機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)ppt課件第三章機(jī)床主要部件設(shè)計(jì)（1）

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1、Friday,September17,2021機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)第三章機(jī)床主要部件設(shè)計(jì)本章講授內(nèi)容第一節(jié)主軸組件設(shè)計(jì)第二節(jié)支承件設(shè)計(jì)第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)第四節(jié)滾珠絲杠螺母副機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介第三章機(jī)床主要部件設(shè)計(jì)第一節(jié)主軸組件設(shè)計(jì)主軸組件包括主軸、支承軸承、傳動(dòng)件、定位元件、密封件。功用支承并帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削；承受切削力和驅(qū)動(dòng)力，完成表面成形運(yùn)動(dòng)。一、主軸組件應(yīng)滿足的基本要求基本要求旋轉(zhuǎn)精度剛度抗振性溫升和熱變性精度保持性１.旋轉(zhuǎn)精度旋轉(zhuǎn)精度指主軸裝配后，在空載、低速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下，安裝刀具或工件的主軸部位的徑向跳動(dòng)和軸向跳動(dòng)。第一節(jié)主軸組件設(shè)計(jì)主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度直接

2、影響工件的加工精度。旋轉(zhuǎn)精度取決于主軸、軸承、箱體孔的制造、裝配和調(diào)整精度。第一節(jié)主軸組件設(shè)計(jì)剛度指主軸組件在外載荷作用下抵抗變形的能力。2.剛度剛度的量化以主軸前端產(chǎn)生單位位移的彈性變形時(shí)，在位移方向所施加的作用力大小來(lái)表示。當(dāng)主軸外伸端受徑向作用力F，主軸受力方向上的彈性位移為δ時(shí)，其剛度K的表達(dá)式為主軸主件的剛度不足直接影響零件的加工精度和機(jī)床的性能第一節(jié)主軸組件設(shè)計(jì)（2）動(dòng)剛度主軸組件在交變載荷作用下抵抗變形的能力，表示為Kd=Fd/δd。（1）靜剛度主軸組件在靜載荷作用下抵抗變形的能力，表示為Kj=Fj/δj。主軸組件的剛度受主軸的尺寸和形狀，滾

3、動(dòng)軸承的類型、數(shù)量、預(yù)緊和配置形式，傳動(dòng)件的布置方式，主軸組件的制造精度和裝配質(zhì)量等因素影響。第一節(jié)主軸組件設(shè)計(jì)在切削過(guò)程中，主軸部件受到靜態(tài)力的作用，也受到?jīng)_擊力和交變力的作用而產(chǎn)生振動(dòng)。沖擊力和交變力是由材料硬度不均勻、加工余量的變化、斷續(xù)切削、主軸部件不平衡、軸承或齒輪存在缺陷以及切削過(guò)程中的顫振等引起?？拐裥允侵笝C(jī)床在額定載荷切削時(shí)，主軸組件抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力。3.抗振性主軸振動(dòng)直接影響工件的表面加工質(zhì)量和刀具的使用壽命，并產(chǎn)生噪聲。第一節(jié)主軸組件設(shè)計(jì)熱變形是主軸組件運(yùn)動(dòng)時(shí)，各相對(duì)運(yùn)動(dòng)處的摩擦，切削區(qū)的切削熱等使主軸組件的溫度升高，造成形

4、狀、尺寸及位置變化。4.溫升和熱變形熱變形會(huì)引起軸承間隙變化，潤(rùn)滑油粘度降低，影響主軸部件的工作性能，降低加工精度。精度保持性影響機(jī)床使用壽命內(nèi)的加工精度和工作穩(wěn)定性。第一節(jié)主軸組件設(shè)計(jì)精度保持性指主軸組件長(zhǎng)期保持其原始制造精度的能力。5.精度保持性精度保持性決定于主軸組件的耐磨性能。影響耐磨性的因素有主軸、軸承的材料、熱處理方法、軸承類型及潤(rùn)滑防護(hù)措施等。明確：主軸組件喪失原始制造精度的原因——磨損。如主軸軸承、主軸軸頸表面、裝夾工件或刀具的定位表面的磨損。第一節(jié)主軸組件設(shè)計(jì)二、主軸滾動(dòng)軸承◆滾動(dòng)軸承能在轉(zhuǎn)速和載荷變化幅度很大的條件下穩(wěn)定工作?！魸L動(dòng)軸承

5、能在無(wú)間隙，甚至在預(yù)緊（有一定過(guò)盈量）的條件下工作。故滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)小，有利于減小發(fā)熱。1.滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)◆滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑容易，可以用油脂，一次填裝可用到修理時(shí)再換脂。如用油潤(rùn)滑，單位時(shí)間用油量也比滑動(dòng)軸承少。◆滾動(dòng)軸承由軸承廠生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定，成本低，經(jīng)濟(jì)性好。滾動(dòng)軸承的缺點(diǎn)：滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體數(shù)量有限，其徑向剛度是變化的，易引起振動(dòng)，阻尼低，振幅較大。滾動(dòng)軸承的徑向尺寸比滑動(dòng)軸承大。第一節(jié)主軸組件設(shè)計(jì)1）轉(zhuǎn)速較高，負(fù)載不大，而旋轉(zhuǎn)精度要求較高，采用球軸承。2）轉(zhuǎn)速較低，負(fù)載大或有沖擊負(fù)載，采用滾子軸承。3）徑向載荷和軸向載荷都較大時(shí)，如果轉(zhuǎn)速高，采用角接

6、觸球軸承。如果轉(zhuǎn)速不高，采用圓錐滾子軸承。2.選擇滾動(dòng)軸承選擇的基本原則4）軸向載荷比徑向載荷大得多，但轉(zhuǎn)速較低時(shí)，采用兩種不同類型的軸承組合，分別承受軸向和徑向負(fù)載。5）徑向載荷比軸向載荷大得多，且轉(zhuǎn)速較高，采用深溝球軸承。6）支承剛度要求較高時(shí)，可采用成對(duì)角接觸型軸承。“背靠背組合”，使軸承的接觸線與軸線的交點(diǎn)間距大，抵抗彎曲變形的支反力矩大，支承剛度比“面對(duì)面組合”高，應(yīng)用廣泛。第一節(jié)主軸組件設(shè)計(jì)3.角接觸球滾動(dòng)軸承組合安裝機(jī)床主軸常選用“背靠背組合”，為什么？第一節(jié)主軸組件設(shè)計(jì)與鋼軸承相比具有：①高速下重量輕，作用在滾動(dòng)體上的離心力較小，壓力和滑動(dòng)

7、摩擦??；②滾動(dòng)體熱膨脹系數(shù)小，溫升較低，軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中預(yù)緊力變化緩慢，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；③彈性模量大，軸承的剛度增大。4.陶瓷滾動(dòng)軸承1）特點(diǎn)2）陶瓷軸承的應(yīng)用①陶瓷鋼混制軸承其滾動(dòng)體和外圈采用不同材料，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)分子親合力很小，摩擦系數(shù)小，有一定的自潤(rùn)滑性能，可在供油中斷的無(wú)潤(rùn)滑時(shí)正常工作。適用于高速、超高速、精密機(jī)床的主軸組件。②全陶瓷軸承適用于耐高溫、耐腐蝕、非磁性、電絕緣、要求減輕重量和超高速場(chǎng)合。第一節(jié)主軸組件設(shè)計(jì)磁浮軸承是利用磁力來(lái)支承運(yùn)動(dòng)部件，使其與固定部件脫離接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)軸承功能。①無(wú)機(jī)械磨損，運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)噪聲，溫度低，能耗??；不需要潤(rùn)滑，不污染環(huán)境；能在超低溫

8、、高溫、真空、蒸氣腐蝕性環(huán)境中正常工作。②磁力軸承主軸可以自適應(yīng)控