立式數(shù)控銑床主軸部件的設(shè)計

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1、數(shù)控立式銑床主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計專業(yè)：機制主講人：戎娜黃蘭王耀鋒主軸組件的設(shè)計主軸組件主要包括：主軸、主軸支撐和安裝在主軸上的傳動件、密封件等因為主軸帶動工件或刀具直接參加工件表面形成運動，所以它的工作性能對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率產(chǎn)生直接影響，是機床最重要的部件之一。一、主軸組件的設(shè)計要求回轉(zhuǎn)精度主軸組件的回轉(zhuǎn)精度,是指主軸的回轉(zhuǎn)精度。當(dāng)主軸做回轉(zhuǎn)運動時，線速度為零的點的連線稱為主軸的回轉(zhuǎn)中心線?；剞D(zhuǎn)中心線的空間位置，每一瞬間都是變化的。這些瞬間回轉(zhuǎn)中心線的平均空單位轉(zhuǎn)移不為理想回轉(zhuǎn)中心線，理想回轉(zhuǎn)中心線在空間位置的距離，就是主軸的回轉(zhuǎn)誤差，而回轉(zhuǎn)誤差的范圍，就是主

2、軸的回轉(zhuǎn)精度。純向誤差、角度誤差和軸向誤差，它們很少單獨存在。當(dāng)徑向誤差和角度誤差同時存在構(gòu)成徑向跳動，而軸向誤差和角度誤差同時存在構(gòu)成端面跳動。主軸剛度主軸組件的剛度是指受外力作用時，主軸組件抵抗變形的能力。通常以主軸前端產(chǎn)生單位位移時，在位移方向上所施加的作用力大小來表示。主軸組件的剛度越大，主軸受力的變形就越小。主軸組件的剛度不足，在切削力及其他力的作用下，主軸將產(chǎn)生較大的彈性變形，不僅影響工件的加工質(zhì)量，還會破壞齒輪、軸承的正常工作條件，使其加快磨損，降低精度。主軸部件的剛度與主軸結(jié)構(gòu)尺寸、支撐跨距、所選軸承類型及配置形勢、砂間隙的調(diào)整、主軸上

3、傳動元件的位置等有關(guān)主軸組件的抗振性是指切削加工時，主軸保持平穩(wěn)的運轉(zhuǎn)而不發(fā)生振動的能力。主軸組件抗振性及在必要時安裝阻尼（消振）器。另外，使主軸固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激振力的頻率。主軸抗振性主軸溫升主軸組件在運轉(zhuǎn)中，溫升過高會起兩方面的不良結(jié)果：一是主軸組件和箱體因熱膨脹而變形，主軸的回轉(zhuǎn)中心線和機床其他件的相對位置會有變化，直接影響加工精度；其次是軸承等元件會因溫度過高而改變已調(diào)好的間隙和破壞正常潤滑條件，影響軸承的正常工作。嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)生：“抱軸”。主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定主軸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有：主軸前、后軸頸D1和D2，主軸內(nèi)孔直徑d，主軸前端懸伸量a

4、和主軸主要支撐間的跨距L。這些參數(shù)直接影響主軸旋轉(zhuǎn)精度和主軸的剛度。XK5040數(shù)控銑床主軸規(guī)格：主軸錐度：7:24mm主軸轉(zhuǎn)速：100～4000rpm軸承潤滑方式：潤滑油主軸馬達功率：5.4/7.5（30min）kw主軸直徑主軸直徑越大，其剛度越高，但使得軸承和軸上其他零件的尺寸相應(yīng)增大。軸承的直徑越大，同等級精度軸承的公差值也越大，要保證主軸的旋轉(zhuǎn)精度就越困難。同時極限轉(zhuǎn)數(shù)下降。實際尺寸要在主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計時確定。前、后軸頸的差值越小則主軸的剛度越高，工藝性能也越好。一般前后端軸頸：D2≈（0.7-0.85）D11、主軸最小直徑的估算當(dāng)數(shù)值上p≤時

5、，可按扭轉(zhuǎn)剛度估算最小軸徑，即：式中：d—主軸的最小直徑（cm）P—主軸傳遞的功率(kw)，已給出P=5.4kw—主軸的計算轉(zhuǎn)速(r/min)，已給出=160r/min代人數(shù)值得：d≥4.4cm取主軸的最小直徑=45mm，最小直徑本應(yīng)該是后軸頸，但是考慮到軸承的軸向固定采用鎖緊螺母，應(yīng)留鎖緊螺母的位置。考慮到軸上裝軸承，有配合要求，應(yīng)將后軸頸的直徑圓整到標(biāo)準(zhǔn)直徑，同時要考慮到選擇軸承的類型，因此選擇后軸頸的直徑=50，主軸內(nèi)孔直徑主軸內(nèi)孔直徑與機床的類型有關(guān)，確定孔徑的原則是：為減輕主軸重量，在滿足上述工藝要求及不削弱主軸剛度的前提下，盡量取較大值，孔

6、徑d對主軸剛度的影響是通過抗彎截面慣性矩而體現(xiàn)的，即主軸本身的剛度正比于抗彎截面慣性矩，其關(guān)系式為Ｉ空/Ｉ實＝根據(jù)上式可繪制出主軸孔徑對主軸剛度影響曲線，如圖4-1D—主軸平均直徑d—主軸平均孔徑K空—直徑為Ｄ實心主軸剛度，K實—直徑為Ｄ，孔徑為d的空心軸的剛度。由圖4-1知：當(dāng)d／Ｄ≤0.5時，內(nèi)孔d對主軸剛度幾乎無影響，通常取孔徑d的極限值＜0.7D。此時Ｉ空＞0.75Ｉ實，即剛度消弱量小于25%，若孔徑再大主軸剛度急劇下降，一般銑床主軸孔徑d可比刀具拉桿直徑大5～10mm。主軸懸伸量a主軸懸伸量（又稱懸伸長度）是指主軸前端至前支承點的距離，它的大

7、小對主軸組件的剛度和抗振性有顯著影響。懸伸量小，軸端位移就小，剛度得到提高。主軸懸伸量的大小往往受結(jié)構(gòu)限制，主要取決于主軸端部的結(jié)構(gòu)型式及尺寸、刀具或夾具的安裝方式、前軸承的類型及配置、潤滑與密封裝置的結(jié)構(gòu)尺寸等。主軸前后支承跨距（簡稱支距）L對主軸組件的剛度、抗振性和旋轉(zhuǎn)精度等有較大的影響。支承跨距L支承跨距過小，主軸的彎曲變形固然較小，但因支承變形引起主軸前軸端的位移量增大；反之，支承跨距過大，支承變形引起主軸前軸端的位移量盡管減小了，但主軸的彎曲變形增大，也會引起主軸前端較大的位移。因此存在一個最佳跨距L0，在該跨距時，因主軸彎曲變形和支承變形引

8、起主軸前軸端的總位移量為最小。一般取L0=（2～3.5）a，本文所設(shè)計的主軸暫取L=2.5a=