铣削组合机床及其主轴组件设计

铣削组合机床及主轴组件设计 第二章 主轴组件设计

BθF

图2-10 固定端梁在载荷作用下的变形

E—主轴材料的弹性模量。45钢的E=2.1×10N/cm

72I—主轴截面的平均惯性矩。当主轴平均直径为D，内孔直径为d时，

I=

?(D4?d4)64。此处，D=

128?128=133 2故可计算出，主轴端部的最大挠度：

?Bmax=-1.87×10?4 mm

(3) 主轴倾角

主轴上安装主轴和安装传动齿轮处的倾角，称为主轴的倾角。此次设计的主轴主要考虑主轴前支承处的倾角。若安装轴承处的倾角太大，会破坏轴承的正常工作，缩短轴承的使用寿命。

根据图2-10，可得此时的最大倾角

Fl2 ?B=-2EI其中，

F—主轴前端受力。此处，F=FZ=1213.1N l—A、B之间的距离。此处，l=a=12cm

E—主轴材料的弹性模量。45钢的E=2.1×107N/cm2

I—主轴截面的平均惯性矩。当主轴平均直径为D，内孔直径为d时，

I=

?(D4?d4)64。此处，D=

128?128=133 2故可计算出，主轴倾角为：

?B=-2.3×106 rad

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铣削组合机床及主轴组件设计 第二章 主轴组件设计 查《组合机床设计》第一册中机械部分的第670页，可知： 当

x最大≤0.0002L mm

?最大≤0.001 rad

时，刚性主轴的刚度满足要求。

此处的x最大，?最大即为最大挠度和最大倾角，L为主轴支承跨距。 将已知数据?Bmax和?B代入，即可得：

初步设计的主轴满足刚度要求。

2.9 主轴组件的润滑和密封 2.9.1 主轴轴承的润滑

润滑的作用是降低摩擦，减小温升，并与密封装置在一起，保护轴承不受外物的磨损和防止腐蚀。润滑剂和润滑方式决定于轴承的类型、速度和工作负荷。如果选择得合适，可以降低轴承的工作温度和延长使用期限。

滚动轴承可以用润滑油或润滑脂来润滑。试验证明，在速度较低时，用润滑脂比用润滑油温升低。所以，此次设计的主轴支承均采用润滑脂。同时，主轴是装在主轴套筒内的，为防止使用润滑油时泄漏，也应采用润滑脂润滑。

加润滑脂时，应该注意润滑脂的充填量不能过多，不能把轴承的空间填满，否则会引起过高的发热，并使润滑脂熔化流出而恶化润滑效果。 2.9.2 主轴组件的密封

密封对主轴组件的工作性能与润滑影响也较大。机床主轴密封不好，将使润滑剂外流，造成浪费，加速零件的磨损，还会严重地影响到工作环境及机床的外观。

(1) 主轴组件密封装置的功用

密封装置的功用是：防止润滑剂从主轴组件及传动部件中泄漏，从而避免浪费，保护工作环境，防止冷却液及杂物（如灰尘、脏物、水气和切屑等）从外面进入部件内，以减少机床零件的腐蚀及磨损，延长其使用寿命。

(2) 对主轴组件密封装置的要求

对主轴组件密封装置的要求是：在一定的压力、温度范围内具有良好的密封性能；

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铣削组合机床及主轴组件设计 第二章 主轴组件设计 由密封装置所形成的摩擦力应尽量小，摩擦系数应尽量稳定；耐腐蚀、磨损小、工作寿命长，磨损后，在一定程度上能自动补偿；结构简单、装卸方便。对具体的主轴组件及传动部件，应根据实际情况选择有效而又经济密封装置。 (3)主轴组件密封装置的类型

主轴组件密封装置的类型，主要有以下几种：具有弹性元件的接触式密封装置；皮碗（油封）式密封装置；具有金属和石墨元件的接触式密封装置；挡油圈式和螺旋沟式密封装置；圈形间隙式、油沟式和迷宫式密封装置；立式主轴的密封装置等。

(4) 主轴组件密封装置的选择

选用密封装置时，应考虑到主轴组件的下列具体工作条件：密封处主轴颈的线速度；所用润滑剂的种类及其物理化学性质；主轴组件的工作温度；周围介质的情况；主轴组件的结构特点；密封装置的主要用途等。

综合考虑上述因素，主轴前支承处，为了更好地防止外界的灰尘屑末等杂物进入，故考虑选用迷宫式密封，形成一条长而曲曲折折的通道，径向尺寸不超过0.3mm，中填润滑脂，轴向尺寸不超过1.5mm。

查《机械设计课程设计手册》第87页表7-17，可得此次选用的迷宫式密封装置的结构参数如下图2-11所示：

图2-11 迷宫式密封装置的结构参数

其中，

d=80，D=130，e=1

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铣削组合机床及主轴组件设计 第二章 主轴组件设计

2.10 主轴组件中相关部件 2.10.1 轴肩挡圈

前支承双列向心短圆柱滚子轴承和推力球轴承之间所用的挡圈，可查《机械设计课程设计手册》第56页表5-1，可得此次选用的挡圈的结构参数如下图2-12所示：

图2-12 轴肩挡圈的结构参数

其中，

D=95，d=80，H=6

2.10.2 挡圈

两推力球之间用的挡圈为非标准件，径向尺寸依主轴套筒尺寸而定，轴向尺寸可初取为6mm。 2.10.3 圆螺母

锁紧靠主轴后支承一边的推力球轴承以及锁紧两推力球轴承内的套筒，分别采用两个圆螺母，为了增加可靠性，再加一止动螺钉。圆螺母具体的参数可查《机械设计课程设计手册》第60页表5-6，结构如下图2-13所示：

120°C1C×45030°

h

tm

图2-13 圆螺母（GB812-88）

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