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第三章 主轴组件 第一节 对主轴组件的基本要求 传递运动和传递动力 一、旋转精度 装配后在无载荷、低速转动的条件下，主轴前端安装工件或刀具部位的径向跳动和轴向跳动。 影响因素： 主轴、轴承、箱体孔的制造、装配和调整，转速、支承设计，润滑剂，动平衡等 二、静刚度 静刚度：（刚度） 主轴组件抵抗静态外载荷变形的能力。 弯曲刚度K： 使主轴前端产生单位位移时，组位移方向测量处所需施加的力。 即：K = F/δ （N/μm） 影响因素： 主轴尺寸形状 轴承型号数量 支承间距 传动件的布置方式 主轴前端悬伸量 主轴组件的刚度：K = F/δ （N/μm） 三、 抗振性 振动种类：强迫振动和自激振动 不良影响：表面质量 刀具耐用度 轴承寿命 噪音 措施：提高动刚度 动刚度： 激振力幅值与振动幅值之比。 影响因素：静刚度 质量分布 阻尼 主轴固有频率要足够大免得共振 四、温升和热变形 原因：运动摩擦 搅油等 后果：主轴组件的形状和位置发生变化 具体表现： 轴承间隙 润滑油粘度下降 主轴偏离 轴线倾斜 等等 温升限制： 高精度：8～10℃ 精密、数控：15～20 ℃ 普通机床：30～40 ℃ 六、主轴的结构 直径尽量大，悬伸尽量短 结构与功用密切相关 主轴前端已经标准化 定位作用 传递扭矩 联接紧固 主轴中孔：考虑刚度，不超过外径的70％ 车床主轴端部 铣床和加工中心端部 外圆磨床主轴端部 七、材料和热处理 强度与刚度对选材的作用不大 主要依据：耐磨性 热处理变形 选用指导： 普通机床： 45 60 中碳钢 调质到220～250HBS 轴颈、锥孔等部位淬硬到50～55HRC 精密机床： 40Cr 20Cr 16MnCr5 渗碳淬硬 HRC≥60 渗氮钢(38CrMoAlA) 1100~1200HV 八、主轴的技术要求 主轴轴颈、支承孔的直径公差和形状公差 表4.3－1 其余的技术条件，根据机床精度标准制定 主要技术要求：三类 1.与工作和测量基准有关的项目 主轴中心线 2.与机床精度检验有关的项目 主轴锥孔 3.其它：安装卡盘 主轴颈和外壳孔技术要求 第二节 采用滚动轴承的主轴组件 滚动轴承的优点： 1.适应的转速和载荷范围大 2.可以预紧，提高旋转精度和系统刚度 3.滚动摩擦系数小，发热少 4.润滑方便简单 5.标准件购买容易 缺点： 1.旋转中径向刚度变化，易产生振动 2.刚性接触，阻尼较低 3.径向尺寸比滑动轴承大 一、主轴滚动轴承的类型 选择依据：精度、刚度和转速 承载能力和疲劳寿命不成问题 常用种类： 1.双列圆柱滚子轴承 2.双向推力角接触轴承 3.角接触球轴承 4.圆锥滚子轴承 5.深沟球轴承 主轴常用的几种滚动轴承 二、轴承精度 主要采用P2、P4、P5三个等级 内圈的径向跳动Kia：车、铣、磨床 外圈的径向跳动Kea：镗床、镗铣加工中心 轴圈滚道对底面厚度的变动量Si:推力轴承 内圈对滚道的跳动Sia: 角接触球轴承 主轴前后轴承对旋转精度的影响： 前轴承影响大 δ1＝(L+a)/δa 选择指导：表4.3－4 普通机床选P4(SP)级 三、轴承的刚度 滚动轴承的刚度不是定值，而是载荷的函数，随载荷的增大而增大。 对滚子轴承，载荷对刚度的影响不太大 对球轴承，预紧力对刚度的影响是明显的 滚动轴承的预紧 五、转速 转速性能指标：dm*n(mm*r/min) dm 是轴承的中径，n为转速 该值同时反映两转速、内径和直径系列 轴承的极限转速：轴承厂的规定。 轴承的最高转速：主轴实际运转条件下的。 推力轴承的配置形式及比较 推力轴承的配置形式及比较（续） 九、主轴的传动 主轴的传动方式 齿轮传动： 可传递较大扭矩，线速度不能过大，一般小于12～15m/s 带传动： 转速较高的场合，＞30m/s用平皮带 一体式电机主轴：高速主轴＞10000r/min 传动件的布置 （1）尽量靠近前支承 （2）优化前邻驱动轴位置 主