【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 據(jù)實(shí)際結(jié)果得知，圓周速度會(huì)增加一倍，噪聲約增大 6dB。 工作平穩(wěn)性和接觸誤差對(duì)振動(dòng)和噪聲的影響比運(yùn)動(dòng)誤差要大，所以這兩項(xiàng)精度應(yīng)選高一級(jí)。為了控制噪聲，機(jī)床上主傳動(dòng)齒輪都要選用較高的精度。大都是~用 766，圓周速度很低的，才選 877。如果噪聲要求很?chē)?yán)，或一些關(guān)鍵齒輪，就應(yīng)選 655。當(dāng)精度從 766 提高 到 655 時(shí)，制造費(fèi)用將顯著提高。 不同精度等級(jí)的齒輪，要采用不同的加工方法，對(duì)結(jié)構(gòu)要求也有所不同。 8級(jí)精度齒輪，一般滾齒或插齒就可以達(dá)到。 7 級(jí)精度齒輪，用較高精度滾齒機(jī)或插齒機(jī)可以達(dá)到。但淬火后，由于變形，精度將下降。因此，需要淬火的 7 級(jí)齒輪一般滾 (插 )后要剃齒，使精度高于 7，或者淬火后在衍齒。 6 級(jí)精度的齒輪，用精密滾齒機(jī)可以達(dá)到。淬火齒輪，必須磨齒才能達(dá)到 6 級(jí)。機(jī)床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火。 滑移齒輪進(jìn)出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的形狀和尺寸。圓齒和倒角性質(zhì)不同，加工方法和畫(huà)法也不一樣，應(yīng)予注意。 選擇齒輪塊的結(jié)構(gòu)要考慮毛坯形式 (棒料、自由鍛或模鍛 )和機(jī)械加工時(shí)的安裝和定位基面。盡可能做到省工、省料又易于保證精度。 齒輪磨齒時(shí)，要求有較大的空刀 (砂輪 )距離，因此多聯(lián)齒輪不便于做成整體的，一般都做成組合的齒輪塊。有時(shí)為了縮短軸向尺寸，也有用組合齒輪的。 要保證正確嚙合，齒輪在軸上的位置應(yīng)該可靠?；讫X輪在軸向位置由操縱機(jī)構(gòu)中的定位槽、定位孔或其他方式保證，一般在裝配時(shí)最后調(diào)整確定。 傳動(dòng)軸的 設(shè)計(jì) 機(jī)床傳動(dòng)軸，廣泛采用滾動(dòng)軸承作支撐。軸上要安裝齒輪、離合器和制動(dòng)器等。傳動(dòng)軸應(yīng)保證這些傳動(dòng)件或機(jī)構(gòu)能正常工作。 首先傳動(dòng)軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過(guò)大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動(dòng)、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大；兩軸中心距誤差和軸芯線間的平行度等裝配及加工誤差也會(huì)引起上述問(wèn)題。 傳動(dòng)軸可以是光軸也可以是花鍵軸。成批生產(chǎn)中，有專(zhuān)門(mén)加工花鍵的銑床和磨床，工藝上并無(wú)困難。所以裝滑移齒輪的軸都采用花鍵軸，不裝滑移齒輪的軸也常采用花鍵軸。 花鍵軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。軸的部分長(zhǎng)度上的花鍵，在終端有一段不是全高，不能和花鍵空配合。這是加工時(shí)的過(guò)濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑 為 。 機(jī)床傳動(dòng)軸常采用的滾動(dòng)軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升、空載功率和噪聲等方面，球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。而且滾錐軸承對(duì)軸的剛度、支撐孔的加工D刀 65~85mm精度要求都比較高。因此球軸承用的更多。但是滾錐軸承內(nèi)外圈可以分開(kāi)，裝配方便，間隙容易調(diào)整。所以有時(shí)在沒(méi)有軸向力時(shí)，也常采用這種軸承。選 擇軸承的型號(hào)和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮其他結(jié)構(gòu)條件 。 同一軸心線 的箱體支撐直徑安排要充分考慮鏜孔工藝。成批生產(chǎn)中，廣泛采用定徑鏜刀和可調(diào)鏜刀頭。在箱外調(diào)整好鏜刀尺寸，可以提高生產(chǎn)率和加工精度。還常采用同一鏜刀桿安裝多刀同時(shí)加工幾個(gè)同心孔的工藝。下面分析幾種鏜孔方式：對(duì)于支撐跨距 長(zhǎng)的箱體孔，要從兩邊同時(shí)進(jìn)行加工；支撐跨距比較短的，可以從一邊 (叢大孔方面進(jìn)刀 )伸進(jìn)鏜桿，同時(shí)加工各孔；對(duì)中間孔徑比兩端大的箱體，鏜中間孔必須在箱內(nèi)調(diào)刀，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能避免。 既要滿(mǎn)足承載能力的要求，又要符合孔加工工藝，可以用輕、中或重系列軸承來(lái)達(dá)到支撐孔直徑的安排要求。 兩孔間的最小壁厚，不得小 于 ，以免加工時(shí)孔變形。花鍵軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個(gè)應(yīng)小于花鍵的內(nèi)徑。 一般傳動(dòng)軸上軸承選用 級(jí)精度。傳動(dòng)軸必須在箱體內(nèi)保持準(zhǔn)確位置，才能保證裝在軸上各傳動(dòng)件的位置正確性，不論軸是否轉(zhuǎn)動(dòng)，是否 受軸向力，都必須有軸向定位。對(duì)受軸向力的軸，其軸向定位就更重要 。 回轉(zhuǎn)的軸向定位 (包括軸承在軸上定位和在箱體孔中定位 )在選擇定位方式時(shí)應(yīng)注意：軸的長(zhǎng)度。長(zhǎng)軸要考慮熱伸長(zhǎng)的問(wèn)題，宜由一端定位。軸承的間隙是否需要調(diào)整。整個(gè)軸的軸向位置是否需要調(diào)整。在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。加工和裝配的工藝性等。 主軸組件設(shè)計(jì) 主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件 (車(chē)床 )或者刀具 (銑床、鉆床等 )的主軸參予切削成形運(yùn)動(dòng)，因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量 (加工精度和表面粗糙度 )，設(shè)計(jì)時(shí)主要圍繞著保證精度、剛度和抗振性，減少溫升和熱變形等幾個(gè)方面考慮。 各部分尺寸的選擇 主軸形狀與各部分尺寸不僅和強(qiáng)度、剛度有關(guān)，而且涉及多方面的因素。 內(nèi)孔直徑 ： 車(chē)床主軸由于要通過(guò)棒料，安裝自動(dòng)卡盤(pán)的操縱機(jī)構(gòu)及通過(guò)卸頂尖的頂桿，必須是空心軸。為了擴(kuò)大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車(chē)床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢(shì)。 5~10mmG軸頸 直徑 ： 前支撐的直徑是主軸上一主要的尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)，一般先估算或擬定一個(gè)尺寸，結(jié)構(gòu)確定后再進(jìn)行核算。 前錐孔直徑 ： 前錐孔用來(lái)裝頂尖或其他工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏 5 號(hào)錐孔。 支撐跨距及懸伸長(zhǎng)度 ： 為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長(zhǎng)度 。選擇適當(dāng)?shù)闹慰缇?，一般推薦?。?，跨距 小時(shí)，軸承變形對(duì)軸端變形的影響大。所以，軸承剛度小時(shí)， 應(yīng)選大值，軸剛度差時(shí)，則取小值。 跨距 的大小，很大程度上受其他結(jié)構(gòu)的限制，常常不能滿(mǎn)足以上要求。安排結(jié)構(gòu)時(shí)力求接近上述要求。 主軸材料和熱處理 在主軸結(jié)構(gòu)形狀和尺寸一定的條件下，材料的彈性模量 越大，主軸的剛度也越高，由于鋼材的 值較大，故一般采用鋼質(zhì)主軸，一般機(jī)床的主軸選用價(jià)格便宜、性能良好的 45 號(hào)鋼。提高主軸有關(guān)表面硬度，增加耐磨性，在長(zhǎng)期使用中不至于喪失精度，這是對(duì)主軸熱處理的根本要求。機(jī)床主軸都在一定部位上承受著不同程度的摩擦，主軸與滾動(dòng)軸承配合使用時(shí)，軸頸表面具有適當(dāng)?shù)挠捕瓤筛纳蒲b配工藝并保證裝配精度，通常硬度為 即可滿(mǎn)足要求。一般機(jī)床的主軸，淬火時(shí)要求無(wú)裂紋，硬度均勻；淬硬層深度不小于 ，最好 ,使精磨后仍能保留一點(diǎn)深度的淬硬層，主軸熱 處理后變形要小。螺紋表面一般不淬火；淬火部位的空刀槽不能過(guò)深，臺(tái)階交接處應(yīng)該倒角；滲氮主軸的銳邊、棱角必須倒圓 ， 可避免滲氮層穿透剝落。 主軸軸承 1. 軸承類(lèi)型選擇 主軸前軸承有兩種常用的類(lèi)型： 雙列短圓柱滾子軸承。承載能力大，可同時(shí)承受徑向力和軸向力，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但允許的極限轉(zhuǎn)速低一些。 與雙列短圓柱滾子軸承配套使用承受軸向力的軸承有三種： 600 角雙向推力向心球軸承。是一種新型軸承，在近年生產(chǎn)的機(jī)床上廣泛采用。具有承載能力大，允許極限轉(zhuǎn)速高的特點(diǎn)。外徑比同規(guī)格的雙列圓柱滾子軸承小一些。在使用中，這種軸承不承受徑向力。 推力球軸承。承受軸向力的能力最高，但允許的極限轉(zhuǎn)速低，容易發(fā)熱。 aL / 2 ~ ? L/LaLEE40~50HRC1mm ~2mm mm?向心推力球軸承。允許的極限轉(zhuǎn)速高，但承載能力低，主要用于高速輕載的機(jī)床。 2. 軸承的配置 大多數(shù)機(jī)床主軸采用兩個(gè)支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但為了提高主軸剛度也有用三個(gè)支撐的了。三支撐結(jié)構(gòu)要求箱體上三支撐孔具有良好的同心度，否則溫升和空載功率增大，效果不一定好。三孔同心 在工藝上難度較大，可以用兩個(gè)支撐的主要支撐，第三個(gè)為輔助支撐。輔助支撐軸承 (中間支撐或后支撐 )保持比較大的游隙 (約 )，只有在載荷比較大、軸產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，輔助支撐軸承才起作用。 軸承配置時(shí)，除選擇軸承的類(lèi)型不同外，推力軸承的布置是主要差別。推力軸承布置在前軸承、后軸承還是分別布置在前、后軸承，影響著溫升后軸的伸長(zhǎng)方向以及結(jié)構(gòu)的負(fù)責(zé)程度，應(yīng)根據(jù)機(jī)床的實(shí)際要求確定。 在配置軸承時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：每個(gè)支撐點(diǎn)都要能承受經(jīng)向力。兩個(gè)方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受。徑向力和兩個(gè)方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上，即負(fù) 荷都由機(jī)床支撐件承受。 3. 軸承的精度和配合 主軸軸承精度要求比一般傳動(dòng)軸高。前軸承的誤差對(duì)主軸前端的影響最大，所以前軸承的精度一般比后軸承選擇高一級(jí)。 普通精度級(jí)機(jī)床的主軸，前軸承的選 或 級(jí)，后軸承選 或 級(jí)。選擇軸承的精度時(shí)，既要考慮機(jī)床精度要求，也要考慮經(jīng)濟(jì)性。 軸承與軸和軸承與箱體孔之間，一般都采用過(guò)渡配合。另外軸承的內(nèi)外環(huán)都是薄壁件，軸和孔德形狀誤差都會(huì)反映到軸承滾道上去。如果配合精度選的太低，會(huì)降低軸承的回轉(zhuǎn)精度，所以軸和孔的精度應(yīng)與軸承精度相匹配。 軸承間隙的調(diào)整 。 為了提高主軸的回轉(zhuǎn)精度和 剛度，主軸軸承的間隙應(yīng)能調(diào)整。把軸承調(diào)到合適的負(fù)間隙，形成一定的預(yù)負(fù)載，回轉(zhuǎn)精度和剛度都能提高，壽命、噪聲和抗震性也有改善。預(yù)負(fù)載使軸承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形，過(guò)大的預(yù)負(fù)載對(duì)提高剛度沒(méi)有明顯的小果，而磨損發(fā)熱量和噪聲都會(huì)增大，軸承壽命將因此而降低。 軸承間隙的調(diào)整量，應(yīng)該能方便而且能準(zhǔn)確地控制，但調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對(duì)外圈可以移動(dòng)，當(dāng)內(nèi)圈向大端軸向移動(dòng)時(shí)， ~ C D D E由于 的內(nèi)錐孔，內(nèi)圈將脹大消除間隙。其他軸承調(diào)整也有與主軸軸承相似的問(wèn)題。特別要注意：調(diào)整落幕的端面與螺紋中心線的垂直度，隔套兩個(gè)端面的平行度都由較高要求，否則，調(diào)整時(shí)可能將軸承壓偏而破壞精度。隔套越長(zhǎng)，誤差的影響越小。 螺母端面對(duì)螺紋中心線垂直度、軸上和孔上套簡(jiǎn)兩端平行度等均有嚴(yán)格的精度要求。 主軸與齒輪的連接 齒輪與主軸的連接可以用花鍵或者平鍵；軸做成圓柱體，或者錐面 (錐度一般取 1： 15 左右 )。錐面配合對(duì)中性好，但加工較難。平鍵一般用一個(gè)或者兩個(gè) (相隔 180 度布置 )，兩國(guó)特鍵不但平衡較好，而且平 鍵高度較低，避免因齒輪鍵槽太深導(dǎo)致小齒輪輪轂厚度不夠的問(wèn)題。 潤(rùn)滑與密封 主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤(rùn)滑，一般常用單獨(dú)的油管將油引到軸承處。 主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種： 1. 堵 ——加密封裝置防止油外流。 主軸轉(zhuǎn)速高，多采用非接觸式的密封裝置，形式很多，一種軸與軸承蓋之間留 的間隙 (間隙越小，密封效果越好，但工藝?yán)щy )。還有一種是在軸承蓋的孔內(nèi)開(kāi)一個(gè)或幾個(gè)并列的溝槽 (圓弧形或 形 )，效果比 上一種好些。在軸上增開(kāi)了溝槽 (矩形或鋸齒形 )，效果又比前兩種好 。 在有大 量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時(shí)，可采用曲路密封，曲路可做成軸向或徑向。徑向式的軸承蓋要做成剖分式，較為復(fù)雜。 2. 疏導(dǎo) ——在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐?，使油能順利地流回到油箱? 其他問(wèn)題 主軸上齒輪應(yīng)盡可能靠近前軸承，大齒輪更應(yīng)靠前，這樣可以減小主軸的扭轉(zhuǎn)變形。 當(dāng)后支承采用推力軸承時(shí)，推力軸承承受著前向后的軸向力，推力軸承緊靠在孔的內(nèi)端面，所以，內(nèi)端面需要加工，端面和孔有較高的垂直度要求，否則將影響主軸的回轉(zhuǎn)精度。支承孔如果直接開(kāi)在箱體上，內(nèi)端面加工有一定難度。為此，可以加一個(gè)杯形套孔解決，套孔單獨(dú)在車(chē)床上加工，保證高的端面與孔德垂直度。 1:121:15~v主軸的直徑主要取決于主軸需要的剛度、結(jié)構(gòu)等。各種牌號(hào)鋼材的彈性模量基本一樣，對(duì)剛度影響不大。主軸一般選優(yōu)質(zhì)中碳鋼即可。精度較高的機(jī)床主軸考慮到熱處理變形的影響，可以選用 或其他合金鋼。主軸頭部需要淬火，硬度為 。其他部分處理后，調(diào)整硬度為 。 操縱機(jī)構(gòu) 1支座； 2撥塊； 3杠桿； 4銷(xiāo)子； 5軸孔； 6操縱手輪； 7,7‘ 壓塊 圖 51 進(jìn)給箱基本組的操縱機(jī)構(gòu) 圖 51 為進(jìn)給箱中基本組的操縱機(jī)構(gòu)工作原理圖?；窘M的四個(gè)滑移齒輪是由一個(gè)手輪集中操縱的，手輪 6 的端面上開(kāi)有一環(huán)形槽 ，在槽 中有兩個(gè)間隔的直徑比槽的寬度大的孔 和 ，孔中分別安裝帶斜面的壓塊 1 和 2，其中壓塊 1 的斜面向外斜，壓塊 2 的斜面向里斜。在環(huán)形槽 中還有四個(gè)均勻分布的銷(xiāo)子 5，每個(gè)銷(xiāo)子通過(guò)杠桿 4 來(lái)控制撥快 3，四個(gè)撥快分別撥動(dòng)基本組的四個(gè)滑動(dòng)齒輪。手輪 6 在圓周方向有八個(gè)均布的位置，當(dāng)它處于圖所示的位置時(shí)，只有左上角杠桿的銷(xiāo)子 控制撥快 3 將滑動(dòng)齒輪撥至左端位置，其余三個(gè)銷(xiāo)子都處于環(huán)形槽 中，其相應(yīng)的滑動(dòng)齒輪都處于各自的中間 (空擋 )位置。 40Cr50~55HRC 220 ~ 250HBSE E45 a bEE 1支座； 2撥塊； 3杠桿； 4銷(xiāo)子； 5軸孔； 6操縱手輪； 7,7‘ 壓塊； 8鋼球； 9調(diào)節(jié)螺釘 圖 52 基本組操縱機(jī)構(gòu)立體圖 當(dāng)需要改變基本組的傳動(dòng)比時(shí)，先將手輪 6 沿軸向外拉，拉出后就可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行變速。由于手輪 6 向外拉后，銷(xiāo)子在長(zhǎng)度方向上還有一小段仍保留在槽及孔 中，則手輪 6 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，銷(xiāo)子就可以沿著孔 的內(nèi)壁滑到槽 中，手輪 6欲轉(zhuǎn)達(dá)到周向位置可由固定環(huán)的缺口中觀察到。當(dāng)手輪轉(zhuǎn)到所需位置后，例如從圖示位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò) ，將手輪重新推入，這時(shí)孔 中的壓塊 1 的斜面推向銷(xiāo)子向外，使左上角杠桿向順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，于是便將相應(yīng)的滑輪推向右端嚙合位置。而其余三個(gè)銷(xiāo)子仍都在環(huán)形槽 中，其相應(yīng)的滑動(dòng)齒輪也都處于中間空擋位置。 1絲杠； 2凸輪； 3操縱軸； 4,5,6杠桿 53 螺紋種類(lèi)移換機(jī)構(gòu)及絲杠，光杠的操縱機(jī)構(gòu) 圖 53 為車(chē)床螺紋變換機(jī)構(gòu) (移換機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu) )的操縱機(jī)構(gòu) 工作原理圖。移換機(jī)構(gòu)的兩齒輪由同一手柄操縱，杠桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了它們的聯(lián)動(dòng)和反向，偏心的槽型凸輪兼顧控制絲杠和光杠的轉(zhuǎn)換齒輪。 E b b E45 aE當(dāng)進(jìn)行公制，英制和絲杠，光杠的移換時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，通過(guò)套筒與鍵使凸輪盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)槽