为主轴基准，是工艺基准和测量基准，技术条件可以根据机床 手册和同等精度机床主轴图纸上的条件确定。
可用于要求不高的中速、普通精度机床的主轴（卧式车床、多刀车床、立式铣 床等）。
3）两端定位
两端定位结构其特点：
（1）支承结构简单，间隙调整方便； （2）主轴受热伸长会改变轴承间隙，
影响轴承的旋转精度及寿命；
（3）刚度和抗振性较差。 适用范围：（1）轴向间隙变化不影响正常工作的机床主轴，如钻床。
（2）支距短的机床主轴，如组合机床。
2 .60°接触角双向推力向心球轴承
这种轴承的优点是制造精度高，
允许转速高，温升较低，抗振性高 于推力球轴承8000型，装配调整简
单，精度稳定可靠。与双列圆柱滚
子轴承相配套，用于承受轴向载荷。 3.单列圆锥滚子轴承 普通单列圆锥滚子轴承（7000型），能同时承受径向和轴向载荷，承载 能力和刚度较高，价格便宜，支承简单，间隙调整方便。可用于中速、中载、 一般精度的主轴组件。
重型机床主轴用高速、高精度、超薄型轴承设计
主轴同轴度标准范围
主轴同轴度标准范围主轴同轴度是机床加工精度中的一个重要参数，用来评估机床主轴旋转时与其轴线的偏离程度。
主轴同轴度一般用于企业内部质量控制或者国际标准化组织（ISO）的质量认证标准，用来确保机床的加工精度符合要求。
主轴同轴度的标准范围是通过机床的设计参数和制造工艺来确定的。
一般来说，主轴同轴度应尽可能小，以确保加工件的几何形状和尺寸精度。
根据不同的加工需求和机床类型，主轴同轴度的标准范围可以有所变化。
主轴同轴度的标准范围受到以下几个因素的影响：1.机床类型：不同类型的机床对主轴同轴度的要求有所不同。
例如，高精密加工中心和数控车床对主轴同轴度的要求较高，而普通车床和铣床对主轴同轴度的要求相对较低。
2.加工要求：加工工件的精度要求不同，对主轴同轴度的要求也会有所差异。
对于一些要求精度较高的工件，主轴同轴度的标准范围会更严格。
3.检测方法：主轴同轴度的检测方法有许多种，如机床坐标测量、光学系统测量等。
不同的检测方法对主轴同轴度的测量结果可能会有一定的差异，因此标准范围也会有所不同。
在机床制造过程中，通常会采用以下措施来保证主轴同轴度在标准范围内：1.选择合适的轴承：轴承是主轴同轴度的重要影响因素之一。
选择质量好、精度高的轴承可以降低主轴同轴度。
2.加工工艺控制：在加工主轴和轴承座部件时，需要控制加工工艺，如精密车削、磨削等，以保证主轴与轴承座配合度的一致性，从而降低主轴同轴度。
3.严格检测：在机床出厂前，需要进行严格的主轴同轴度检测。
在机床使用过程中，还需要定期进行维护和检测，以确保主轴同轴度在标准范围内。
总的来说，主轴同轴度的标准范围是根据机床类型、加工要求、检测方法等因素综合考虑确定的。
通过合理选择轴承、优化加工工艺并进行严格检测，可以确保主轴同轴度在标准范围内，从而保证机床加工精度的稳定性和可靠性。
轴承详细讲解
2、轴承代号方法
后置代号中密封的表示内容：
代号 新标准 1210 K，有圆锥孔调心球轴承 K K30 23220 K，有圆锥孔调心滚子轴承 24122 K30，有圆锥孔（1：30）调心滚子轴承 30307 R，凸缘外圈圆锥滚子轴承 6210 N，外圈上有止动槽的深沟球轴承 6210 NR，外圈上有止动槽并带有止动环的深沟球轴承 6210—RS，一面带密封圈（接触式）的深沟球轴承 6210—2RS，两面带密封圈（接触式）的深沟球轴承 6210—RZ，一面带密封圈（非接触式）的深沟球轴承 6210—2RZ，两面带密封圈（非接触式）的深沟球轴承 6210—Z，一面带防尘盖的深沟球轴承 6210—2Z，两面带防尘盖的深沟球轴承 6210—RSZ，一面带密封圈（接触式），另一面带防尘盖的深沟球轴承 6210—RZZ，一面带密封圈（非接触式），另一面带防尘盖的深沟球轴承 示例对照 旧标准 111210 3153220 4453722
滚动轴承润滑的目的是使轴承滚动面及滑动面间形成一层薄薄的油膜，以 防止金属与金属直接接触，减少轴承内部摩擦及磨损，防止粘着（烧结）。
润滑的目的 ：
（1）减少摩擦及磨损
在构成轴承的套圈、滚动体及保持器的想和接触部分，防止金 属接触，减少摩擦、磨损。
定位预紧： （1）A-B>0 合适预紧 低振、长寿 高振、短寿 高振、短寿
（2）A-B>>0 过量预紧 （3）A-B<=0 没有预紧
八、轴承的预紧、润滑、密封
定压预紧： （1）A-B>0 合适预紧 （2）A-B>>0 过量预紧 （3）A-B<=0 没有预紧
低振、长寿 高振、短寿 高振、短寿
八、轴承的预紧、润滑、密封
电机轴承的选型方法和举例专家讲座
第23页
2.5.电机轴承保持器材料和结构选择
保持架在深沟球轴承中起着等距离隔离滚动体并预防滚动体掉落、引 导并带动滚动体转动作用,其结构和材料以下表。
结构
保持架名称及用途
• 惯用材料
• 冲压铆钉保持架
SPCC
• 普通用于负载较大，抗
冲击载荷、中等转速，
外径大于26mm深沟球
轴承。
电机轴承的选型方法和举例专家讲座
运转游隙能够从轴承早期游隙和因为过盈所造成 游隙降低许，以及因外圈温度差而产生游隙改变量求出。
δeff =δ0—(δf+δt) δeff: 运转游隙 mm δ0: 轴承原始游隙 mm δf: 过盈造成游隙降低许 mm δt: 内外圈温度差所引发游隙降低许 mm
电机轴承的选型方法和举例专家讲座
第21页
法、润滑剂适当是否, 直接大大地影响到轴承性能与耐久性等。
普通而言, 润滑脂有以下之作用。
(1)、降低摩擦及磨耗；
(2)、摩擦热传导、去除轴承因摩擦而生热,
须要靠着润滑剂中介而将热传导至它处
δt : 温度差造成游隙降低许 mm
α: 轴承钢线膨胀系数12.5 x 10-6/℃
ΔT: 内外圈温度差 ℃
D0: 外圈滚道直径
mm
外圈滚道直径D0可用式（1）求出近似值。
对于球轴承及自动调心滚子轴承，
D0 =0.20（d+4*D）………（1）
式中， d: 轴承内径 mm
D: 轴承外径 mm
电机轴承的选型方法和举例专家讲座
机床主轴
P5、P4、P2、ABEC9
张紧轮
P5、P4
• 控制机器（同时马
• 要求摩擦 达、伺服马达、陀 P4、ABMA 7P
机电一体化系统设计课件——第2章(5)：机械系统的部件选择与设计(轴系)
微型滚动轴承
精 密 分 度 头 主 轴 系 统
上图为一精密分度头主轴系统。它采用的是密 珠轴承，主轴由止推密珠轴承2、4和径向密珠轴承1、 3组成。这种轴承所用滚珠数量多且接近于多头螺旋 排列。由于密集的钢珠有误差平均效应，减小了局 部误差对主轴轴心位置的影响，故主轴回转精度有 所提高；每个钢珠公转时沿着自己的滚道滚动而不 相重复，减小了滚道的磨损，主轴回转精度可长期 保持。实践证明，提高钢珠的密集度有利于主轴回 转精度的提高，但过多地增加钢珠会增大摩擦力矩。 因此，应在保证主轴运转灵活的前提下，尽量增多 钢珠数量。图b为推力密珠轴承保持架孔分布情况， 图c为径向密珠轴承保持架孔的分布情况。
液体静压轴承工作原理
液体静压轴承工作原理 1、2、3、4-油腔；5-金属薄膜；6-圆盒；7-回油槽；8-轴套
磁悬浮轴承工作原理
磁悬浮轴承是利用磁场力将轴无机械摩擦、无润滑地悬浮在空间的一种新型轴承。其工 作原理如下图所示。径向磁悬浮轴承由转子(转动部件)6和定子(固定部件)5两部分组成。定子 部分装上电磁体，保持转子悬浮在磁场中。转子转动时，由位移传感器4检铡转子的偏心，并 通过反馈与基准信号l(转子的理想位置)进行比较，调节器2根据偏差信号进行调节，并把调节 信号送到功率放大器3以改变电磁体(定子)的电流，从而改变磁悬浮力的大小，使转子恢复到 理想位置。 径向磁悬浮轴承的转轴(如主轴一般要配备辅助轴承，工作时辅助轴承不与转轴接触当断 电或磁悬浮失控时能托住高速旋转的转轴，起到完全保护作用。辅助轴承与转子之间的间隙 一般等于转子与电磁体气隙的一半。轴向悬浮轴承的工作原理与径向磁悬浮轴承相同 。
会使轴伸长或使轴系零件间隙发生变化，影响整 个传动系统的传动精度、旋转精度及位置精度。又由 于温度的上升会使润滑油的粘度发生变化，使滑动或 滚动轴承的承载能力降低。
主轴结构设计范文
主轴结构设计范文
一、主轴的结构设计
1、主轴体结构设计
主轴体(Spindle body)采用铣削加工，采用45钢制作。
45钢因其良
好的机械性能及耐磨性适合制作主轴体的要求，为确保精度和强度，选用
Φ80mm*1200mm的热轧精密直线棒。
主轴体需要制作出一定的宽度，用于使主轴体的精度达到要求，因此
需要进行精密精磨加工，精磨的精度达到Ra0.2μm即可。
主轴体内部空间设计，开槽，定位孔以及衔接及调整孔等，均采用数
控车床加工，要求加工精度±0.002mm。
2、主轴头设计
主轴头(Spindle head)由胶合铸铁制成，经加工可以达到较好的整体
结构强度。
其内部空间设计，开槽，定位孔以及衔接孔均采用数控车床加工，要求加工精度±0.002mm。
主轴头上分别设有润滑油嘴，润滑油嘴采用国标标准的6mm螺纹连接，连接紧固等级为A4-80。
3、主轴轴承座设计
主轴轴承座(Bearing seat)采用铝合金制作，内部空间设计，开槽，
定位孔以及衔接孔均采用数控车床加工，要求加工精度±0.002mm，需要
抗震力及耐磨性好的材料。
4、关节螺母设计
关节螺母(Joint nut)采用耐热的特殊材料制作，内部空间设计，开槽，定位孔以及衔接孔均采用数控车床加工，要求加工精度±0.002mm。
调心滚子轴承 适用于风力发电机主轴轴承布置说明书
适用于风力发电机主轴轴承布置
目录
特点
设计和安全指导 精度
订货举例、订货号 .............................................. 2 X-life......................................................................................... 3 优化的几何尺寸 ....................................................................... 4 客户定制轴承 ........................................................................... 6 密封 ......................................................................................... 6 润滑 ......................................................................................... 7 保持架 ...................................................................................... 8 后缀 ......................................................................................... 8
0018DA53
图6 再润滑装置
其它信息 ■ TPI 176， Lubrication of Rolling Bearings （滚动轴承的润滑） ■ TPI 252， Lubricators （加脂器）。
轴承的精度等级及其选用
轴承的精度等级及其选用轴承的精度包括尺寸精度和旋转精度,尺寸精度是将轴承安装于轴或轴承箱时所要求的项目,它包括内径、外径、宽度、倒角尺寸公差或允许值。
几何精度包括内径偏差、平均内径差、外径偏差、平均外径差、套圈端面平行差的允许值。
旋转精度是规定旋转时振摆的，包括内圈及外圈径向摆动和轴向摆动，内圈侧摆及外径面垂直度公差范围。
轴承的精度等级从普通级0级到6级、5级、4级及2级，依次增高。
轴承的等级具体分为四级：PO-P6-P5-P4-P2，PO级为国家规定的标准，也是轴承行业最为普通的标准，所以也叫普通级，现国内的绝大多数的厂商也都是以生产PO级的产品，P 2级为最高精密级！具体也技术参数也有标准的。
简单总结如下：精度的基准滚动轴承的精度分（主要）尺寸精度与旋转精度。
精度等级已标准化，分为0级、6X级、6级、5级、4级、2级六个等级。
精度从0级起依次提高，对于一般用途0级已足够，但在用于表1所示条件或场合时，需要5级或更高的精度。
以上的精度等级虽然是以ISO标准为基准制定的，但其称呼在各国标准中有所不同。
尺寸精度（与轴及外壳安装有关的项目）1、内径、外径、宽度及装配宽度的允许偏差2、滚子组内复圆直径及外复圆直径的允许偏差3、倒角尺寸的允许界限值4、宽度的允许变动量旋转精度（与旋转体跳动有关的项目）1、内圈及外圈的允许径向跳动和轴向跳动2、内圈的允许横向跳动3、外径面倾斜度的允许变动量4、推力轴承滚道厚度的允许变动量5、圆锥孔的允许偏差和允许变动量轴承类型与适用精度等级轴承形式适用标准适用精度等级深沟球轴承GB307 0级6级5级4级2级角接触球轴承0级6级5级4级2级调心球轴承0级圆柱滚子轴承0级6级5级4级2级圆锥滚子轴承公制系列（单列）GB307 0级6级6级5级4级公制系列（双列、四列）SB/T5341994 0级英制系列SB/CO/T1089 Class4 Class2 Class3 Class0 Class00调心滚子轴承GB307 0级推力球轴承0级6级5级4级推力调心滚子轴承0级GB/T30794标准将轴承等级划分为G E D C B。
精密轴承在高速精密主轴设计中的应用
主轴轴承是决定 主轴单元 工作性能 的重要元 件 ，
主轴 系统 刚度 、承载 能力 、主轴 高 速性 能 、温 升 性 能 、振动 与噪声等都与精密轴承有关 。
比 ，其速度可 提高 ２ ％ ，温 升降 低 ３ ％ ～６ ％ ，寿 ０ ５ ０ 命可提高 ３— ６倍 ，陶瓷轴承 的刚性较 高 ，对 内 、外 圈温差不敏感 ，运转 中预紧力的变化也较小 。因此在 现代数控机床高速主轴中 ，陶瓷球轴承得到 了广泛 的
Ｈ ｉ， Ｈ Ｏ Ｐ ｎｎｎ Ｕ Ｑｕ Ｚ Ａ ｅ ｇｉｇ （ｎｔｕｅｏ ａｈｎ ｒ ｎ ｆｃ ｒ ｇＴ ｃｎ ｌ ｙ Ｃ ｉ ｃｄ ｍ ｆ ｎ ｉ ｅｉｇＰ ｙｉ ， Ｉｓｔｔ ｆ ｃ ｉｅ Ｍａｕａｔ ｉ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈｎ Ａ ａｅ ｙｏ Ｅ ｇ ｅｒ ｈｓ ｓ ｉ Ｍ ｙ ｕｎ ｏ ａ ｎ ｎ ｃ
精密轴承在高速精密主轴设计中的应用
胡 秋 ，赵 鹏 宁
（ 国工程 物理研 究院机械 制造 工 艺研 究所 ，四 川绵 阳 ６ １０ ） 中 ２９０
摘要 ：精密轴承是高速精密主轴设计 中 的关 键零件 之一 。对 高速精密 轴承 的选型 与配置 、高速 精密 轴承轴 向限位 方 式 、高速精密主轴轴承 的预紧方式及其实现 、高速精密轴承的润滑等关键技术 问题进行 了论述 。对各 种高速精密 主轴设计
机械设计之轴承
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图11-13 圆锥滚子轴承30204实物图
轴承
5）推力轴承
类型代号--5
推力球轴承分为：
51000 型用于承受单向轴
向载荷， 52000 型用于承
受双向轴向载荷。推力球轴
承只能承受轴向载荷，不能
承受径向力，不宜在高速下
工作，常用于起重机吊钩、
蜗杆轴和立式车床主轴的支 51314轴承
承等，如右图所示。
轴承
2. 滚动轴承选择的一般原则
l）球轴承与同尺寸和同精度的滚子轴承相比，它的极 限转速和旋转精度较高，因此更适用于高速或旋转精度要 求较高的场合。
2）滚子轴承比同尺寸的球轴承的承载能力大，承受 冲击载荷的能力也较高，因此适用于重载及有一定冲击载 荷的地方。
3）非调心的滚子轴承对于轴的挠曲敏感，因此这类轴 承适用于刚性较大的轴和能保证严格对中的地方。
11-3 滑动轴承 点击播放
轴承
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11.2 滚动轴承的构造及类型
如右图所示，滚动轴承一般
由内圈、外圈、滚动体及保持 架等四部分组成。通常内圈用 过盈配合与轴颈装配在一起， 外圈则以较小的间隙配合装在 轴承座孔内，内、外圈的一侧 均有滚道，工作时，内、外圈 作相对转动，滚动体可在滚道 内滚动。为防止滚动体相互接 触而增加摩擦，常用保持架将 滚动体均匀地分开。
轴承内径代号：d=08×5=40mm 尺寸系列代号：（0）2 ，宽度系列0（代号中省略），直径系列2（轻） 轴承类型代号：深沟球轴承
轴承内径代号：d=04×5=20mm 尺寸系列代号：直径系列2（轻） 尺寸系列代号：宽度系列0（窄） 轴承类型代号：角接触球轴承
轴承
轴承内径代号：d=11×5=60mm 尺寸系列代号：直径系列3（中） 尺寸系列代号：宽度系列2（宽） 轴承类型代号：圆柱滚子轴承
主轴轴承位的基孔制和基轴制的区别
主轴轴承位的基孔制和基轴制的区别好家伙，这个问题真是挺有意思的！说到主轴轴承位的基孔制和基轴制，这两者可不是一对儿亲兄弟，虽然它们有点像，但性格上差得有点远呢。
你要知道，咱们做机械加工的时候，有好多地方需要精准地配合、对准，才能保证机器运转平稳，这时候基孔制和基轴制就登场了。
它们看似差不多，实则差别大着呢！先说说基孔制吧，听起来有点像什么“基准孔”似的。
这个“基孔”其实就是一个咱们常说的“基准点”，是用来做定位的。
你可以把它想象成一个标志性的“参考点”，其他零部件的加工和安装都要参照这个点来进行。
就好比你在做拼图游戏的时候，找到一个角落的拼图块，那块拼图就像是基孔，一旦你确定了它的位置，其他拼图就好拼了。
这种方法有个特点，就是基孔是固定不变的，后续的加工都是围绕这个孔来进行调整和定位的。
所以你看，基孔制就是先打一个“基准孔”，再根据它来精确地控制其他部分。
简单、直接，不复杂，特别适合大多数的机械加工需求。
可不能以为基轴制就和基孔制一样简单哦。
基轴制的意思，就是轴心那一块儿当基准了。
它不像基孔制那样直接在孔上做定位，而是在轴上设定一个基准。
你可以把基轴制理解成一个有点“先锋”范儿的做法。
它是依靠主轴的中心位置来进行定准的，这样做的好处就是能让整体结构的稳定性更高，因为主轴通常是机器中最核心的部分嘛。
想想看，主轴就像是人身体里的脊柱，哪儿不稳，哪儿就得不行。
所以基轴制就像是给主轴找了个“身份证”，让机器各部分都围绕这个“身份证”来调整。
虽然这种方式有时候处理起来可能复杂一点，但它提供了更高的精度和稳定性，特别适用于那些对精度要求极高的机器。
你可能会想，基孔制和基轴制到底哪个更好呢？哈哈，这可真得看你需求的场景了。
基孔制适合批量生产或者说是一些相对简单的加工任务。
你要是做的零部件比较小、简单，而且要求不特别高，那么基孔制就是一条省心省力的路子。
而基轴制嘛，它更适合那些要求高精度、高稳定性的生产环境，譬如一些高精密的数控设备或者航天航空这些行业。
CK6136数控车床主轴部分机械设计
CK6136数控车床主轴部分机械设计1.主轴箱设计：主轴箱是支撑主轴的机床基础部件，它需要具备足够的刚性和稳定性。
主轴箱通常采用铸铁材料，采用箱形结构设计，以确保足够的强度和刚性。
主轴箱内部需要进行润滑油的循环，以降低摩擦和热量，提高主轴的使用寿命和稳定性。
2.主轴轴承设计：主轴轴承是支撑和固定主轴的关键部件，它需要满足高速旋转的要求，并具备足够的刚性和稳定性。
根据车床的使用要求和主轴的转速范围，可以选择不同类型的主轴轴承，如滚动轴承、滑动轴承或德国Schneeberger线性导轨轴承。
为了提高主轴的刚性和稳定性，还可以在主轴轴承上采用预拉力调节装置，以减少轴承的磨损和提高主轴的精度。
3.主轴驱动系统设计：主轴驱动系统是将动力传递给主轴的部件，常见的主轴驱动方式有皮带传动和直接驱动。
皮带传动方式可以通过调整皮带紧张度来调节主轴转速，适用于一些变速主轴车床。
直接驱动方式更加简单可靠，能够提供更高的主轴转速和更精确的加工效果。
直接驱动方式常见的有电机和主轴同轴分装，以及电机和主轴同轴集成在一起的设计。
为了确保主轴驱动的稳定性和准确性，需要采用高精度的联轴器和齿轮传动装置，以减少传动误差和振动。
此外，为了保证主轴的使用寿命和精度，还需要对主轴进行冷却和清洁。
冷却包括内部冷却和外部冷却，可以采用冷却液进行内部冷却，通过风扇或冷却器对外部进行冷却。
清洁方面可以采用集尘装置和冷却液过滤器，以确保主轴的清洁和润滑。
总之，CK6136数控车床的主轴部分机械设计是一个综合性工作，需要考虑刚性、稳定性、精度、耐用性等多方面因素。
只有通过精心的设计和优化选择，才能实现主轴的高效工作和长期可靠运行。
风机主轴轴承及选配
滚动轴承例举
∗ 按滚动体的形状可分为球轴承和滚子轴承 ∗ 按滚动体的列数，可分为单列、双列及多列
滚动轴承的特点
∗ 摩擦阻力小，起动机运转力矩小，启动灵敏，功 率损耗小且轴承单位宽度承载能力较大，润滑、 安装及维修方便等。 ∗ 与滑动轴承相比，滚动轴承的缺点是径向轮廓尺 寸打，接触应力高，高速重载下轴承寿命较低且 噪声较大，抗冲击能力较差
∗ 热处理： 热处理：
∗ 国内风电轴承生产企业的热处理还停留在保护气氛的少氧化加热，采 用99.8% 以上氮气＋甲醇或只通入甲醇作为保护气氛，炉内碳势不易控 制，热处理后零件有少量脱碳层，基本可满足磨削要求。但在倒角、 油沟等不磨削位置仍有残留脱碳层，特别对滚动体的使用寿命还是有 一定影响。目前国外先进风电轴承企业已全面推广可控气氛的无氧化 加热，采用高纯氮气＋丙烷，炉内碳势可控制，保证炉内气氛的碳势 与加工零件含碳量基本一致，确保加工风电轴承零件无氧化。目前先 进轴承钢中氧含量要求在4 × 10 -6 以下。
风电主轴轴承现在都是通用轴承，其中一部 分要发展成为专用轴承，这是一种趋势。
∗ 随着风力发电机的发展，大功率的风力发电机成为市场发展的 趋势，较高的功率密度也成为各主机制造商争相追赶的目标。 随着风电机组单机容量的增大，一个主要的设计方向是降低机 舱重量，也即降低每千瓦电力所需的原材料投入（kg/kW）。 ∗ 很多研究以及目前主要制造商的设计趋势表明，圆锥滚子轴承 更能适应大型风电机组的运行。圆锥滚子轴承专为承受既有径 向力又有轴向力的复合载荷而设计，在风速和风向随时发生变 化的情况下，是掌控应力的理想选择。该类轴承功率密度高， 能在最紧凑的布局中提供最佳性能，为风机长期稳定的运行提 供保障。无论用于齿轮箱还是主轴上，圆锥滚子轴承的设计都 能在保证可靠运行的基础上有效的控制轴承尺寸和主轴及齿轮 箱等相关部件的尺寸，防止机舱重量增加过多，有助于风机设 计的进一步升级。
航空发动机主轴轴承的结构分析及参数选取
航空发动机主轴轴承的结构分析及参数选取
焦育洁;马美玲
【期刊名称】《轴承》
【年(卷),期】2006(000)003
【摘要】叙述了结构和主要参数对航空发动机主轴轴承性能的影响,并对国内外航空发动机主轴轴承进行了对比分析.
【总页数】3页(P1-3)
【作者】焦育洁;马美玲
【作者单位】洛阳轴承研究所,河南,洛阳,471039;洛阳轴承研究所,河南,洛
阳,471039
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.33
【相关文献】
1.某型航空发动机主轴轴承试验故障分析及改进 [J], 张振强;杨兵华;赵洋;胡敬原;白阳
2.航空发动机主轴轴承内圈引导面磨损原因分析及改进 [J], 刘森; 于庆杰; 范红伟; 刘新宇
3.航空发动机双合金涡轮整体叶盘结构分析及参数选取 [J], 于晶;张琴;欧阳志高
4.某航空发动机主轴轴承参数优化设计 [J], 范红伟;艾青牧;李家新;曾昭阳;刘森
5.航空发动机结构参数和非结构参数不确定系统鲁棒H_∞输出反馈控制 [J], 王曦;曾庆福
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軸承種類
滾動式軸承(Rolling Bearings)
– 斜角滾珠軸承(angular contact ball bearings)
• 較高剛性(higher rigidity) • 具軸向與徑向剛性(radial and axial stiffness) • 高轉速(high speed)
資料來源: SKF，FAG
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軸承選用
• 主軸軸:
• 滾動軸承(Rolling Bearing): 斜角滾珠軸承最常使用於高速主軸 • 斜角(12 °, 15°, 25°,….) • 數量與排列(DF, DB, Tandem,……) • 預壓(輕，中，重) • 潤滑與冷卻
3. 剛性(stiffness)
軸向剛性
15° 25°
資料來源: SKF
大葉大學機械與自動化工程學系
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軸承選用-轉速
4. 轉速(speed)
資料來源: SKF
25° 15° 12°
大葉大學機械與自動化工程學系
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軸承選用-轉速
•斜角滾珠軸承系列:
–轉速: 719 70 72 –剛性 72 70 719
資料來源: SKF，FAG
大葉大學機械與自動化工程學系
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軸承之種類
滾動式軸承(Rolling Bearings)
– 梯形滾柱軸承(tapered roller bearings)
• 高徑、軸向剛性(high radial, axial stiffness) • 高負載( high load capacity)
大葉大學機械與自動化工程學系
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主軸軸承排列
Typical arrangement of the spindle of machining center
Tool Holder
Main Bearing set
Supporting Bearings
Balancing block
Mounting Flange
資料來源: SKF，FAG
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軸承之種類
滾動式軸承(Rolling Bearings)
– 單列滾柱軸承(single row cylindrical roller bearings)
• 高徑向剛性(high radial stiffness) • 高負載( high load capacity)
– 軸承外徑與孔之配合
大葉大學機械與自動化工程學系
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軸承之配合與允差
軸承配合:
– 軸承外徑與孔之配合
大葉大學機械與自動化工程學系
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軸承之配合與允差
軸承配合建議:
– 軸承外徑與軸承座之配合:
• 鬆配合: 中低速 2~5mm，高速 5~8 mm
– 軸承外徑與軸承座之配合:
• 緊配合:中低速 2~5mm，高速 5~10mm
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軸承之配合與允差
軸承配合:
– 軸承內徑與軸之配合
大葉大學機械與自動化工程學系
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軸承之配合與允差
軸承配合:
– 軸承內徑與軸之配合
大葉大學機械與自動化工程學系
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軸承之配合與允差
軸承配合:
– 軸承外徑與孔之配合
大葉大學機械與自動化工程學系
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軸承之配合與允差
軸承配合:
資料來源: SKF，FAG
大葉大學機械與自動化工程學系
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軸承種類
滾動式軸承(Rolling Bearings)
– 雙向斜角止推滾珠軸承(double direction angular contact thrust ball bearings)
• 高精度(high running accuracy) • 高軸向剛性(high axial stiffness)
大葉大學機械與自動化工程學系
資料來源: FAG
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軸承之配合與允差
軸承配合:
– 軸承內徑與軸之配合 – 軸承外徑與軸承殼之配合
軸心公差帶
軸承外環公差帶
軸承內環公差帶 軸承座公差帶
與軸配合
大葉大學機械與自動化工程學系
與孔座配合
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軸承之配合與允差
軸承配合:
– 軸承內徑與軸之配合
大葉大學機械與自動化工程學系
資料來源: SKF，FAG
大葉大學機械與自動化工程學系
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軸承種類
滾動式軸承(Rolling Bearings)
– 單向斜角止推滾珠軸承(single direction angular contact thrust ball bearings)
• 高剛性(high stiffness) • 低磨擦(low friction)
圖片來源:SKF
大葉大學機械與自動化工程學系
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軸承選用
常見主軸軸承選用:
斜角滾珠軸承 斜角滾珠軸承
綜合加工機(Machining Center)
大葉大學機械與自動化工程學系
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軸承選用
常見主軸軸承選用:
斜角滾珠軸承 斜角滾珠軸承
研磨機(Cylindrical Grinder)
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軸承排列
• 斜角滾珠軸承基本排列形式 – O形排列(Double Back) – X形排列(Double Face) – 同向排列(Tandem)
(Tandem)
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(Double Back)
(Double Face)
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軸承排列
• 斜角滾珠軸承基本排列形式(三顆軸承)
大葉大學機械與自動化工程學系
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軸承種類與選用
大葉大學機械與自動化工程學系
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軸承種類
– 滾動軸承(Rolling Bearing):滾珠軸承 ，滾柱軸 承。 – 靜液壓軸承(Hydrostatic Bearing): 藉由液壓系統強制的把高壓潤滑液送入軸體與 軸承面的間隙之中，利用液體靜壓力來承擔負 載的一種軸承。 – 動液壓軸承(Hydrodynamic Bearing) 藉由軸承元件相對速度建立油壓，形成油膜承 擔負載的一種軸承。 – 磁浮軸承(AMB, Active Magnetic Bearing) 由電磁力支撐轉軸，無需潤滑系統
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軸承預壓
• 預壓力估算
軸承通常配對組裝形成預壓，依預壓力可分: Outer – Class A:輕預壓(預壓力GA) Ring – Class B:中預壓(預壓力GB) Inner – Class C:重預壓(預壓力GC) Ring FAG 7014C 斜角滾珠軸承 dA=3.6 mm dB=6.0 mm dC=7.3 mm
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軸承排列與預壓
大葉大學機械與自動化工程學系
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軸承排列
•主軸軸承排列考慮要點:
– – – – 剛性(stiffness) 運轉精度(running accuracy) 轉速(speed) 運轉溫度(operating temperature)
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軸承預壓
• 軸承預壓之達成
– 擠壓軸承內環 – 擠壓軸承外環
d
大葉大學機械與自動化工程學系
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軸承預壓
• 軸承預壓之種類
– 定位預壓 – 定壓預壓 – 可變預壓
定位預壓
Pressure chamber
定壓預壓
Inner Spacer
Fore-Elastic Spacer
可變預壓
大葉大學機械與自動化工程學系
大葉大學機械與自動化工程學系
資料來源: FAG
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軸承選用
常見主軸軸承選用:
雙列滾柱軸承 雙向斜角止推滾珠軸承 雙列滾柱軸承
鑽孔機(Drilling Machine)
大葉大學機械與自動化工程學系
資料來源: FAG
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軸承之種類
常見主軸軸承選用:
單列滾柱軸承 斜角滾珠軸承
車削中心機(CNC Turning Center)
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軸承選用-精度
1. 精度(accuracy)
– 運轉精度(running accuracy) – 尺寸精度(dimensional accuracy)
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軸承選用-精度
1. 精度(accuracy)
軸承標記 1. 軸承編號 2. 批次編號 3. 內外環最大偏離 處 4. 內外徑實際尺寸 1偏差 5. 軸承組合順序
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軸承排列
• 斜角滾珠軸承基本排列形式四顆軸承)
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軸承排列
• 常見主軸軸承排列形式
資料來源: SKF
大葉大學機械與自動化工程學系
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軸承排列
• 常見主軸軸承排列形式
資料來源: SKF
大葉大學機械與自動化工程學系
目前大部分工具機主軸採用滾動軸承
大葉大學機械與自動化工程學系
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軸承種類
常見滾動式軸承(Rolling Bearings)