機床主要部件的設(shè)計

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1、第三章機床主要部件的設(shè)計第一節(jié)主軸組件設(shè)計一、主軸組件應(yīng)滿足的基本要求1、旋轉(zhuǎn)精度2、靜剛度3、動剛度4、溫升與熱變形5、精度保持性第一節(jié)主軸組件設(shè)計二、主軸滾動軸承優(yōu)點：（1）足夠的剛度、高旋轉(zhuǎn)精度、變轉(zhuǎn)速和變載荷下工作平穩(wěn)；（2）質(zhì)量穩(wěn)定、成本低、經(jīng)濟性好；（3）容易潤滑。缺點：（1）旋轉(zhuǎn)中徑向剛度變化大；（2）摩擦力大，阻尼小；（3）徑向尺寸大1、軸承的特點二、主軸滾動軸承（續(xù)）2、主軸滾動軸承的類型選擇（1）雙列圓柱滾子軸承（2）雙列推力角接觸球軸承二、主軸滾動軸承（續(xù)）2、主軸滾動軸承的類型選擇（3）角接觸球軸承二、主軸滾動軸承（續(xù)）

2、2、主軸滾動軸承的類型選擇角接觸球軸承組合二、主軸滾動軸承（續(xù)）2、主軸滾動軸承的類型選擇（4）雙列圓錐滾子軸承二、主軸滾動軸承（續(xù)）3、軸承的精度選擇應(yīng)采用P2、P4、P5級和SP、UP級（1）切削力方向固定不變的主軸，旋轉(zhuǎn)精度決定于軸承內(nèi)圈徑向跳動。（2）切削力方向隨主軸旋轉(zhuǎn)同步變化的主軸，旋轉(zhuǎn)精度決定于外圈徑向跳動。（3）前軸承的精度對主軸的影響較大，前軸承的精度應(yīng)比后軸承高一級。（理論證明略）二、主軸滾動軸承（續(xù)）3、軸承的精度選擇應(yīng)采用P2、P4、P5級和SP、UP級（3）前軸承的精度對主軸的影響較大，前軸承的精度應(yīng)比后軸承高一級二、

3、主軸滾動軸承（續(xù)）4、軸承剛度滾動軸承的剛度隨載荷的增加而增大。線接觸軸承的剛度可忽略預(yù)緊載荷；點接觸軸承，計算剛度時應(yīng)考慮預(yù)緊力。三、主軸1、結(jié)構(gòu)及材質(zhì)選擇結(jié)構(gòu)：空心階梯軸材料：淬火鋼或滲碳淬火鋼，高頻淬硬。2、技術(shù)要求(略)三、主軸2、技術(shù)要求四、主軸組件1、傳動方式（1）帶傳動：結(jié)構(gòu)簡單，中心距調(diào)整方便，噪聲低，平穩(wěn)，適于高速。（V帶、多楔帶和同步帶）（2）齒輪傳動：傳遞大扭矩，結(jié)構(gòu)緊湊，適合于變速傳動。（3）電機直接驅(qū)動：異步電機+連軸器、變頻調(diào)速電機、電主軸等形式。四、主軸組件2、傳動件的布置（1）帶輪通常安裝在后支承的外側(cè)（2）齒輪

4、位于兩支承之間則盡量使大齒輪靠近前支承（3）齒輪位于后支承外側(cè)（4）齒輪外增設(shè)輔助支承四、主軸組件3、主軸的軸向定位（1）前端定位：適于軸向精度和剛度高的高精度機床合數(shù)控機床；（2）后端定位：適于軸向精度不高的普通機床，臥車、立銑等；（3）兩端定位：用于短主軸或軸向間隙變化不影響工作的機床，如鉆床、組合機床等。五、主軸主要尺寸參數(shù)的確定（略）第二節(jié)支承件設(shè)計一、支承件應(yīng)滿足的基本要求1、足夠的剛度和較高的固有頻率2、良好的動態(tài)特性3、結(jié)構(gòu)合理，形狀穩(wěn)定，熱變形小4、排屑通暢，工藝性好，成本低二、支承件受力分析1、中小型機床：以切削力為主；2、精

5、密和高精度機床：以移動部件的重量和熱應(yīng)力為主；3、大型機床：工件重力、移動部件重力和切削力模型簡化：1、梁或柱2、板3、箱體三、支承件結(jié)構(gòu)設(shè)計截面形狀選擇1、空心薄壁大截面支承件剛度大；2、方截面抗彎強度高于圓截面，抗扭剛度低于圓截面；3、不封閉截面剛度遠(yuǎn)小于封閉截面剛度，抗扭剛度下降大。三、支承件結(jié)構(gòu)設(shè)計截面形狀選擇四、提高支承件靜剛度的措施1、隔板和加強筋四、提高支承件靜剛度的措施2、開口后的剛度補償3、提高接觸剛度五、支承件的材料1、鑄3、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土2、鋼材4、樹脂混凝土六、提高支承件動剛度2、提高動剛度措施：（1）提高靜剛度和固有

6、頻率（2）增加阻尼1、機床的常見振動：（1）整機搖晃振動（2）結(jié)合面間的相對振動（3）零部件的本體振動六、提高支承件動剛度2、提高動剛度措施：（1）提高靜剛度和固有頻率（2）增加阻尼六、提高支承件動剛度2、提高動剛度措施：（1）提高靜剛度和固有頻率（2）增加阻尼第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計一、導(dǎo)軌的功用和基本要求1、功用：支承并引導(dǎo)運動部件沿一定的軌跡運動。（1）按運動性質(zhì)：主運動導(dǎo)軌：相對運動速度較高進給運動導(dǎo)軌：相對運動速度較低移置導(dǎo)軌：用于調(diào)整部件間相對位置，工作中無相對運動2、分類：（2）按摩擦性質(zhì)：滑動導(dǎo)軌：相對運動速度較高,分靜壓滑動導(dǎo)軌和動壓滑

7、動導(dǎo)軌；靜壓滑動導(dǎo)軌：多用于高精度機床的進給導(dǎo)軌；動壓滑動軸承：適用于高速主運動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌：相對運動速度較低2、分類（續(xù)）：2、分類（續(xù)）：（3）按受力狀態(tài)：開式導(dǎo)軌：不能承受顛翻力矩，適用于大型機床的水平導(dǎo)軌；閉式導(dǎo)軌：可以承受較大的顛翻力矩。3、導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求（1）導(dǎo)向精度（2）精度保持性（3）剛度（4）低速運動平穩(wěn)性（5）結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好二、滑動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)設(shè)計1、導(dǎo)軌的截面形狀二、滑動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)設(shè)計1、導(dǎo)軌的截面形狀二、滑動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)設(shè)計1、導(dǎo)軌的截面形狀優(yōu)點缺點應(yīng)用雙矩形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單，易制造，剛度和承載能力大，安裝和調(diào)整方便磨損后不

8、能自動應(yīng)有間隙調(diào)整機構(gòu)補償普通精度機床、中型機床三角形和矩形導(dǎo)軌組合導(dǎo)向性好、制造方便、剛度高三角形導(dǎo)軌加工困難廣泛用于常用機床的床身導(dǎo)軌燕尾形和矩形