第三章_总-机床主要部件的设计

第三章 机床主要部件的设计 第一节 主轴组件设计一、主轴组件应满足的基本要求1、旋转精度

2、静刚度3、动刚度 4、温升与热变形 5、精度保持性

第一节 主轴组件设计二、主轴滚动轴承1、轴承的特点 优点：(1)足够的刚度、高旋转精度、变转速和变载荷下工作平稳；

(2)质量稳定、成本低、经济性好；(3)容易润滑。

缺点：(1)旋转中径向刚度变化大；(2)摩擦力大，阻尼小； (3)径向尺寸大

二、主轴滚动轴承(续)2、主轴滚动轴承的类型选择(1)双列圆柱 滚子轴承 (2)双列推力 角接触球轴承

二、主轴滚动轴承(续)2、主轴滚动轴承的类型选择(3)角接 触球轴承

二、主轴滚动轴承(续)2、主轴滚动轴承的类型选择

角接触 球轴承 组合

二、主轴滚动轴承(续)2、主轴滚动轴承的类型选择(4)双 列圆锥 滚子轴 承

二、主轴滚动轴承(续)3、轴承的精度选择应采用P2、P4、P5级和SP、UP级(1)切削力方向固定不变的主轴，旋转精度决定于轴 承内圈径向跳动。 (2)切削力方向随主轴旋转同步变化的主轴，旋转精 度决定于外圈径向跳动。 (3)前轴承的精度对主轴的影响较大，前轴承的精度 应比后轴承高一级。(理论证明略)

二、主轴滚动轴承(续)3、轴承的精度选择应采用P2、P4、P5级和SP、UP级(3)前轴承的精度对 主轴的影响较大，前轴 承的精度应比后轴承高 一级 a (1 ) 1

a 2 b la 1 (1 ) a l

l

a

二、主轴滚动轴承(续)4、轴承刚度滚动轴承的刚度随载荷的增加而增大。 线接触轴承的刚度可忽略预紧载荷；点接触 轴承，计算刚度时应考虑预紧力。

三、主轴1、结构及材质选择结构：空心阶梯轴 材料：淬火钢或渗碳淬火钢，高频淬硬。

2、技术要求(略)

三、主轴2、技术要求

四、主轴组件1、传动方式(1)带 传 动：结构简单，中心距调整方便， 噪声低，平稳，适于高速。(V带、多楔带和 同步带)

(2)齿轮传动：传递大扭矩，结构紧凑，适合 于变速传动。 (3)电机直接驱动：异步电机+连轴器、变频 调速电机、电主轴等形式。

四、主轴组件2、传动件的布置(1)带轮通常安装在后支承的外侧 (2)齿轮位于两支承之间则尽量使大齿轮靠近前 支承

(3)齿轮位于后支承外侧(4)齿轮外增设辅助支承

四、主轴组件3、主轴的轴向定位(1)前端定位：适于轴 向精度和刚度高的高精度 机床合数控机床； (2)后端定位：适于轴 向精度不高的普通机床， 卧车、立铣等； (3)两端定位：用于短 主轴或轴向间隙变化不影 响工作的机床，如钻床、

组合机床等。

五、主轴主要尺寸参数的确定(略)

第二节 支承件设计一、支承件应满足的基本要求1、足够的刚度和较高的固有频率 2、良好的动态特性 3、结构合理，形状稳定，热变形小 4、排屑通畅，工艺性好，成本低

二、支承件受力分析1、中小型机床：以切削力为主；

2、精密和高精度机床：以移动部件的重 量和热应力为主；3、大型机床：工件重力、移动部件重力 和切削力

模型简化：1、梁或柱 2、板 3、箱体

三、支承件结构设计截面形状选择

1、空心薄壁大截面支承件刚度大； 2、方截面抗弯强度高于圆截面，抗扭刚度 低于圆截面； 3、不封闭截面刚度远小于封闭截面刚度， 抗扭刚度下降大。

三、支承件结构设计截 面 形 状 选 择

四、提高支承件静刚度的措施1、隔板和加强筋

四、提高支承件静刚度的措施2、开口后的 刚度补偿

3、提高接触 刚度

五、支承件的材料1、铸 3、预应力钢筋混凝土

2、钢材

4、树脂混凝土

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