主轴部件的结构设计
时间:2015-09-20 16:20 来源:自动控制网
| 多数机床主轴采用前、后两个支承。这种方式结构简单，制造装配方便，容易保证精度。为提高主轴部件的刚度，前后支承应消除间隙或预紧。 为提高主轴部件的刚度和抗振性，某些机床主轴采用三个支承。但对三支承主轴而言，通常只有两个支承（其中一个为前支承）起主要作用，而另一个支承只起辅助作用。三个支承中可以前、中支承为主要支承，后支承为辅助支承，也可以前、后支承为主要支承，中间支承为辅助支承。 推力轴承在主轴前、后支承的配置形式，直接影响主轴的轴向刚度和主轴热变形的方向和大小。推力轴承在主轴上的常见配置形式：1）前端配置；2）后端配置；3）两端配置；4）中间配置。 传动件在主轴上轴向位置的合理布置，可改善主轴的受力情况，减小主轴变形，提高其抗振性。其主要原则是尽量使传动力引起的主轴弯曲变形要小；引起主轴前端在影响加工精度敏感方向上的位移要小。主轴上的传动件应尽量靠近前支承布置，有多个传动件时，其中最大的传动件应靠近前支承。 传动件轴向布置的几种情况：1）传动件布置在两个支承之间；2）传动件布置在主轴前悬伸端；3）传动件布置在主轴后悬伸端。 主轴主要结构参数的确定： 1）主轴前轴颈直径D1的选取：一般按机床类型、主轴传递的功率或最大加工直径来选取。 2）主轴内孔直径d的确定：卧式车床的主轴孔径d通常不小于主轴平均直径的55% ~ 60%；铣床的主轴孔径d可比刀具拉杆直径大5 ~ 10mm即可。 3）主轴前端悬伸量a的确定：主轴前端悬伸量a是指主轴前端面到前轴承径向反力作用中点（或前径向支承中点）的距离。由于前端悬伸量对主轴部件的刚度和抗振性影响很大，故在满足结构要求的前提下，设计时应使a值越小越好。 4）主轴主要支承间跨距L的确定：合理确定主轴主要支承间的跨距L，是获得主轴部件最大静刚度的重要条件之一。理论上存在着一个最佳跨距L0。即当采用该跨距时，因主轴弯曲变形和支承变形引起主轴前轴端的总位移量为最小。一般取L0 = (2~3.5) a。 主轴的结构形状一般为空心阶梯轴，主轴端部的形状和尺寸已经标准化。 普通机床主轴可首选45钢，调质处理后，在主轴端部、锥孔、定心轴颈或定心锥面等部位进行局部高频淬硬，以提高其耐磨性。当载荷较大和有冲击、或精密机床需要减小热处理后的变形、或有其它特殊要求时，才考虑选用合金钢。 主轴的技术要求，应根据机床精度标准有关项目制订。首先制定出满足主轴旋转精度所必须的技术要求，然后再考虑其它性能所需的要求。应尽量做到主轴的设计基准与工艺基准相重合。主轴各部位的尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和表面硬度等具体数值应根据机床的类型、规格、精度等级及主轴轴承的类型来确定。 |
