【正文】 號優(yōu)質(zhì)中碳鋼，調(diào)質(zhì)到220HB～ 250HB。 ? 各種鋼材彈性模量幾乎相同，因此剛度也不是選材的依據(jù)。 圖 主軸端部結(jié)構(gòu) a)車床主軸端部； b)銑床和加工中心主軸端部； c)外圓磨床主軸端部； d)內(nèi)圓磨床主軸端部； e)鉆、鏜床主軸端部； f)組合機(jī)床主軸端部 七、材料和熱處理 ? 主軸承載后允許的彈性變形很小，引起的應(yīng)力通常遠(yuǎn)小于鋼的強(qiáng)度極限。為了便于裝配，主軸常做成階梯形的。 六、主軸的結(jié)構(gòu) ? 為了提高剛度，主軸的直徑應(yīng)盡量大些。如果用滑動軸承，則軸頸的耐磨性在很大程度上影響精度保持性。此外，還有移動式主軸的工作表面如鏜床主軸的外圓，坐標(biāo)鏜床和某些加工中心主軸的套筒外圓等。同時，還要采用專用的大容量高精度恒溫油箱，油溫變動控制在 177。噴注潤滑方式是用較大流量的恒溫油 (每個軸承3～ 4L/min)噴注到主軸軸承，以達(dá)到潤滑、冷卻的目的。新型的潤滑冷卻方式不單要減少軸承溫升，還要減少軸承內(nèi)外圈的溫差，以保證主軸熱變形小。 ? 為了保證主軸有良好的潤滑，減少摩擦發(fā)熱，同時又能把主軸組件的熱量帶走，通常采用循環(huán)式潤滑系統(tǒng)，用液壓泵強(qiáng)力供油潤滑，使用油溫 控制器 控制油箱油液溫度。但是，在采用油脂潤滑時，主軸軸承的封入量通常為軸承空間容積的 10%，切忌隨意填滿，因?yàn)橛椭^多，會加劇主軸發(fā)熱。 ? 高精度機(jī)床為 8℃ ～ 10 ℃ ，精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床為 15 ℃ ～20 ℃ ，普通機(jī)床為 30 ℃ ～ 40 ℃ 。主軸箱因溫升而變形，使主軸偏離正確位置。 四、溫升和熱變形 ? 主軸組件工作時因各相對運(yùn)動處的摩擦和攪油等發(fā)熱產(chǎn)生溫升，從而使主軸組件的形狀和位置發(fā)生變化 ? 主軸組件受熱伸長，使軸承間隙發(fā)生變化。自激振動與初始條件無關(guān)，其頻率等于或接近于系統(tǒng)的固有頻率。因此，不存在外界激勵時它也能產(chǎn)生一種穩(wěn)定的周期振動，維持自激振動的交變力是由運(yùn)動本身產(chǎn)生的且由反饋和調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)所控制。 ? 自激振動 在非線性振動中，系統(tǒng)只受其本身產(chǎn)生的激勵所維持的振動。激勵頻率等于系統(tǒng)的共振頻率時則產(chǎn)生共振。系統(tǒng)受外力或其他輸入作用時，其相應(yīng)的輸出量稱為響應(yīng)。系統(tǒng)從外界不斷地獲得能量來補(bǔ)償阻尼所耗散的能量，因而能夠作持續(xù)的等幅振動，這種振動的頻率與激勵頻率相同，稱為穩(wěn)態(tài)振動。在振動開始一段時間內(nèi)所出現(xiàn)的隨時間變化的振動，稱為瞬態(tài)振動。簡諧激勵是最簡單的持續(xù)激勵。振動只靠其彈性恢復(fù)力來維持，當(dāng)有阻尼時振動便逐漸衰減。按振動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的特性可分為線性振動和非線性振動；按振動位移的特征可分為扭轉(zhuǎn)振動和直線振動。 ? 分類 機(jī)械振動有不同的分類方法。振動的強(qiáng)弱用振動量來衡量，振動量可以是振動體的位移、速度或加速度。主軸的固有頻率應(yīng)遠(yuǎn)大于激振力的頻率，以使它不易發(fā)生共振。動剛度是指激振力幅值與振動幅值之比。 三、抗振性 ? 振動表現(xiàn)為強(qiáng)迫振動和自激振動兩種形式。 二、靜剛度 ? 主軸組件的靜剛度 (簡稱剛度 )反映組件抵抗靜態(tài)外載荷變形的能力。 ? 主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度主要取決于各主要件，如主軸、軸承、箱體孔等的制造、裝配和調(diào)整精度。機(jī)床工作時，主軸要夾持著工件或刀具共同完成表面成形運(yùn)動，所以，主軸組件的工作性能將直接影響加工工件的質(zhì)量和機(jī)床生產(chǎn)率。機(jī)械制造技術(shù)裝備及設(shè)計 43 機(jī)電工程學(xué)院 制造工程系 第三章 主軸組件 主軸組件是機(jī)床的一個重要組成部分。它包括主軸、軸承以及安裝在主軸上的傳動件。 主軸組件 第一節(jié) 對主軸組件的基本要求 ? 一、旋轉(zhuǎn)精度 ? 二、靜剛度 ? 三、抗振性 ? 四、溫升和熱變形 ? 五、耐磨性 ? 六、主軸的結(jié)構(gòu) ? 七、材料和熱處理 ? 八、主軸的技術(shù)要求 一、旋轉(zhuǎn)精度 ? 主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度是指裝配后，在無載荷、低速轉(zhuǎn)動的條件下，主軸前端安裝工件或刀具部位的徑向跳動和軸向跳動。旋轉(zhuǎn)精度還決定于主軸轉(zhuǎn)速、支承的設(shè)計和性能，潤滑劑以及主軸組件的平衡。 K=F/δ (N/μm) ? 影響主軸組件彎曲剛度的因素很多，如主軸的尺寸和形狀，滾動軸承的型號、數(shù)量、配置形式和預(yù)緊，滑動軸承的類型和油膜剛度，前后支承間的距離和主軸前端的懸伸量，傳動件的布置方式，主軸組件的制造和裝配質(zhì)量等。 ? 抵抗強(qiáng)迫振動則要提高動剛度。 ? 影響抗振性的因素主要有主軸組件的靜剛度、質(zhì)量分布和阻尼 (特別是主軸前軸承的阻尼 )。 負(fù)磨擦產(chǎn)生的自激振動力學(xué)模型 強(qiáng)迫振動力學(xué)模型 機(jī)械振動 ? 物體或質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置附近所作的往復(fù)運(yùn)動。振動量如果超過允許范圍，機(jī)械設(shè)備將產(chǎn)生較大的動載荷和噪聲，從而影響其工作性能和使用壽命，嚴(yán)重時會導(dǎo)致零、部件的早期失效 阻尼 ? 在機(jī)械物理學(xué)中，系統(tǒng)的能量的減小 ——阻尼振動不都是因“阻力”引起的，就機(jī)械振動而言，一種是因摩擦阻力生熱，使系統(tǒng)的機(jī)械能減小，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種阻尼叫摩擦阻尼；另一種是系統(tǒng)引起周圍質(zhì)點(diǎn)的震動，使系統(tǒng)的能量逐漸向四周輻射出去，變?yōu)椴ǖ哪芰浚@種阻尼叫輻射阻尼。按產(chǎn)生振動的原因可分為自由振動、受迫振動和自激振動；按振動的規(guī)律可分為簡諧振動、非諧周期振動和隨機(jī)振動 。 ? 自由振動 去掉激勵或約束之后，機(jī)械系統(tǒng)所出現(xiàn)的振動。自由振動的頻率只決定于系統(tǒng)本身的物理性質(zhì)，稱為系統(tǒng)的固有頻率 ? 受迫振動 機(jī)械系統(tǒng)受外界持續(xù)激勵所產(chǎn)生的振動。受迫振動包含瞬態(tài)振動和穩(wěn)態(tài)振動。經(jīng)過短暫時間后，瞬態(tài)振動即消失。 ? 例如，在兩端固定的橫梁的中部裝一個激振器，激振器開動短暫時間后橫梁所作的持續(xù)等幅振動就是穩(wěn)態(tài)振動，振動的頻率與激振器的頻率相同。當(dāng)外部激勵的頻率接近系統(tǒng)的固有頻率時，系統(tǒng)的振幅將急劇增加。在設(shè)計和使用機(jī)械時必須防止共振。自激振動系統(tǒng)本身除具有振動元件外 ,還具有非振蕩性的能源、調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)和反饋環(huán)節(jié)。振動一停止 ,此交變力也隨之消失。 ? 例如飛機(jī)飛行過程中機(jī)翼的顫振、機(jī)床工作臺在滑動導(dǎo)軌上低速移動時的爬行、鐘表擺的擺動和琴弦的振動都屬于自激振動。溫升使?jié)櫥驼扯认陆担档土嘶瑒虞S承的承載能力。前后軸承溫度不同，還會導(dǎo)致主軸軸線傾斜。 ? 主軸部件的冷卻主要是以減少軸承發(fā)熱，有效控制熱源為主 ? 良好的潤滑效果，可以降低軸承的工作溫度和延長使用壽命；為此，在操作使用中要注意到：低速時，采用 油脂 、油液 循環(huán) 潤滑；高速時采用油霧、油氣潤滑方式。對于油液循環(huán)潤滑，在操作使用中要做到每天檢查主軸潤滑恒溫油箱，看油量是否充足，如果油量不夠，則應(yīng)及時添加 潤滑油 ；同時要注意檢查潤滑油溫度范圍是否合適。高檔數(shù)控機(jī)床主軸軸承采用了高級油脂封存方式潤滑，每加一次油脂可以使用 7～ 10年。 ? 常見主軸潤滑方式有兩種，油氣潤滑方式近似于油霧潤滑方式，但油霧潤滑方式是連續(xù)供給油霧，而油氣潤滑則是定時定量地把油霧送進(jìn)軸承空隙中，這樣既實(shí)現(xiàn)了油霧潤滑，又避免了油霧太多而污染周圍空氣。這里較大流量噴注的油必須靠排 油泵 強(qiáng)制排油，而不是自然回流。 ℃ 五、耐磨性 ? 對精度有影響的部位首先是軸承，其次是安裝刀、夾具或工件的部位，如錐孔、定心軸頸等。 ? 裝有滾動軸承的主軸，支承處的耐磨性則決定于滾動軸承。 ? 為了提高耐磨性，一般機(jī)床主軸的上述部分