【導(dǎo)讀】題目CA6140機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)。教學(xué)點(diǎn)甘肅省國(guó)防科技學(xué)校。時(shí)間2020年6月25日

　　

【正文】 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?；ㄦI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 65～85 。刀Dm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)第 34 頁(yè) 共 41 頁(yè) 主軸組件設(shè)計(jì) 各部分尺寸的選擇整。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(xiàn)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 5～10 ，以免加工時(shí)孔變m形?；ㄦI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。G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：1） 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。2） 軸承的間隙是否需要調(diào)整。3） 整個(gè)軸的軸向位置是否需要調(diào)整。4） 在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。5） 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)主要圍第 35 頁(yè) 共 41 頁(yè) 主軸軸承繞著保證精度、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。1） 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)。2） 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。3） 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，目前采用莫氏錐孔。4） 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)腶支撐跨距 ，一般推薦?。? =3～5，跨距 小時(shí)，軸承變形LaLL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)L足以上要求。安排結(jié)構(gòu)時(shí)力求接近上述要求。 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)第 36 頁(yè) 共 41 頁(yè)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。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m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)：① 每個(gè)支撐點(diǎn)都要能承受經(jīng)向力。② 兩個(gè)方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受。③ 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CD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DE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。另外第 37 頁(yè) 共 41 頁(yè) 主軸與齒輪的連接 潤(rùn)滑與密封 其他問(wèn)題軸承的內(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。1） 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)，由于 1：12 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(xiàn)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(xiàn)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。第 38 頁(yè) 共 41 頁(yè) 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m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v（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。 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Cr4050～55。其他部分處理后，調(diào)整硬度為 220～RHB在課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，我也遇到了一些問(wèn)題。設(shè)計(jì)過(guò)程也是培養(yǎng)我們認(rèn)真細(xì)心的態(tài)度。 在此過(guò)程中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題，使我加深了對(duì)大學(xué)所學(xué)課程理解，綜合應(yīng)用，并得到進(jìn)一步的鞏固，這對(duì)以后的學(xué)習(xí)第 39 頁(yè) 共 41 頁(yè)和工作都有積極的意義。 總之，這次的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西序號(hào) 名稱(chēng) 件數(shù) 材料1 螺釘 4 402 螺桿 1 403 螺母 1 404 端蓋 1 HT2005 軸 1 456 撥叉 1 357 齒輪 1 40Cr8 離合器 19 深溝球軸承 1 軸承鋼10 角接觸軸承 1 軸承鋼11 軸 1 4512 深溝球軸承 1 軸承鋼13 彈簧擋圈 1 3014 螺釘 1 4015 圓柱銷(xiāo) 1 4016 螺釘 1 4017 齒輪 1 40Cr18 撥叉 1 3519 圓錐銷(xiāo) 1 40第 40 頁(yè) 共 41 頁(yè)20 齒輪 1 40Cr21 齒輪 1 40Cr22 撥叉 1 3523 螺釘 1 4024 掛板 1 4025 端蓋 1 HT20026 擋板 1 4027 彈簧擋圈 2 3028 螺釘 1 4029 角接觸軸承 1 軸承鋼30 端蓋 1 HT153331 齒輪 1 40Cr32 齒輪 1 40Cr33 套筒 1 3034 端蓋 1 HT20035 螺釘 1 4036 角接觸軸承 2 軸承鋼37 徑向推力力軸承 1 軸承鋼38 端蓋 1 HT20039 圓柱滾子軸承 1 軸承鋼40 擋油墊圈 1 羊毛41 壓塊 1 4042 螺釘 1 4043 螺釘 1 4044 銷(xiāo)釘 1 4045 銷(xiāo)釘 1 4046 螺釘 1 4047 套筒 1 3048 彈簧擋圈 1 3049 螺釘 1 4050 套筒 1 3051 彈簧擋圈 1 3052 彈簧擋圈 1 3053 彈簧擋圈 1 3054 圓柱滾子軸承 1 軸承鋼55 平鍵 1 4556 齒輪 1 40Cr57 齒輪 1 40Cr58 圓柱滾子軸承 1 軸承鋼59 銷(xiāo)釘 1 4060 銷(xiāo)釘 1 4061 螺釘 1 4062 螺釘 4 4063 螺釘 1 40第 41 頁(yè) 共 41 頁(yè)64 端蓋 1 HT20065 角接觸軸承 2 軸承鋼66 齒輪 1 40Cr67 螺釘 4 4068 齒輪 1 40Cr69 深溝球軸承 2 軸承鋼70 擋環(huán) 1 3571 端蓋 1 HT20072 螺釘 1 4073 擋油墊圈 1 羊毛74 螺釘 1 4075 深溝球軸承 1 軸承鋼76 深溝球軸承 1 軸承鋼77 深溝球軸承 1 軸承鋼