【文章內(nèi)容簡介】 徑應取在一定范圍內(nèi)，才不致影響主軸剛度。一般，主軸內(nèi)孔直徑受到主軸后軸頸的直徑所限制。 圖25 推力球軸承（GB30184）結構參數(shù)及安裝尺寸 圖26 圓柱滾子軸承（GB28387）結構參數(shù)及安裝尺寸由材料力學可知，剛度K正比于截面慣性矩I，它與直徑之間有下列關系：===1（）=1根據(jù)此式可得：當，空心與實心截面主軸的剛度很接近；當=，空心主軸的剛度為實心主軸剛度的90%，對剛度影響不大；≥，則主軸剛度急劇下降，故一般應使，即d。由以上分析可得：d D=65=考慮到此組合機床主軸為銑削主軸，銑刀拉桿的直徑比較小，故可將取小些，即取=，即：d D=65=將其圓整，d最后取為30。主軸前端懸伸量a指的是主軸前支承支反力的作用點到主軸前端受力作用點之間的距離，它對主軸組件剛度的影響較大。懸伸量越小，主軸組件剛度越好。主軸前端懸伸量a取決于主軸端部的結構形狀及尺寸，一般應按標準選取，有時為了提高主軸剛度或定心精度，也可不按標準取。另外，主軸前端懸伸量a還與前支承中軸承的類型及組合型式、工件或夾具的夾緊方式以及前支承的潤滑與密封裝置的結構尺寸等有關。因此，在滿足結構要求的前提下，應盡可能減小懸伸量a，以利于提高主軸組件的剛度。初算時，可查表24：表24 主軸的懸伸量與直徑之比類 型機 床 和 主 軸 的 類 型a/ DⅠ通用和精密車床，自動車床和短主軸端銑床，用滾動軸承支承，適用于高精度和普通精度要求～Ⅱ中等長度和較長主軸端的車床和銑床，懸伸量不太長（不是細長）的精密鏜床和內(nèi)圓磨，用滾動和滑動軸承支承，適用于絕大部分普通生產(chǎn)的要求～Ⅲ孔加工機床，專用加工細長深孔的機床，由加工技術決定需要有長的懸伸刀桿或主軸可移動，由于切削較重而不適用于有高精度要求的機床根據(jù)上表所列，所設計的組合機床屬于Ⅱ型，所以取a/ ～，即：a=（～）D=（～）80=100～200初取a=120。主軸支承跨距L是指主軸前、后支承支承反力作用點之間的距離。合理確定主軸支承跨距，可提高主軸部件的靜剛度?？梢宰C明，支承跨距越小，主軸自身的剛度越大，彎曲變形越小，但支承的變形引起的主軸前端的位移量將增大；支承跨距大，支承的變形引起的主軸前端的位移量較小，但主軸本身的彎曲變形將增大?？梢?，支承跨距過大或過小都會降低主軸部件的剛度。有關資料對合理跨距選擇的推薦值可作參考：（1） L=（4～5）D；（2） L=（3～5）a，用于懸伸長度較小時；（3） L=（1～2）a，用于懸伸長度較大時。根據(jù)此次設計的組合機床剛性主軸的懸伸量較大，取L≤。即此次設計的主軸兩支承的合理跨距L≤=120=300初取L=280。第四部分 主 軸 結 構 圖根據(jù)以上的分析計算，可初步得出主軸的結構如圖27所示：第五部分 主 軸 組 件 的 驗 算主軸在工作中的受力情況嚴重，而允許的變形則很微小，決定主軸尺寸的基本因素是所允許的變形的大小，因此主軸的計算主要是剛度的驗算，與一般軸著重于強度的情況不一樣。通常能滿足剛度要求的主軸也能滿足強度的要求。剛度乃是載荷與彈性變形的比值。當載荷一定時，剛度與彈性變形成反比。因此，算出彈性變形量后，很容易得到靜剛度。主軸組件的彈性變形計算包括：主軸端部撓度和主軸傾角的計算。主軸端部撓度直接影響加工精度和表面粗糙度，因此必須加以限制，一般計算主軸端部最大撓度。對于兩支承主軸，若每個支承中僅有一個單列或雙列滾動軸承，或者有兩個單列球軸承，則可將主軸組件簡化為簡支梁，如下圖28所示；若前支承有兩個以上滾動軸承，圖28 主軸組件簡化為簡支梁可認為主軸在前支承處無彎曲變形，可簡化為固定端梁，如下圖29所示：圖29 主軸組件簡化為固定端梁此次設計的主軸，前支承選用了一個雙列向心短圓柱滾子軸承和兩個推力球軸承作為支承，即可認為主軸在前支承處無彎曲變形，可簡化為上圖29所示。查表，對圖29作更進一步的分析，如下圖210所示：根據(jù)圖210，可得此時的最大撓度=其中，F(xiàn)—主軸前端受力。此處，F(xiàn)=F=l—A、B之間的距離。此處，l=a=12cm圖210 固定端梁在載荷作用下的變形E—主軸材料的彈性模量。45鋼的E=10N/cmI—主軸截面的平均慣性矩。當主軸平均直徑為D，內(nèi)孔直徑為d時，I=。此處，D==133故可計算出，主軸端部的最大撓度：=10 mm主軸上安裝主軸和安裝傳動齒輪處的傾角，稱為主軸的傾角。此次設計的主軸主要考慮主軸前支承處的傾角。若安裝軸承處的傾角太大，會破壞軸承的正常工作，縮短軸承的使用壽命。根據(jù)圖210，可得此時的最大傾角=其中，F(xiàn)—主軸前端受力。此處，F(xiàn)=F=l—A、B之間的距離。此處，l=a=12cmE—主軸材料的彈性模量。45鋼的E=10N/cmI—主軸截面的平均慣性矩。當主軸平均直徑為D，內(nèi)孔直徑為d時，I=。此處，D==133故可計算出，主軸傾角為：=10 rad當x≤ mm≤ rad時，剛性主軸的剛度滿足要求。此處的x，即為最大撓度和最大傾角，L為主軸支承跨距。將已知數(shù)據(jù)和代入，即可得：初步設計的主軸滿足剛度要求。第六部分 主 軸 組 件 的 潤 滑 和 密 封潤滑的作用是降低摩擦，減小溫升，并與密封裝置在一起，保護軸承不受外物的磨損和防止腐蝕。潤滑劑和潤滑方式?jīng)Q定于軸承的類型、速度和工作負荷。如果選擇得合適，可以降低軸承的工作溫度和延長使用期限。滾