第十章主轴组件1

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,#,目 录,主轴组件概述,主轴组件的基本要求,主轴组件的典型结构,主轴组件概述,主轴组件概述,1,、主轴组件的组成？,2,、它有什么功用？,3,、所有的机床都有主轴组件吗？,4,、一台机床只有一个主轴组件吗？,5,、主轴组件有什么共同点？,6,、主轴和传动轴有什么相同和不同的地方？,主轴组件概述,1,、主轴组件的组成？,组成,主轴、轴承、传动件、紧固件、密封件等。,主轴组件是机床的一个重要组成部分。,主轴组件,机床的执行件,主轴组件概述,2,、它有什么功用？,功用,：支承并带动工件或刀具，完成表面 成型运动；,传递运动和转矩；,承受切削力和驱动力等载荷；,机床主轴是机床在加工时直接带动刀具或工件进行切削和表面成形运动的旋转轴。,主轴组件概述,3,、所有的机床都有主轴组件吗？,大多数机床都具有主轴组件。,刨床、拉床等直线运动机床没有主轴组件。,主轴组件概述,4,、一台机床只有一个主轴组件吗？,有的机床只有一个主轴组件，如车床、铣床等。,有的机床有多个主轴组件，如组合机床等。,主轴组件概述,5,、主轴组件有什么共同点？,在结构上：,解决工件或刀具在主轴上的定位和装夹；,解决主轴与轴承以及轴承与支承座孔的定位和装夹；,解决主轴轴承的润滑与密封以及轴承间隙的调整等问题。,主轴组件概述,5,、主轴组件有什么共同点？,在工艺上：,便于制造、装配、调整和维修。,在使用上：,有与机床相匹配的旋转精度、刚度、动态和热态特性、耐磨性等要求,主轴组件概述,6,、主轴和传动轴有什么相同和不同的地方？,相同：,两者都传递运动、转矩并承受传动力，都要保证传动件和支承的正常工作条件。,主轴组件概述,6,、主轴和传动轴有什么相同和不同的地方？,不同：,主轴直接承受切削力，还需带动工件或刀具，实现表面成形运动。,传动轴间接承受切削力，以传递速度为主，不带动工件或刀具。,主轴组件概述,结论：,主轴组件应有较高的要求。,主轴组件的基本要求,主轴组件的基本要求,一句话：,各类机床的主轴组件都要保证主轴在,一定的载荷与转速,下能带动工件或刀具精确而可靠地绕其旋转中心线旋转,并能在其额定寿命期内稳定地保持这种性能。,主轴组件的基本要求,旋转精度：,指机床在无载荷、手动或低速转动的条件下，主轴前端安装刀具或工件的基准面上所测得的径向跳动、端面跳动和轴向窜动值。,影响被加工零件的几何精度和表面粗糙 度。取决于部件中各主要件如主轴、轴承等的制造精度和装配、调整精度。,主轴组件的基本要求,静刚度：,指主轴抵抗外力引起变形的能力。,在主轴工作前端施加一个作用力下时，,F,与主轴在,F,作用方向上所产生的变形,Y,之比，即（单位为,N/m,）,K=FY,主轴组件的基本要求,静刚度：,刚度不足，影响机床的加工精度、传动质量及工作的平稳性。,如外圆磨床主轴刚度不足时，在磨削力作用下主轴变形到位置2，砂轮母线偏移，使被加工表面上出现螺旋形花纹，降低了加工表面的质量。,主轴组件的基本要求,静刚度：,主轴的弯曲变形会使齿轮等传动件和轴承因受力不均而恶化工作条件，磨损加剧，寿命缩短。,刚度不足易引起振动，影响表面粗糙度和生产率。,主轴组件的基本要求,抗振性：,抗振性：指其抵抗受迫振动和自激振动而保持平稳地运转的能力。,抗振性差：,工作时容易发生振动,影响工件的表面质量，限制机床生产率,降低刀具的耐用度和主轴轴承的寿命,发出噪声影响工作环境等,主轴组件的基本要求,温升及热变形：,主轴组件工作时，由于摩擦和搅油等而发热，产生了温升。,温升使主轴组件因热膨胀而变形，称为热变形。,主轴组件的基本要求,温升及热变形：,热变形会使主轴旋转轴线与机床其它部件间的相对位置发生变化，影响加工精度；,热变形造成主轴弯曲，使传动齿轮和轴承的工作状态恶化；,热变形还会改变已调好的轴承间隙和使主轴与轴承，轴承与支承孔之间的配合发生变化，影响轴承的正常工作，加速磨损，严重时甚至发生轴承抱轴现象。,主轴组件的基本要求,温升及热变形：,轴承的温升与转速有关,主轴轴承在最高转速空转、连续运转至热稳态时允许温升为：,高精度机床 8,10,C,精密机床和数控机床 15,20,C,普通机床 30,40,C,滚动轴承温度不得超过,70,C,滑动轴承温度不得超过60,C,对特别精密的机床则不得超过室温10,C,主轴组件的基本要求,耐磨性：,耐磨性,是指其长期保持原始精度的能力，即精度的保持性,磨损后对精度有影响的部位首先是轴承。,其次是安装夹具、刀具或工件的定位面和锥孔,还有如钻、镗床的移动式主轴的内、外导向表面等。,主轴组件的基本要求,耐磨性：,为了提高耐磨性，要正确地选择主轴和滑动轴承的材料及其热处理方法。,一般机床上的上述部位都必须经过热处理，使之具有一定的硬度。,要合理调整轴承间隙，保证良好的润滑和可靠的密封。,主轴组件的基本要求,扭转刚度：,在主轴工作端的静扭矩,T,的作用下,，,主轴工作端产生扭转角,一般保证了主轴刚度的主轴，则扭转刚度基本上也能保证。,对承受扭矩为主的主轴（如立钻），则对扭转刚度应给予足够的重视。,主轴组件的典型结构,主轴组件的典型结构,主轴组件有以下几种类型：,1),主轴仅作旋转运动，如车、铣、磨床等,2)主轴旋转运动+轴向进给运动,如钻床、镗床、珩磨机床。,3）主轴作旋转运动+轴向调整移动，如龙门铣床、一部分立式铣床、滚齿机。,主轴组件的典型结构,主轴组件有以下几种类型：,4）主轴绕其自身轴线旋转+绕另一个与自转轴线平行的轴线作行星运动，如行星铣削头、行星内圆磨床的主轴等。,主轴组件的典型结构,车、镗、铣、加工中心类机床主轴组件,角接触球轴承主轴组件,双列圆柱滚子轴承主轴组件,主轴单元,圆锥滚子轴承主轴组件,自动换刀自动镗铣床主轴组件,主轴组件的典型结构,角接触球轴承主轴组件,主轴最高转速为5000,rmin,，前支承类型及预紧，后轴承类型及预紧等。,主轴组件的典型结构,双列圆柱滚子轴承主轴组件,-1,CA6140,型车床主轴组件改进后的结构，注意前后支承类型及结构。,主轴组件的典型结构,双列圆柱滚子轴承主轴组件,-2,书,10-8,，注意前后支承类型及结构。,圆锥滚子轴承主轴组件,书,10-9,，注意前后支承类型及结构。,主轴单元,书,10-10,，注意前后支承类型及结构。,主轴组件的典型结构,GAMET,型圆锥滚子主轴组件,主轴组件的典型结构,自动换刀数控镗铣床主轴组件,主轴组件的典型结构,总结,一般采用滚动轴承,1,、要求刚度较高速度不是很高时，常选用三支承结构或者是采用线接触滚动轴承。,2,、要求速度较高刚度不是很高时，常选用两支承结构或者是采用点接触滚动轴承。,3,、应用三支承结构时要尤其注意壳体孔的加工工艺和轴承的预紧问题。（三个可行）,主轴组件的典型结构,钻床类主轴组件,特点：旋转的同时有轴向进给,1,、主轴1的旋转主运动由其尾部的花键传入，主轴由轴承3和8支承在套筒5内旋转；,2,、转动齿轮6，使套筒(右侧面为齿条)连同主轴作轴向进给运动；,3,、力的承担和轴承的选择。,主轴组件的典型结构,磨床类主轴组件,见图,10-11,1,、这种主轴组件是一个独立的单元，由专门工厂制造,2,、主轴的转动由电动机(,P13kW),经平带输入主轴左端平带轮，主轴的右端装砂轮杆。主轴两端载荷都较大，故前后支承都配置两个同向角接触球轴承。若载荷较小时，两端支承各装一个轴承，由于磨削时轴向载荷为左右对称而且又不大，故轴承采用背靠背组配也是对称方式，其接触角,=15,