机床主轴组件设计.
机床主轴部件设计
机床主轴部件设计主轴部件是机床重要部件之一。
作为机床的执行件，其功能是支承并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，完成表面成形运动。
主轴部件由主轴及其支承轴承和安装在主轴上的传动件、密封件及定位元件等组成。
对于钻、镗床，主轴部件还包括轴套和镗杆等。
主轴部件的工作性能对整机性能和加工质量以及机床生产率有着直接影响，是打算机床性能和技术经济指标的重要因素。
一、主轴部件应满意的基本要求（1）旋转精度——主轴的旋转精度是指机床主轴部件装配后，在无载荷、低速转动条件下，在安装工件或刀具的主轴部位的径向圆跳动和端面圆跳动。
旋转精度取决于主轴、轴承、箱体孔以及主轴上其他相关零件的制造、装配和调整精度。
（2）刚度——主轴部件的刚度是指其在外加载荷作用下反抗变形的力量，通常以主轴前端部产生一个单位位移的弹性变形时，在位移方向上所施加的作用力的大小来表示。
主轴部件的刚度是综合刚度，它是主轴、轴承和轴承座等刚度的综合反映。
因此，主轴的尺寸和外形，使用轴承的类型、数量、预紧程度和配置形式，传动件的数量及布置方式，以及主轴部件的制造和装配质量等都影响主轴部件的刚度。
（3）抗振性——主轴部件的抗振性是指反抗受迫振动和自激振动而保持平稳运转的力量。
在切削过程中，由于各种因素引起的冲击力和交变力的干扰，使主轴产生振动。
抗振性差，表现为主轴部件工作时易产生振动且振幅较大，降低已加工表面质量和刀具寿命，加速传动件的磨损，诱发加工时的噪声，影响工作环境。
严峻的振动则可破坏刀具或主轴部件正常运转，使加工无法进行。
（4）温升及热变形——主轴部件运转时，因各相对运动处的摩擦生热，切削区的切削热等使主轴部件的温度上升，其尺寸、外形及位置发生变化，造成主轴部件的热变形。
主轴热变形可引起轴承间隙变化，温升后会使润滑油粘度降低，这些变化都会影响主轴部件的工作性能，降低加工精度。
（5）精度保持性——主轴部件的精度保持性是指长期地保持其原始制造精度的力量。
(完整版)数控车床主轴设计
绪论随着市场上产品更新换代的加快和对零件精度提出更高的要求，传统机床已不能满足要求。
数控机床由于众多的优点已成为现代机床发展的主流方向。
它的发展代表了一个国家设计、制造的水平，在国内外都受到高度重视。
现代数控机床是信息集成和系统自动化的基础设备，它集高效率、高精度、高柔性于一身，具有加工精度高、生产效率高、自动化程度高、对加工对象的适应强等优点。
实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。
可以说，机械制造竞争的实质就是数控技术的竞争。
本课题的目的和意义在于通过设计中运用所学的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。
通过设计分析比较机床的某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设计、计算和编写技术文件，达到学习设计步骤和方法的目的。
通过设计学习查阅有关设计手册、设计标准和资料，达到积累设计知识和提高设计能力的目的。
通过设计获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造一定的条件。
一、设计题目及参数1.1 题目本设计的题目是数控车床的主轴组件的设计。
它主要由主轴箱，主轴，电动机，主轴脉冲发生器等组成。
我主要设计的是主轴部分。
主轴是加工中心的关键部位，其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响，因此，在设计的过程中要多加注意。
主轴前后的受力不同，故要选用不同的轴承。
1.2参数床身回转空间400mm尾架顶尖与主轴端面距离1000mm主轴卡盘外径Φ200mm最大加工直径Φ600mm棒料作业能力50～63mm主轴前轴承内和110～130mm最大扭矩480N·m二、主轴的要求及结构2.1主轴的要求2.1.1旋转精度主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷，低转速的条件下，主轴前端工件或刀具部位的径向跳动和轴向跳动。
主轴组件的旋转精度主要取决于各主要件，如主轴、轴承、箱体孔的的制造，装配和调整精度。
第三章 机床典型部件设计
（二）几种典型的主轴轴承配置形式
d 0.55 ~ 0.60D
对于六角、自动和半自动车床、卧式镗床（镗杆主
轴）
d 0.6 ~ 0.65D
对铣床 d 可比刀具拉杆直径大5~10mm即可。
3. 主轴前端悬伸量的确定
主轴前端悬伸量a 是指主轴前端面到前轴承径向反 力作用中点（或前径向支承中点）的距离。它主要取决 于主轴端部的结构（其形状与尺寸均以标准化），以及 前支承轴承配置和密封装置的形式和尺寸。在满足结构 要求的前提下，设计时应使a 值越小越好。
2.刚度 主轴部件的刚度是指其在外加载荷作用下抵抗变 形的能力，通常以主轴前端部产生一个单位位移的弹 性变形时，在位移方向上所施加的作用力的大小来表 示。主轴部件的刚度是综合刚度，是主轴、轴承和轴 承座等刚度的综合反映，其静刚度不足则对加工精度 和机床性能有直接影响。
主轴部件应满足的基本要求
3.抗振性 主轴部件的抗振性是指抵抗受迫振动和自激振动而 保持平稳运转的能力。主轴部件的振动会直接影响工件 的表面质量和刀具的使用寿命，并产生噪声。 4.温升及热变形 主轴部件运转时，因各相对运动处的摩擦生热，切 削区的切削热等使主轴部件的温度升高，其尺寸、形状 及位置发生变化，造成主轴部件的热变形。 5.精度保持性 主轴部件的精度保持性是指长期地保持其原始制造 精度的能力。主轴部件丧失其原始精度的主要原因是磨 损。
3. 圆锥滚子轴承——需成对使用
关于卧式机床主轴组件的优化与设计
关于卧式机床主轴组件的优化与设计摘要数控机床中的关键部件就是主轴部件，主轴部件的动态性能好与坏直接影响着数控机床加工性能的优劣，文章就是针对主轴部件的动态特性展开理论分析和研究。
通过选用弹簧的阻尼单元进行模拟轴承的约束，使用ansys软件对bw60hs系列高速卧式加工中心主轴部件的动态性能展开研究，主要分析了整个主轴部件的谐响应和模态／固有频率等相关动态特性。
结合实际工作中机床动态激振试情况验证了有限元分析的结果。
关键词固有频率；主轴模态；bw60hs中图分类号th18 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）45-0141-01在日常生产过程中，为了进一步地提高整个产品设计的有效性，通常都是在产品设计的具体过程中，对所有产品的性能要进行必要的评价，从而更近一步地对其进行一定的设计改进。
虚拟样机的制造技术的大量使用，使得产品在设计阶段就建立了机床的虚拟模型，这样就能对产品每一个部件的具体运动进行必要的干涉和检查，更重要的是还能更加完善和全面地对产品性能进行评价和分析。
数控机床中的关键部件就是主轴部件，主轴部件的动态性能好与坏直接影响着数控机床加工性能的优劣，所以说对主轴部件的动态特性进行一定的理论分析和研究具有着不可低估的现实指导意义。
1 卧式机床的技术分析bw60hs系列高速卧式加工中心的设计、制造技术及应用技术完全来源于德国，机床不的关键零部件（如：电主轴、数控转台、滚珠丝杠、线性导轨、轴承、绝对式光栅尺测量系统、液压系统、润滑系统、气动系统、数控系统及驱动控制系统、刀库等）均采用德国进口知名品牌。
bw60hs系列高速卧式加工中心，具有高精度、高速度、高效率、高可靠性的特点，是目前国际先进的现代化机床，广泛适用于汽车、摩托车、仪表、液压件、模具、航空等行业，是加工箱体、壳体、阀体、连杆类零部件加工以及轴类零件端面加工的理想设备。
2 数控车床主轴部件动态性能分析2.1 主轴部件模态分析结合所有能体现整个主轴部件的振动特性每一个阶的模态振型。
机械装备设计第3章机床主要部件设计
汽车与交通工程学院 汽车工程系
3.1.1 对主轴组件的基本要求
1.旋转精度：主轴的旋转精度是指主轴在手动或低速、空载时，主轴 前端定位面的径向跳动、端面跳动和轴向窜动值。 主轴组件的旋转精度主要取决于主轴、轴承等的制造精度和装配质量。 工作转速下的旋转精度还与主轴转速、轴承的设计和性能以及主轴组件的
汽车与交通工程学院 汽车工程系
电动机直接驱动方式
电动机转子轴就是主轴，电动机座就是机床主轴单元的壳体。主 轴单元大大简化了结构，有较宽的调速范围；有较大的驱动功率 和转矩；便于组织专业化生产。
汽车与交通工程学院 汽车工程系
汽车与交通工程学院 汽车工程系
3.1.2主轴组件结构设计
（2）传动件位置的合理布置
3.1.2主轴组件结构设计
1、主轴组件的支承数目
多数机床的主轴采用前、后两个支承。 特点：结构简单，制造装配方便，容易保证精度。为提高主轴组 件的刚度，前后支承应消除间隙或预紧。
数控车床主轴组件
汽车与交通工程学院 汽车工程系
1、主轴组件的支承数目 机床主轴采用三个支承，为提高刚度和抗振性。三支承方式对三支 承孔的同心度要求较高，制造装配较复杂。
汽车与交通工程学院 汽车工程系
3.1.2主轴组件结构设计
汽车与交通工程学院 汽车工程系
3.1.3主轴
1、主轴的构造 主轴一般为空心阶梯轴，前端径向尺寸大，中间径向尺
寸逐渐减小，尾部径向尺寸最小。主轴的前端型式取决
于机床类型和安装夹具或刀具的型式。主轴头部的形状 和尺寸已经标准化，应遵照标准进行设计。
汽车与交通工程学院 汽车工程系
3.1.3主轴
3、主轴的技术要求，应根据机床精度标准有关项目制定。
三 机床主轴组件设计
3 主轴部件设计
3.1 主轴部件应满足的基本要求 3.2 主轴部件的传动方式 3.3 主轴部件结构设计 3.4 主轴用滚动轴承 3.5 主轴用滑动轴承
3.1主轴部件应满足的基本要求 3.1主轴部件应满足的基本要求
1.旋转精度 1.旋转精度：主轴的旋转精度是指主轴在手动或低速、 旋转精度：主轴的旋转精度是指主轴在手动或低速、 空载时，主轴前端定位面的径向跳动、端面跳动和轴向 窜动值。 2．刚度：主轴部件的刚度K是指其在承受外载荷时抵抗 刚度：主轴部件的刚度K 变形的能力，即K=F／y(单位为N Pm)，刚度的倒数言 变形的能力，即K=F／y(单位为N／Pm)，刚度的倒数言 称为柔度。 3．抗振性：主轴部件的抗振性是指其抵抗受迫振动和 抗振性：主轴部件的抗振性是指其抵抗受迫振动和 自激振动而保持平稳运转的能力。 4．温升和热变形：主轴部件工作时由于摩擦和搅油等 温升和热变形：主轴部件工作时由于摩擦和搅油等 耗损而产生热量，出现温升。温升使主轴部件的形状和 位置发生畸变，称之为热变形。 5．耐磨性：主轴部件的耐磨性是指长期保持其原始精 耐磨性：主轴部件的耐磨性是指长期保持其原始精 度的能力，即精度的保持性。
3.2主轴部件的传动方式 3.2主轴部件的传动方式
同步齿形带的齿形有两种：梯形齿和圆弧齿。圆弧齿形受力合理， 较梯形齿同步带能够传递更大的扭矩。 同步齿形带无相对滑动，传动比准确，传动精度高； 厚度小、重量轻、传动平稳、噪声小,适于高速传动，传动效率高； 厚度小、重量轻、传动平稳、噪声小, 不需要润滑， 耐水耐腐蚀， 能在高温下工 作，维护保养 方便；传动比 大，可达1：10 以上。 缺点是制造工 艺复杂，安装 条件要求高。
优点：承载能力高；旋转精度高； 油膜有均化误差的作用，可提高加工 精度；抗振性好；运转平稳；既能在 极低转速下工作，也能在极高转速下 工作；摩擦小，轴承寿命长。 缺点：需要一套专用供油设备，轴 承制造工艺复杂、成本较高。
机械制造装备设计(第2章 金属切削机床设计5-6 主轴&支承)
2.5.3 主轴部件结构设计
（二）推力轴承的位置配置型式 （2）后端配置 两个方向的推力轴承都布置在后支承处。 这类配置方案前支承处轴承较少，发热小，
温升低；但主轴受热后向前伸长，影响轴向精度。 这种配置用于轴向精度要求不高的普通精度
机床，如立铣、多刀车床等。
2.5.3 主轴部件结构设计
（二）推力轴承的位置配置型式 （3）两端配置 两个方向的推力轴承分别布置在前后两个支承
2.5.3 主轴部件结构设计
（三）主轴传动件位置的合理布置
合理布置传动件在主轴上的轴 向位置，可以改善主轴的受力情况 ，减少主轴变形，提高主轴的抗振 性。
主轴上传动件轴向布置时，应 尽量靠近前支承，有多个传动件时 ，其中最大传动件应靠近前支承。
2.5.3 主轴部件结构设计
（四）主轴主要结构参数的确定 主轴前、后轴径直径D1和D2，主轴内孔直径d，主轴前端悬 伸量a和主轴主要支承间的跨距L，这些参数将直接影响主 轴旋转精度和主轴刚度。
2.5.3 主轴部件结构设计 （一）主轴部件的支承数目 也可以前、中支承为主要支承，后支承为辅助支承。
角接触 球轴承 背对背
安装
2.配置型式
（1）前端配置 两个方向的推力轴承都布置在前支承处。 这类配置方案在前支承处轴承较多，发热大， 温升高；但主轴受热后向后伸长，不影响轴向精度 ，精度高，对提高主轴部件刚度有利。 这种配置用于轴向精度和刚度要求较高的高精 度机床或数控机床。
离和主轴前端的悬伸量，传动件的布置方式，主轴组
件的制造和装配质量等。 刚度不足，影响机床的加工精 度、传动质量及工作的平稳性。
2.5.1 主轴部件应满足的基本要求
（3）抗振性：指抵抗受迫振动和自激振动的能力。 主轴振动有两种类型：
机床主轴设计范文
机床主轴设计范文机床主轴是机床性能的核心部件之一，对机床的加工精度、加工效率和使用寿命有着重要影响。
机床主轴设计涉及到主轴的结构、材料、加工精度、转速范围等方面。
本文将从这些方面展开讨论。
首先，机床主轴的结构设计是其性能的基础。
主轴结构可以分为主轴箱、主轴轴承和主轴传动装置三个部分。
主轴箱是主轴的支撑体，具有良好的刚性和抗振能力，能够承受切削力和惯性力的作用。
主轴轴承是主轴的滚动支撑，需要具备高轴承刚度和高转速能力，以保证工件的加工精度和主轴的稳定性。
主轴传动装置是主轴与电机之间传递功率和扭矩的部件，常见的有皮带传动、齿轮传动和直接驱动等。
其次，机床主轴的材料选择对其性能有着重要影响。
主轴材料需要具备高强度、高刚度和高温稳定性等特点。
常用的主轴材料有铸铁、钢材、合金钢和高硬度合金等。
不同材料的选择需要根据主轴的工作环境、工艺要求和经济性进行综合考虑。
再次，机床主轴的加工精度是其关键指标之一，直接关系到机床的加工质量。
加工精度主要包括主轴的径向跳动、轴向跳动和圆度等指标。
径向跳动是指主轴在转动过程中轴向和径向的振动，一般要求控制在几微米以内。
轴向跳动是指主轴在转动过程中沿轴向方向的移动，一般要求控制在几十微米以内。
圆度是指主轴端面的圆度误差，一般要求控制在几十微米以内。
为了提高主轴的加工精度，需要采用合理的工艺和先进的加工设备进行制造。
最后，机床主轴的转速范围也是其设计的重要方面之一、转速范围通常由主轴的主动部件和传动部件的性能决定。
主轴的主动部件通常是电机，其转速范围由电机的结构和控制器的参数决定。
传动部件主要是主轴传动装置，不同的传动方式对转速范围有不同要求。
一般来说，高速主轴适合用于细小零件的高速加工，低速主轴适合用于大型零件的加工。
综上所述，机床主轴设计涉及到结构、材料、加工精度和转速范围等多个方面。
针对不同的工件加工要求和机床性能要求，需要进行综合考虑和合理选择，以提高机床的加工精度和使用寿命。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
主轴组件基本要求
旋转精度 刚度 抗振性 热稳定性 耐磨性
主轴组件基本要求
旋转精度 刚度 抗振性 热稳定性 耐磨性
径向跳动 轴向跳动
主轴组件基本要求
旋转精度 刚度 抗振性 热稳定性 耐磨性
抵抗受迫振动 抵抗自激振动
主轴组件基本要求
旋转精度 刚度 抗振性 热稳定性 耐磨性
机床主轴组件设计
主要内容
主轴组件的组成及功能 主轴组件基本要求 主轴传动件 主轴滚动支撑 主轴组件结构尺寸
主轴组件的组成及功能
主轴组件由主轴、主轴轴承、传动件和定 位件等部分组成。 主轴组件的功用是：缩小主运动的传动误 差并将运动传递给工件或刀具进行切削； 同时承受切削力和传动力等载荷。
d 悬伸量— a 支撑跨距— L
重点掌握
主轴组件的组成及功能 主轴滚动轴承配置 主轴滚动轴承精度及选配 主轴滚动轴承间隙调整 主轴结构尺寸计算
C 推力轴承配置
前端定位 后端定位 两端定位
三支撑配置
前端定位
主轴滚动轴承精度及选配
轴承精度选择 滚动轴承选配
主轴滚动轴承配合 主轴滚动轴承间隙调整
径向预紧
轴向预紧
主轴滚动轴承的润滑
轴承预紧
主轴组件结构尺寸
结构尺寸决定因素
外径—D0 孔径—
选择依据：传递动力、转速、运动平稳性及结
构要求
传动件布置
数控铣床主轴箱
主轴滚动支撑
主轴常用滚动轴承的结构特点
角接触球轴承
双列短圆柱滚子轴承
圆锥滚子轴承 推力轴承
双向推力角接触轴承
陶瓷滚动轴承 磁浮轴承
角接触球轴承
双列圆柱滚子轴承
双向推力角接触球轴承
主轴滚动轴承选择 主轴滚动轴承配置
高精密机床 8-10摄氏度 精密机床 15-20度 普通机床 30-40度
主轴
主轴端部
主轴端部用于安装刀具或加持工件的夹具 设计要求：定位准确、安装可靠、装卸方便、能传递足够扭矩 刀具自动卡紧机构
主轴传动件
主轴传动方式
齿轮传动
带传动 电动机直接驱动
传动件类型选择
类型：齿轮、蜗轮、带轮及电动机直接驱动