【正文】 滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩大類。滾動(dòng)軸承摩擦阻力小，可以預(yù)緊，潤(rùn)滑維護(hù)簡(jiǎn)單，能在一定的轉(zhuǎn)速范圍和載荷變動(dòng)范圍下穩(wěn)定的工作。滾動(dòng)軸承由專業(yè)化的工廠生產(chǎn)，選購(gòu)維修很方便，在機(jī)床上被廣泛采用。但與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承的噪聲大，滾動(dòng)體數(shù)目有限，剛度是變化的，抗振性略差，并且對(duì)轉(zhuǎn)速有很大的限制。機(jī)床主軸組件在可能條件下，盡量使用了滾動(dòng)軸承，特別是大多數(shù)立式主軸和主軸裝在套筒內(nèi)能夠作軸向移動(dòng)的主軸。這時(shí)用滾動(dòng)軸承可以用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑以避免漏油。滾動(dòng)軸承根據(jù)滾動(dòng)體的結(jié)構(gòu)的不同可分為球軸承、圓柱軸承、圓錐滾子軸承三大類。1)軸承的選擇和軸承的精度軸承的選擇原則有以下幾點(diǎn)：滿足承載能力和剛度要求；滿足精度要求；滿足轉(zhuǎn)速要求；適應(yīng)機(jī)構(gòu)的要求。本次設(shè)計(jì)中選用了的軸承是角接觸軸承和雙向推力向心球軸承。角接觸軸承可以同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷的聯(lián)合作用，其軸上載荷能力的大小，隨接觸角的增大而增大；軸承的精度，分為0五級(jí)。其中2級(jí)最高，0級(jí)為普通精度級(jí)。主軸軸承以4級(jí)為主。高精度主軸可用P2級(jí)。要求較低的主軸或三支撐主軸的輔助軸承可用P5級(jí)。P6級(jí)和P0級(jí)一般不用。2）軸承預(yù)緊力的要求:因?yàn)轭A(yù)緊力提高剛度有一定的效果,這是與線接觸的滾子軸承不同的。點(diǎn)接觸的球軸承，應(yīng)在溫升允許的條件下，盡量用較高的預(yù)緊力。在軸向力的作用下，不受力測(cè)軸承的滾動(dòng)體與滾道不配時(shí)為最大軸向載荷的35%；三聯(lián)組配時(shí)為24%。3)主軸軸承的潤(rùn)滑與密封：主軸的密封有接觸式密封和非接觸式密封，主軸軸承的潤(rùn)滑與密封是機(jī)床使用和維護(hù)過程中值得重視的兩個(gè)問題。良好的潤(rùn)滑效果可以較低軸承的工作溫度和延長(zhǎng)使用壽命。密封不僅要防止灰塵屑末和切削液進(jìn)入，還要防止?jié)櫥偷男孤?。普通機(jī)床上，主軸軸承潤(rùn)滑方式有：油脂潤(rùn)滑、油液循環(huán)潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑、油氣潤(rùn)滑等方式。此次設(shè)計(jì)選用的是油脂潤(rùn)滑方式。主軸的潤(rùn)滑狀態(tài)可分為流體潤(rùn)滑狀態(tài)和非流體潤(rùn)滑狀態(tài)兩大類，流體潤(rùn)滑狀態(tài)又可分為邊界潤(rùn)滑狀態(tài)和干摩擦潤(rùn)滑狀態(tài)。除上述外，還常見有混合潤(rùn)滑狀態(tài)，即流體潤(rùn)滑狀態(tài)和邊界潤(rùn)滑狀態(tài)同時(shí)存在。油脂潤(rùn)滑方式： 是目前在普通機(jī)床的主軸軸承上最常用的潤(rùn)滑方式，特別是在前支承軸承上更是常常用到。當(dāng)然，如果主軸箱中沒有冷卻潤(rùn)滑油系統(tǒng)，那么后支承軸承和其他軸承，一般采用油脂潤(rùn)滑方式潤(rùn)滑。油液潤(rùn)滑方式： 在普通機(jī)床主軸上，有采用油液循環(huán)潤(rùn)滑方式的。裝有CAMET軸承的主軸，即可使用這種方式潤(rùn)滑，對(duì)一般主軸軸承，后支承上采用這種方式潤(rùn)滑比較常見。不過在用油液潤(rùn)滑角接觸軸承的時(shí)候，要注意角接觸軸承有泵油效應(yīng)，必須使油液從小口進(jìn)入。油霧潤(rùn)滑方式： 油霧潤(rùn)滑方式是將油液經(jīng)高壓氣體霧化后從噴嘴成霧狀噴出倒需要潤(rùn)滑的部位達(dá)到潤(rùn)滑目的的方式。由于霧狀油吸熱性好，又無(wú)油液攪拌作用，所以常用于高速主軸軸承的潤(rùn)滑。但是，油霧容易吹出，污染環(huán)境。油氣潤(rùn)滑方式： 油氣潤(rùn)滑方式是針對(duì)高速主軸而開發(fā)的新型的潤(rùn)滑方式。它是用極微量的油（㎝3）潤(rùn)滑軸承，以抑制軸承發(fā)熱。油箱中的油位開關(guān)和管路的壓力開關(guān)，確保在油箱中無(wú)油或者壓力不足的時(shí)候，能自動(dòng)啟動(dòng)切斷主電動(dòng)機(jī)電源。軸承間隙調(diào)整和預(yù)緊 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)在過盈狀態(tài)下滾動(dòng)體與滾道之間有一定的預(yù)變形，這就叫做軸承的預(yù)緊。軸承預(yù)緊后，內(nèi)部無(wú)間隙，滾動(dòng)體從各個(gè)方向支承主軸，有利于提高運(yùn)動(dòng)精度。滾動(dòng)體的直徑不可能絕對(duì)相等，滾道也不可能絕對(duì)正圓，因而預(yù)緊前只有部分滾動(dòng)體與滾道接觸。預(yù)緊后，滾動(dòng)體和滾道都有了一定的變形，參加工作的滾動(dòng)體將更多，各滾動(dòng)體的受力將更為均勻。這些都有利于提高軸承的精度、剛度和壽命。如主軸產(chǎn)生振動(dòng)，則由于各個(gè)方面都有滾動(dòng)體支承，可以提高抗振性。但是，預(yù)緊將使軸承壽命下降，故預(yù)緊要適量。4)選取軸承：所選軸承主要尺寸參數(shù)如下表：普通角接觸軸承： 這種軸承可承受軸向載荷。普通角接觸球軸承基本尺寸代號(hào)dDBa7012c6095187015c75115207016c8012522圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承基本額定負(fù)載其他尺寸d=80D1BCrCorr125221雙向推理球軸承雙向推理球軸承基本尺寸234416BdDHA/8012511054275)軸承壽命校核：主軸軸承通常載荷相對(duì)較輕,除一些特殊的重載主軸外,軸承的承載能力是沒有問題的。主軸軸成的壽命，主要不是取決于疲勞點(diǎn)蝕，而是因?yàn)槟p而降低精度。通常，如軸承精度為P4級(jí)，經(jīng)使用導(dǎo)致磨損后跳動(dòng)精度降至P5級(jí)時(shí)，這個(gè)軸承就不能滿足加工精度要求了。應(yīng)該更換了。雖然還遠(yuǎn)未達(dá)到其疲勞壽命，但是這種“精度壽命”目前還難以估算準(zhǔn)確。所選軸承按照每天兩班工作制，每班工作8小時(shí)，預(yù)計(jì)使用五年。則T=163655=29200h。根據(jù)軸承壽命校核公式： Lh= （式71）Lh軸承壽命。T滾動(dòng)軸承許用壽命。C滾動(dòng)軸承額定動(dòng)負(fù)荷。fn速度系數(shù)fn=。ε壽命指數(shù)。 對(duì)球軸承ε=3；對(duì)滾子軸承ε=10/3。KA使用系數(shù)。查表去KA=。Kn轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查表的Kn=。KL齒輪輪換工作系數(shù)，查表取KL=.P當(dāng)量動(dòng)載荷。所以根據(jù)公式計(jì)算得：Lh=500hT 因?yàn)檩S承使用壽命遠(yuǎn)大于軸承預(yù)期的壽命所以軸承合格的。6)軸承座孔的設(shè)計(jì)要求：箱體壁上有安裝軸承的軸承座孔，通常軸承座孔寬度均大于壁厚，而且，孔的兩端面往往需要機(jī)械加工，壁厚則不需要加工，故在箱壁單側(cè)或者雙側(cè)制造出凸臺(tái)，凸臺(tái)可以增強(qiáng)主軸箱體的局部剛度，但D/d小于或等于2時(shí)，增強(qiáng)效果較為明顯。由于結(jié)構(gòu)的原因，h/t2的情況下，為改善凸臺(tái)的局部剛度，應(yīng)該設(shè)有加強(qiáng)肋。 1）帶輪因于帶輪不承受軸向力，故選用深溝球軸承，型號(hào)：6007。2）一軸一軸的前后端與箱體外壁配合，配合處傳動(dòng)軸的軸徑是23mm，同時(shí)一軸也不會(huì)承受軸向力故也選用深溝球軸承，型號(hào)：6006。3）二軸二軸與一軸相似，但是由于工作過程之中傳動(dòng)可能右誤差，二軸會(huì)承受軸向力，因此二軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號(hào)：30204。4）三軸三軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號(hào)：30207。第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括主軸組件，傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸，軸承，齒輪，帶輪），操作機(jī)構(gòu)，潤(rùn)滑密封系統(tǒng)，箱體及其連接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置。需要擬定傳動(dòng)系統(tǒng)圖，繪制展開圖或剖視圖及主要零件圖，設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求是：1） 滿足使用性能和聯(lián)系尺寸兩方面的要求，前者有幾何精度，剛度，抗震性，噪音，傳動(dòng)效率及操作方便省力等。后者包括技術(shù)參數(shù)尺寸（如臥式車床主軸中心高，主軸支撐合理跨距等），安裝尺寸和外廓尺寸等。2） 滿足結(jié)構(gòu)工藝性要求，即毛坯制造，機(jī)械加工及熱處理，裝配的工藝及檢驗(yàn)，調(diào)整維修的方便性。3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化原則。 先畫草圖，然后做必要的演算，再畫正式裝配圖。 主軸變速箱由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)中要反復(fù)推敲和多次修改。畫草圖便于確定傳動(dòng)件及其結(jié)構(gòu)方案，檢驗(yàn)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)有無(wú)干涉和碰撞，確定齒輪結(jié)構(gòu)及軸向位置，傳動(dòng)軸的支撐跨距及各軸的相對(duì)位置，受力點(diǎn)和受力方向，為軸和軸承的演算提供必要的數(shù)據(jù)。為此，草圖的主要輪廓尺寸和零件間相對(duì)位置尺寸一定要話準(zhǔn)確，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。展開圖設(shè)計(jì) 展開圖是傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)化，即按照傳動(dòng)順序，將各軸沿其軸線剖開畫在同一平面上，包括主軸組件，各傳動(dòng)軸及傳動(dòng)件安置，操縱盒潤(rùn)滑及密封等，通常，臥式車床主軸變速以展開圖形式表達(dá)。升降臺(tái)銑床因立式床身兼作主軸變速箱，從第一軸至主軸為同一豎直平面內(nèi)排列，故其展開圖即為剖視圖。主軸組件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)包括主軸軸承配置與調(diào)整，潤(rùn)滑與密封方案，確定主軸和傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)，材質(zhì)及熱處理，技術(shù)要求等。 根據(jù)載荷，剛度，轉(zhuǎn)速，精度，和結(jié)構(gòu)等要求選擇支承形式（包括軸向定位方式）。多數(shù)機(jī)床選用兩支承結(jié)構(gòu)，軸向定位的三種結(jié)構(gòu)方案，軸承精度和配合 主軸前軸承精度應(yīng)比后軸承精度高一級(jí)。根據(jù)機(jī)床精度選擇主軸前后軸承精度等， 主軸軸承精度機(jī)床精度等級(jí)前軸承后軸承普通級(jí)P5或P4（SP）P5或P4（SP）M級(jí)P4(SP)或p2(UP)P4(SP)G級(jí)P2(UP)P2(UP)主軸上軸承配合軸承精度P2,P4(UP),P5(SP)P6內(nèi)圈J5,k5,m5,n5J6,k6,m6,外圈H6,J6G7,H7,J7 通用機(jī)床主軸端部結(jié)構(gòu)已標(biāo)準(zhǔn)化；升降臺(tái)銑床主軸端部尺寸：7：24錐孔內(nèi)裝入帶錐柄面銑刀(或立銑刀)或帶錐柄的心軸（心軸外軸頸上裝三面刀），由主軸后端內(nèi)孔的拉桿拉緊，心軸前端由支架（固定在銑床頂部滑枕上）支承，由于銑削是連續(xù)切削，主軸負(fù)載呈現(xiàn)周期性變化，會(huì)引起主軸轉(zhuǎn)速不均勻，使加工質(zhì)量降低，一般希望轉(zhuǎn)速變化不大于3%~4%。為此，主傳動(dòng)鏈中應(yīng)該考慮加飛輪；通常增加飛輪直徑比增加厚度有效；飛輪盡可能裝在主軸上，且靠近前端軸承處，高速時(shí)均勻性好，這時(shí)可利用大齒輪（適當(dāng)增大直徑或厚度）兼起飛輪的作用。主軸支承跨度l和主軸前端懸申量a之間有一定關(guān)系，常熟l/a=3~，反之取小值。 傳動(dòng)軸一般為光軸和花鍵軸?；ㄦI軸的加工和裝配更為方便。常用花鍵滾刀直徑D=65~85mm傳動(dòng)軸應(yīng)盡量減少臺(tái)階數(shù)目及其高度；安裝滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)最小軸肩高度見設(shè)計(jì)手冊(cè)，定心直徑d略大于非配合表面d。 傳動(dòng)軸的支承常采用深溝