數(shù)控車床主軸設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-27 01:54 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 軸軸承常用的有滾動軸承和滑動軸承。滾動軸承摩擦阻力小，可以預(yù)緊，潤滑維護(hù)簡單，能在一定的轉(zhuǎn)速范圍和載荷變動范圍下穩(wěn)定地工作。滾動軸承有專業(yè)化工廠生產(chǎn)，選購維修方便，在數(shù)控機(jī)床上被廣泛采用。與滑動軸承相比，滾動軸承的噪聲大，滾動體的數(shù)目有限，剛度是變化的，抗震性略差，但總體來說，數(shù)控機(jī)床主軸組件在可能的條件下，應(yīng)盡量使用滾動軸承，特別是大多數(shù)立式主軸和主軸在套筒內(nèi)能夠做軸向移動的主軸。這時用滾動軸承可以用潤滑脂潤滑，以避免漏油。滾動軸承根據(jù)滾動體的結(jié)構(gòu)分為球軸承、圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承三大類。主軸軸承主要應(yīng)根據(jù)精度、剛度和轉(zhuǎn)速來選擇，為了提高精度和剛度，主軸軸承間的間隙應(yīng)該是可調(diào)的。線接觸的滾子軸承比點(diǎn)接觸的球軸承的剛度高，但一定溫升下允許的轉(zhuǎn)速較低，下面就簡述幾種常用的數(shù)控機(jī)床主軸的機(jī)構(gòu)及適用范圍。 角接觸球軸承這種軸承既可以承受徑向載荷又可以承受軸向載荷。常用的接觸角主要有兩種： ａ=25176。，ａ=15176。，其中ａ=25176。的編號為7000AC型（舊代號為46100型），屬于特輕型；或編號為7190AC型（舊代號為46900型），屬于超輕型。ａ=15176。的編號為7000C型（舊代號為36100型），屬于特輕型；或編號為7190C型；或編號為7190C型（舊代號為1036900型），屬于超輕型。如圖61所示（參考文獻(xiàn)2）. 圖 61角接觸球軸承角接觸球軸承多用于高速主軸，隨接觸角的不同，其應(yīng)用有所區(qū)別，α=25176。的軸向剛度較高，但徑向剛度和允許的轉(zhuǎn)速略低，多用于車、鏜、銑加工中心等主軸；α=15176。的轉(zhuǎn)速可更高一些，但是軸向剛度較低，常用于軸向載荷較小、轉(zhuǎn)速較高的磨床主軸或不承受載荷的車、鏜、銑主軸后軸承。圖62角接觸球軸承這種軸承為點(diǎn)接觸，剛度較低。為了提高剛度和承載能力，常用多聯(lián)組配的方法。所以本設(shè)計前支承采用雙聯(lián)組配的方式，代號為DF。 圓柱滾子軸承圖63為雙列圓柱滾子軸承（參考文獻(xiàn)2），他的特點(diǎn)是內(nèi)孔為1：12的錐孔，與主軸的錐行軸徑相配合。軸向移動為內(nèi)圈，可把內(nèi)圈脹大，以消除徑向間隙或預(yù)緊，這種軸承只能承受徑向載荷。圖 63雙列圓柱滾子軸承圓錐滾子軸承既能承受徑向載荷，又能承受雙向的軸向載荷，滾子數(shù)量大，故剛度和承載能力均較大。由于圓錐滾子軸承是外緣凸肩軸向定位，因而箱體上通孔加工方便，但缺點(diǎn)是滾子大端的端面與內(nèi)圈擋邊之間為滑動摩擦，發(fā)熱較大，故允許的極限轉(zhuǎn)速較低。這種軸承只能承受徑向載荷，軸向載荷則由配套的推力軸承承受。此種軸承一般不能調(diào)整，常用于精度要求和剛度要求不太高的地方。在本設(shè)計中，前軸承采用角接觸球軸承以適應(yīng)較高速的要求。主軸軸向載荷較大，故選用接觸角的軸承。軸向力的方向是從軸頭部指向尾部，故前軸承采用三聯(lián)組配，前兩軸承同向都面朝前，共同承擔(dān)軸向載荷。后一軸承與前兩軸承背靠背，以實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。后支承的載荷較大，因此采用雙列圓柱滾子軸承。這種軸承的外圈是可以分離的，主軸熱膨脹時，可連同軸承內(nèi)圈的滾子在外圈滾道上軸向移動。后軸承直徑比前軸承小，預(yù)緊力也小，因此溫升不致超過前軸承。主軸軸承的內(nèi)部間隙，必須能夠調(diào)整。多數(shù)軸承，還應(yīng)能夠在過盈狀態(tài)下工作，使?jié)L動體和滾道之間有一定的欲變形，這就是軸承的預(yù)緊。軸承預(yù)緊后，內(nèi)部無間隙，滾動體從各個方向支承主軸，有利于提高運(yùn)動精度。滾動體的直徑不可能絕對相等，滾道也不可能絕對正圓，因而預(yù)緊前只有部分滾動體和滾道接觸。預(yù)緊后，滾動體和滾道都有了一定的變形，參加工作的滾動體將更多，各滾動體的受力將更均勻。這都有利于提高軸承的精度、剛度和壽命。如主軸產(chǎn)生振動，則由于各個方向都有滾動體支承，可以提高抗振性。但是，預(yù)緊后發(fā)熱較多，溫升較高；且太大的預(yù)緊將使軸承的壽命降低，故預(yù)緊要適當(dāng)。本設(shè)計為數(shù)控車床的主軸組件設(shè)計，功率相對較小，所以取中預(yù)緊。七、主軸箱箱體的設(shè)計7．1主軸箱的概述 主軸箱為數(shù)控機(jī)床的主要傳動系統(tǒng)它包括電動機(jī)、傳動系統(tǒng)和主軸部件它與普通車床的主軸箱比較，相對來手比較簡單只有兩極或三級齒輪變速系統(tǒng)，它主要是用以擴(kuò)大電動機(jī)無級調(diào)速的范圍，以滿足一定恒功率、和轉(zhuǎn)速的問題。機(jī)床上常用的無級變速機(jī)構(gòu)是直流或交流調(diào)速電動機(jī) ，直流電動機(jī)從額定轉(zhuǎn)速nd向上至最高轉(zhuǎn)速nmax是調(diào)節(jié)磁場電流的方法來調(diào)速的，屬于恒功率，從額定轉(zhuǎn)速nd向下至最低轉(zhuǎn)速nmin時調(diào)節(jié)電樞電壓的方法來調(diào)速的屬于恒轉(zhuǎn)矩；交流調(diào)速電動機(jī)是靠調(diào)節(jié)供電頻率的方法調(diào)速。由于交流調(diào)速電動機(jī)的體積小，轉(zhuǎn)動慣量小，動態(tài)響應(yīng)快，沒有電刷，能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速比同功率的直流調(diào)速電動機(jī)高，磨損和故障也少，所以在中小功率領(lǐng)域，交流調(diào)速電動機(jī)占有較大的優(yōu)勢，鑒于此，本設(shè)計選用交流調(diào)速電動機(jī)。根據(jù)主軸要求的最高轉(zhuǎn)速4000r/min，最大切削功率5kw，選擇北京數(shù)控設(shè)備廠的BESK8型交流主軸電動機(jī)，最高轉(zhuǎn)速是4500r/min。傳動軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度要求。強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭轉(zhuǎn)載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大的 變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不是主要矛盾。除了載荷較大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求軸在載荷下不至于產(chǎn)生過大的變形。如果剛度不夠，軸上的零件由于軸的 變形過大而不能正常工作，或者產(chǎn)生振動和噪音，發(fā)熱，過早磨損而失效，因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。計算轉(zhuǎn)速n是傳動件傳遞全部功率時的最低轉(zhuǎn)速，各個傳動軸上的計算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖是直接得出，如表21所示。 各軸的計算轉(zhuǎn)速軸IIIIII計算轉(zhuǎn)速150
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