第十章第十章 主轴部件主轴部件第一节第一节 对主轴部件的基本要求对主轴部件的基本要求第二节第二节 主轴轴承的选择和株洲的滚动轴承主轴轴承的选择和株洲的滚动轴承第三节第三节 主轴主轴第四节第四节 主轴组件主轴组件第五节第五节 提高主轴组件性能的一些措施提高主轴组件性能的一些措施第六节第六节 主轴的滑动轴承主轴的滑动轴承第七节第七节 主轴组件的计算主轴组件的计算第八节第八节 润滑和密封润滑和密封第一节第一节 对轴组件的基本要求对轴组件的基本要求一、旋转精度一、旋转精度 机床在空载低速时，主轴前端安装刀具，夹具部位的径向跳动、机床在空载低速时，主轴前端安装刀具，夹具部位的径向跳动、端面跳动和轴向窜动。端面跳动和轴向窜动。 主轴的旋转轴线产生的跳动如图主轴的旋转轴线产生的跳动如图端面跳动o轴向窜动or径向跳动r二、刚度二、刚度刚度：是指其在外界载荷的作用下抵抗变形的能力。通常以主轴前端产刚度：是指其在外界载荷的作用下抵抗变形的能力。通常以主轴前端产 生单位弹性变形时，在变形方向上所加的作用力的大小来表示，生单位弹性变形时，在变形方向上所加的作用力的大小来表示， 比值越大，说明刚度越好。如图所示比值越大，说明刚度越好。如图所示 K= FK= F（牛牛/ /微米）微米） 三、抗振性三、抗振性 抗振性：是指其抵抗受迫振动和自激振动而保持平稳地运动的能力。用主抗振性：是指其抵抗受迫振动和自激振动而保持平稳地运动的能力。用主 轴端部测得的最大振幅来衡量的。振幅越小，抗振性越好。轴端部测得的最大振幅来衡量的。振幅越小，抗振性越好。 受迫振动：是由机床外部的振源或机床其他部件振动及主轴部件本身所引受迫振动：是由机床外部的振源或机床其他部件振动及主轴部件本身所引 起的。起的。 自激振动：是由切削过程引起的。自激振动：是由切削过程引起的。四、温升和热变形四、温升和热变形 机床在工作时，各相对运动处的摩擦，搅油等耗损而发热造成的温差，机床在工作时，各相对运动处的摩擦，搅油等耗损而发热造成的温差，使主轴部件在形状和位置上产生畸变，称为热变形。使主轴部件在形状和位置上产生畸变，称为热变形。 热变形是用主轴运转一定时间和因发热而造成的各部分的位置上的变化热变形是用主轴运转一定时间和因发热而造成的各部分的位置上的变化来度量，也可用温升近似的表达。来度量，也可用温升近似的表达。 一般滑动轴承的温升一般滑动轴承的温升 ，工作温度，工作温度 一般滚动轴承的温升一般滚动轴承的温升 ，工作温度，工作温度 五、耐磨性五、耐磨性 耐磨性耐磨性又叫精度保持性：是主轴组件长期的保持其原始制造精度的能力，又叫精度保持性：是主轴组件长期的保持其原始制造精度的能力， 所以相对运动部件间都必须有一定的硬度，对所以相对运动部件间都必须有一定的硬度，对 摩擦表面要进行热处理和化学处理。摩擦表面要进行热处理和化学处理。 综合上述：综合上述： 机床的工作精度机床的工作精度 - - 旋转精度旋转精度 静态工作精度静态工作精度 - - 刚度刚度 动态工作精度动态工作精度 - - 抗振性抗振性 精度保持性精度保持性 - - 耐磨性耐磨性此外还有结构上的要求：此外还有结构上的要求： （1 1）主轴的定位可靠，轴向、径向（在切削力和传动力作用下）。）主轴的定位可靠，轴向、径向（在切削力和传动力作用下）。 （2 2）主轴端部的结构要保证工件或刀具的装夹定位可靠及足够的）主轴端部的结构要保证工件或刀具的装夹定位可靠及足够的 定位精度。定位精度。 （3 3）保持长期可靠的运转，润滑与密封。）保持长期可靠的运转，润滑与密封。 （4 4）结构工艺性好，好造、好装、好拆、好修。并降低成本。）结构工艺性好，好造、好装、好拆、好修。并降低成本。第二节第二节 主轴轴承的选择和主轴的滚动轴承主轴轴承的选择和主轴的滚动轴承一一、主轴轴承的选择、主轴轴承的选择 轴轴承承是是主主轴轴组组件件的的重重要要组组成成部部分分，它它的的类类型型、配配置置、精精度度、安安装装、调调整整和和润润滑滑等等都都直直接接影影响响主主轴轴组组件件的的工工作作性性能能，主主轴轴的的旋旋转转精精度度在在很很大大程程度度上上由由其其轴轴承承决决定定，轴轴承承的的变变形形量量约约占占主主轴轴组组件件总总变变形形量量的的30-50%30-50%，轴轴承承的的发发热热量量占占的的比比重重也也较较大大，故故主主轴轴轴轴承承应应具具有有：旋旋转转精精度度高高、刚刚度度大大、承承载载能能力力强强、抗抗振振性性高高、速速度度性性能能好好、磨磨擦擦功功耗耗小小、噪噪音音低低和和寿寿命长。命长。 主轴轴承可分滚动轴承与滑动轴承两主轴轴承可分滚动轴承与滑动轴承两大类。使用中，应根据主轴组件工作性能大类。使用中，应根据主轴组件工作性能要求、制造条件和经济效果综合考虑，合要求、制造条件和经济效果综合考虑，合理使用理使用。二、主轴滚动轴承的选择二、主轴滚动轴承的选择 主主轴轴滚滚动动轴轴承承的的型型号号，应应根根据据承承载载能能力力和和转转速速选选择择。同同样样尺尺寸寸的的轴轴承承，线线接接触触的的滚滚动动轴轴承承比比之之点点接接触触的的球球轴轴承承，承承载载能能力力和和刚刚度度都都较较高高，但但极限转速低。极限转速低。 掌掌握握一一点点：凡凡是是能能调调整整间间隙隙的的，都都可可以以使使精精度和刚度有所提高度和刚度有所提高. .主轴的滚动支承 主轴支承是指主轴轴承、支承座及其他相关零件的组合体，其中核心元件主轴支承是指主轴轴承、支承座及其他相关零件的组合体，其中核心元件是轴承。因此把采用滚动轴承的主轴支承称为主轴滚动支承；把采用滑动轴承是轴承。因此把采用滚动轴承的主轴支承称为主轴滚动支承；把采用滑动轴承的称为主轴滑动支承。的称为主轴滑动支承。 主轴滚动支承的主要设计内容是：滚动轴承类型的选择，轴承的配置，轴主轴滚动支承的主要设计内容是：滚动轴承类型的选择，轴承的配置，轴承的精度及其选配，轴承的间隙调整，支承座的结构，轴承的配合及其配合零承的精度及其选配，轴承的间隙调整，支承座的结构，轴承的配合及其配合零件的精度，轴承的润滑与密封等。件的精度，轴承的润滑与密封等。主轴滚动轴承类型选择主轴滚动轴承类型选择 主轴较粗，主轴轴承的直径较大。相对地说，轴承的负载较轻。因此，一般主轴较粗，主轴轴承的直径较大。相对地说，轴承的负载较轻。因此，一般情况下，承载能力和疲劳寿命不是选择主轴轴承的主要指标。情况下，承载能力和疲劳寿命不是选择主轴轴承的主要指标。主轴轴承，应根主轴轴承，应根据精度、刚度和转速选择。据精度、刚度和转速选择。1.圆锥孔双列圆柱滚子轴承 这种轴承具有径向尺寸较小、这种轴承具有径向尺寸较小、制造精度较高、承载能力较大、制造精度较高、承载能力较大、静刚度好以及允许的转速高等优静刚度好以及允许的转速高等优点，并能够调整轴承的径向间隙，点，并能够调整轴承的径向间隙，因此在机床主轴组件上得到广泛应用。因此在机床主轴组件上得到广泛应用。 2 .60接触角双向推力向心球轴承 这种轴承的优点是制造精度高，这种轴承的优点是制造精度高，允许转速高，温升较低，抗振性高允许转速高，温升较低，抗振性高于推力球轴承于推力球轴承8000型，装配调整简型，装配调整简单，精度稳定可靠。单，精度稳定可靠。与双列圆柱滚与双列圆柱滚子轴承相配套，用于承受轴向载荷。子轴承相配套，用于承受轴向载荷。 3.单列圆锥滚子轴承 普通单列圆锥滚子轴承（普通单列圆锥滚子轴承（70007000型），能同时承受径向和轴向载荷，承载能型），能同时承受径向和轴向载荷，承载能力和刚度较高，价格便宜，支承简单，间隙调整方便。可用于中速、中载、一力和刚度较高，价格便宜，支承简单，间隙调整方便。可用于中速、中载、一般精度的主轴组件。般精度的主轴组件。 4.双列圆锥滚子轴承 通双列圆锥滚子轴承（通双列圆锥滚子轴承（26971002697100型）能够同时承受径向载荷和双向轴向载型）能够同时承受径向载荷和双向轴向载荷，承载能力、刚度及抗振能力较高，适用于中速、径向载荷大，轴向载荷中荷，承载能力、刚度及抗振能力较高，适用于中速、径向载荷大，轴向载荷中等、一般精度的机床主轴组件。等、一般精度的机床主轴组件。 此外，角接触球轴承、单向推力球轴承、滚针轴承及滚锥轴承等，可根据此外，角接触球轴承、单向推力球轴承、滚针轴承及滚锥轴承等，可根据结构选取。结构选取。主轴滚动轴承可按下列原则选择：主轴滚动轴承可按下列原则选择：中等转速，较大载荷，要求刚度较高时，可中等转速，较大载荷，要求刚度较高时，可用线接触的轴承；用线接触的轴承；双列向心短圆柱滚子轴承允许的转速更高一双列向心短圆柱滚子轴承允许的转速更高一些，使用时最好配以些，使用时最好配以6060度角接触双向推动向心度角接触双向推动向心球轴承；球轴承； 高速时可用向心推力球轴承，载荷加大时，高速时可用向心推力球轴承，载荷加大时，可用两个以上的轴承以轴向力为主。要求精度可用两个以上的轴承以轴向力为主。要求精度不太高的主轴，可用单列向心球轴承，配推力不太高的主轴，可用单列向心球轴承，配推力轴承。轴承。 径向尺寸受到限制时，可用滚针轴承；径向尺寸受到限制时，可用滚针轴承； 主主轴轴轴轴承承常常用用轻轻系系列列、特特轻轻系系列列和和超超轻轻系系列列，以以特特轻轻系系列列为为主主，轴轴承承越越“轻轻”滚滚动动体体的的直直径径越越小小，但但滚滚动动体体的的数数量量越越多多，虽虽然然基基本本额额定定动动静静载载荷荷递递减减，但但刚刚度度变变化化却却不不大大，主主轴轴轴轴承承的的实实际际载载荷荷，相相对对于于其其基基本本额额定定载载荷荷，是是较较低低的的。承承载载能能力力通通常常都都有有富富余。余。( P183)( P183) 三、主轴滚动轴承的精度三、主轴滚动轴承的精度 主轴轴承精度应采用主轴轴承精度应采用P2 P2 、P4 P4 、P5P5级，级，前后轴承的精度对主轴旋转精度的影响是不前后轴承的精度对主轴旋转精度的影响是不同的。同的。 由于轴承的工作精度主要决定于旋转精由于轴承的工作精度主要决定于旋转精度，壳体孔和主轴径是根据一定的间隙和过度，壳体孔和主轴径是根据一定的间隙和过盈要求配作的，因此，内外圈的尺寸精度即盈要求配作的，因此，内外圈的尺寸精度即使较低，也不影响工作，但可以降低成本使较低，也不影响工作，但可以降低成本前前轴轴承承的的精精度度对对主主轴轴精精度度影影响响大大一一些些，因此前轴承的精度应选高一些。因此前轴承的精度应选高一些。 轴轴承承的的精精度度不不仅仅影影响响主主轴轴组组件件的的回回转转精精度度，而而且且精精度度越越高高，各各滚滚动动体体受受力力越越均均匀匀，有有利利于于提提高高刚刚度度，提提高高抗抗振振性性、减减少少磨磨损损和和提高寿命。提高寿命。四、主轴滚动轴承的寿命四、主轴滚动轴承的寿命（1 1）表表层层疲疲劳劳发发生生点点蚀蚀 ：重重载载和和高高速速主主轴轴（2 2）因磨损降低精度）因磨损降低精度 当当轴轴承承精精度度因因磨磨损损而而降降低低时时，我我们们认认为为它它失失效效。 决决定定主主轴轴滚滚动动轴轴承承寿寿命命的的是是精精度度，失失效效原因是磨损。原因是磨损。 什什么么是是极极限限转转速速？广广义义上上讲讲，普普通通精精度度级级轴轴承承，在在轻轻负负荷荷下下运运转转，达达到到规规定定稳稳定定温温度度时时的的转转速。速。五、滚动轴承的刚度五、滚动轴承的刚度 孔径增大会削弱主轴刚度，主轴端部的刚孔径增大会削弱主轴刚度，主轴端部的刚度与截面惯性矩成正比。度与截面惯性矩成正比。 当当d d/ /D D0 00.50.5时，时，K Kd d/K0.94/K0.94，空心主轴的空心主轴的刚度降低较小。刚度降低较小。 当当d d/ /D D0 0=0.7=0.7时，时，K Kd d/K =0.76/K =0.76，空心主轴的刚空心主轴的刚度降低了度降低了2424。 一般应取一般应取d d/ /D D0 00.70.7。第三节第三节 主轴主轴一、主轴构造一、主轴构造 主轴的结构主要决定于主轴上所安装的刀具、主轴的结构主要决定于主轴上所安装的刀具、夹具、传动件、轴承和密封装置等的类型、数目、夹具、传动件、轴承和密封装置等的类型、数目、位置和安装定位方法。位置和安装定位方法。 为了满足刚度要求和能得到足够的止推面以及为了满足刚度要求和能得到足够的止推面以及便于装配，常把主轴设计成阶梯轴，即轴径从前轴便于装配，常把主轴设计成阶梯轴，即轴径从前轴径起向后递减，主轴是实心还是空心的，主要取决径起向后递减，主轴是实心还是空心的，主要取决于机床类型。于机床类型。 主轴端部系指主轴前端，它的形状决定于主轴端部系指主轴前端，它的形状决定于机床的类型、安装夹具或刀具的形式。机床的类型、安装夹具或刀具的形式。 保证：夹具或刀具安装可靠，定位准确，保证：夹具或刀具安装可靠，定位准确，装卸方便和能传递一定的扭矩。装卸方便和能传递一定的扭矩。 由于夹具和刀具都已标准化，因此通用机由于夹具和刀具都已标准化，因此通用机床主轴端的形状和尺寸也已标准化。设计时具体床主轴端的形状和尺寸也已标准化。设计时具体尺寸可参考机床制造标准，中孔对主轴刚度是有尺寸可参考机床制造标准，中孔对主轴刚度是有影响的。影响的。J空空=1/64 (D4平平-d4)J实实=1/64 D4平平J空空/J实实=1-(d/D平平)4当当d/D0.5时时 J空空/J实实0.9 对刚度影响不大对刚度影响不大;当当d/Dd/D0.70.7时，则影响大时，则影响大. . 为为了了不不致致使使主主轴轴的的刚刚度度受受太太大大的的影影响响，孔孔径径不不应应超超过过外外径径70%70%。如如超超，惯惯性性矩矩将将下下降降24%24%。这这里里的的刚刚度度包包括括抗抗弯弯和和抗抗扭扭刚刚度度，要要说说明明的的是是加加大大孔孔径径的车床主轴不受此限，因这时的车床主轴不受此限，因这时D D也加大了。也加大了。二、材料和热处理二、材料和热处理 主主轴轴材材料料主主要要根根据据载载荷荷特特点点、耐耐磨磨性性和和热热处理、变形大小等因素决定。处理、变形大小等因素决定。 因因为为：主主轴轴的的载载荷荷相相对对来来说说不不大大，引引起起的的应应力力通通常常小小于于钢钢的的强强度度极极限限，因因此此强强度度不不是是选选材材的的依据。依据。 主轴的刚度与材料的弹性模量主轴的刚度与材料的弹性模量E E值有关，钢值有关，钢的的E E值较大，所以主轴材料首选钢。值较大，所以主轴材料首选钢。值的注意的值的注意的是是：钢的弹性模量：钢的弹性模量E E的数值与钢的种类和热处理的数值与钢的种类和热处理方式无关，即无论是普通钢还是合金钢，其弹性方式无关，即无论是普通钢还是合金钢，其弹性模量模量E E基本相同，因此在选择钢材时首先选用价基本相同，因此在选择钢材时首先选用价格便宜的中碳钢（格便宜的中碳钢（45#45#），只有在载荷特别重和），只有在载荷特别重和有较大冲击时，或者精密机床主轴需要减少热处有较大冲击时，或者精密机床主轴需要减少热处理变形时，或者轴向移动的主轴需要保证其耐磨理变形时，或者轴向移动的主轴需要保证其耐磨性时，才考虑用合金钢性时，才考虑用合金钢。目目前前，由由于于球球墨墨铸铸铁铁具具有有高高强强度度、耐耐磨磨、吸吸振振、工工艺艺性性好好，成成本本低低以以及及简简化化主主轴轴深深孔孔加加工工等等优优点点，开开始始应应用用于于主主轴轴上上，如如有有些些国国产产铣铣床床的的主主轴轴材材料料已已改用球墨铸铁。改用球墨铸铁。 当当主主轴轴轴轴承承采采用用滚滚动动轴轴承承时时，轴轴径径可可不不淬淬硬硬，但但为为了了提提高高接接触触刚刚度度，防防止止敲敲碰碰损损伤伤轴轴径径的的配配合合表表面面，不不少少45#45#（C6150C6150，X62WX62W，C6140C6140）等等轴轴径径仍仍用用高频淬火（高频淬火（HRC48-54HRC48-54）。）。 当采用滑动轴承时，为了减少磨损，轴当采用滑动轴承时，为了减少磨损，轴径必须有很高的硬度。径必须有很高的硬度。45#45#的主轴通常在滑的主轴通常在滑动轴径处进行高频淬火。对大直径（动轴径处进行高频淬火。对大直径（350-350-400400）可用火焰淬火来提高其表面硬度。）可用火焰淬火来提高其表面硬度。对受较大冲击的主轴可用对受较大冲击的主轴可用15#15#钢或钢或30#30#钢，并钢，并在滑动轴颈表面渗碳，淬火及回火。在滑动轴颈表面渗碳，淬火及回火。10.4.3 10.4.3 主轴的技术要求（主轴的技术要求（P189P189）第四节第四节 主轴组件主轴组件一、车、镗、铣、加工中心类机床主轴组件一、车、镗、铣、加工中心类机床主轴组件角接触球轴承主轴组件双列圆柱滚子轴承主轴组件主轴单元圆锥滚子轴承主轴组件自动换刀自动镗铣床主轴组件主轴组件的典型结构主轴组件的典型结构角接触球轴承主轴组件主轴最高转速为5000rmin，前支承类型及预紧，后轴承类型及预紧等。主轴组件的典型结构主轴组件的典型结构双列圆柱滚子轴承主轴组件-1CA6140型车床主轴组件改进后的结构，注意前后支承类型及结构。主轴组件的典型结构主轴组件的典型结构双列圆柱滚子轴承主轴组件-2书10-8，注意前后支承类型及结构。圆锥滚子轴承主轴组件书10-9，注意前后支承类型及结构。主轴单元书10-10，注意前后支承类型及结构。主轴组件的典型结构主轴组件的典型结构GAMET型圆锥滚子主轴组件主轴组件的典型结构主轴组件的典型结构自动换刀数控镗铣床主轴组件主轴组件的典型结构主轴组件的典型结构总结一般采用滚动轴承1、要求刚度较高速度不是很高时，常选用三支承结构或者是采用线接触滚动轴承。2、要求速度较高刚度不是很高时，常选用两支承结构或者是采用点接触滚动轴承。3、应用三支承结构时要尤其注意壳体孔的加工工艺和轴承的预紧问题。（三个可行）主轴组件的典型结构主轴组件的典型结构二、磨床类主轴组件二、磨床类主轴组件见图10-111、这种主轴组件是一个独立的单元，由专门工厂制造2、主轴的转动由电动机(P13kW)经平带输入主轴左端平带轮，主轴的右端装砂轮杆。主轴两端载荷都较大，故前后支承都配置两个同向角接触球轴承。若载荷较小时，两端支承各装一个轴承，由于磨削时轴向载荷为左右对称而且又不大，故轴承采用背靠背组配也是对称方式，其接触角=15 主轴组件的典型结构主轴组件的典型结构三、钻床类主轴组件三、钻床类主轴组件特点：旋转的同时有轴向进给1、主轴1的旋转主运动由其尾部的花键传入，主轴由轴承3和8支承在套筒5内旋转；2、转动齿轮6，使套筒(右侧面为齿条)连同主轴作轴向进给运动；3、力的承担和轴承的选择。第五节第五节 提高主轴组件性能的一些措施提高主轴组件性能的一些措施一一. . 提高精度提高精度: :采用选配法采用选配法二二. . 控制温升、提高转速、减少热变形控制温升、提高转速、减少热变形三三. . 改善动态特性改善动态特性使主轴组件的固有频率避开激振频率使主轴组件的固有频率避开激振频率加大前支承的的阻尼加大前支承的的阻尼采用三支承采用三支承采用消振装置采用消振装置 第六节 主轴的滑动轴承 机床主轴组件采用的滑动轴承，根据其流体介质的不同，可分为液体滑动机床主轴组件采用的滑动轴承，根据其流体介质的不同，可分为液体滑动轴承和气体滑动轴承。液体滑动轴承按其油膜压力的形成方式，又可分为液体轴承和气体滑动轴承。液体滑动轴承按其油膜压力的形成方式，又可分为液体动压滑动轴承和液体静压滑动轴承。动压滑动轴承和液体静压滑动轴承。一、主轴液体动压滑动轴承一、主轴液体动压滑动轴承 机床主轴动压轴承与一般动压轴承不尽相同，对主轴的旋转精度和油膜刚机床主轴动压轴承与一般动压轴承不尽相同，对主轴的旋转精度和油膜刚度有着更高的要求。度有着更高的要求。 1.几种常用的主轴多油楔滑动轴承 1）成形多油楔轴承 这种成形多油楔轴承的油囊加工比较困难，但轴承工作时的尺寸精度、接这种成形多油楔轴承的油囊加工比较困难，但轴承工作时的尺寸精度、接触状况及油楔参数等较为稳定；拆装后的变化小，维修较方便，因此可用于高触状况及油楔参数等较为稳定；拆装后的变化小，维修较方便，因此可用于高精度磨床。精度磨床。 对于动压滑动轴承，入口间隙对于动压滑动轴承，入口间隙h h1 1与出口间隙与出口间隙h h2 2所形成的油楔角大小，对其承所形成的油楔角大小，对其承载能力有很大影响。根据最佳间隙比可得入口间隙为载能力有很大影响。根据最佳间隙比可得入口间隙为h h1 1=2.2=2.2h h2 2=0.033mm=0.033mm。油囊最油囊最有利深度有利深度h h= =h h1 1/ /2=0.018mm2=0.018mm。 2）活动多油楔轴承 这种轴承是由三个或五个瓦块所组成这种轴承是由三个或五个瓦块所组成。如图示三瓦式活动多油楔轴承，三个短。如图示三瓦式活动多油楔轴承，三个短瓦瓦4 4各由一个球头螺钉所支承。各由一个球头螺钉所支承。 优点：结构简单、制造和维修方便，轴瓦与箱体孔不接触，故对箱体孔加优点：结构简单、制造和维修方便，轴瓦与箱体孔不接触，故对箱体孔加工无特殊要求工无特殊要求。 缺点：轴瓦仅靠螺钉的球形头支承，虽然要求其接触面不少于缺点：轴瓦仅靠螺钉的球形头支承，虽然要求其接触面不少于8080（配对（配对研磨），但接触刚度仍比油膜刚度低得多，故使轴承的综合刚度下降。研磨），但接触刚度仍比油膜刚度低得多，故使轴承的综合刚度下降。 这种轴承广泛应用于各种外圆磨床和卧轴平面磨床上。这种轴承广泛应用于各种外圆磨床和卧轴平面磨床上。二、主轴液体静压滑动轴承二、主轴液体静压滑动轴承 是利用轴承各个油腔中的静压力和节流器的调压作用，而把轴颈推向轴承是利用轴承各个油腔中的静压力和节流器的调压作用，而把轴颈推向轴承中央位置的。中央位置的。 在静压轴承常用的定压供油系统（向各个油腔的供油压在静压轴承常用的定压供油系统（向各个油腔的供油压p ps s为一定）中，每为一定）中，每个油腔之前必须串联一个起调压作用的节流器，否则轴承就会失去承载能力。个油腔之前必须串联一个起调压作用的节流器，否则轴承就会失去承载能力。其调压作用是指当主轴受载偏移后，能使轴承在载荷方向上的两个油腔产生压其调压作用是指当主轴受载偏移后，能使轴承在载荷方向上的两个油腔产生压力差以支承载荷，从而使静压轴承在液体摩擦状态下具有承载能力。力差以支承载荷，从而使静压轴承在液体摩擦状态下具有承载能力。第七节第七节 主轴组件的验算主轴组件的验算 设计和计算可按下列步骤进行设计和计算可按下列步骤进行: :（1 1）根据统计资料，初选主轴直径）根据统计资料，初选主轴直径 （2 2）选择主轴的跨距）选择主轴的跨距（3 3）根据构造要求，对数据进行修正）根据构造要求，对数据进行修正（4 4）验算）验算（5 5）根据验算结果，对设计进行修改）根据验算结果，对设计进行修改一、主轴直径的初选一、主轴直径的初选 车床和铣床车床和铣床 : :d d2 2( (后轴承直径）后轴承直径）=(0.7-0.9)d=(0.7-0.9)d1 1( (前轴承直径）前轴承直径） 磨床磨床主轴常为前、后轴径相等，中段较粗。主轴常为前、后轴径相等，中段较粗。前轴径根据功率选取（表前轴径根据功率选取（表10-610-6）（P206P206）二、二、主轴悬伸量主轴悬伸量a a的确定：的确定： 缩缩短短悬悬伸伸量量，可可以以明明显显提提高高主主轴轴组组件件的的刚刚度度和和抗抗振振性性。因因此此，设设计计时时应应努努力力缩缩短短悬悬伸量。伸量。三、三、主轴最佳跨距的选择主轴最佳跨距的选择1. 1. 假设轴承为刚性支承，主轴为弹性体假设轴承为刚性支承，主轴为弹性体2. 2. 假设主轴为刚体，支承为弹性体假设主轴为刚体，支承为弹性体四、四、 主轴组件的验算主轴组件的验算 对一般机床主轴，主要进行刚度验算。对一般机床主轴，主要进行刚度验算。通常，如果能满足刚度要求，也就能够满足通常，如果能满足刚度要求，也就能够满足强度要求。只有对粗加工、重载荷的主轴，强度要求。只有对粗加工、重载荷的主轴，才需进行强度验算。才需进行强度验算。主轴组件刚度的校核：主轴组件刚度的校核：（1 1） 根据静态弹性变形对加工精度的影响根据静态弹性变形对加工精度的影响（2 2） 推荐值推荐值（3 3） 根据不出现切削自激振动来确定主轴根据不出现切削自激振动来确定主轴 组件的刚度组件的刚度第八节第八节 润滑与密封润滑与密封润滑的作用和润滑剂的选择原则润滑的作用和润滑剂的选择原则作用作用: : 减少摩擦、降低温升和防止腐蚀减少摩擦、降低温升和防止腐蚀润滑不良润滑不良轴承温升剧增，加速轴承的磨轴承温升剧增，加速轴承的磨损损，影响影响主轴组件的正常工作主轴组件的正常工作润滑剂润滑剂的选用和润滑方式决定于轴承的类型、速度和的选用和润滑方式决定于轴承的类型、速度和工作负荷工作负荷润滑与密封润滑与密封针对滚动轴承有：针对滚动轴承有：滚动轴承滚动轴承润滑脂润滑脂或或润滑油润滑油润滑润滑速度较低时速度较低时，温升较低温升较低脂润滑脂润滑速度较高时速度较高时油润滑油润滑按轴承的按轴承的速度因数速度因数ndmndm选择选择ndmndm较低时较低时脂润滑脂润滑ndmndm较高时较高时油润滑油润滑润滑与密封润滑与密封脂润滑：脂润滑：优优点点：润润滑滑脂脂的的粘粘度度大大，不不易易流流失失，不不需需要要经经常更换，密封简单常更换，密封简单缺缺点点：摩摩擦擦阻阻力力大大，机机械械效效率率低低，流流动动性性差差，导热系数小导热系数小适适用用于于ndmndm值值较较低低的的场场合合，特特别别适适用用于于立立式式或或套筒式主轴组件，可防止漏油套筒式主轴组件，可防止漏油常用的油脂有：理基润滑脂常用的油脂有：理基润滑脂 精精 密密 主主 轴轴润滑脂润滑脂润滑与密封润滑与密封润滑油：润滑油：主轴轴承速度较高时，宜采用润滑油主轴轴承速度较高时，宜采用润滑油优点：摩擦阻力小，冷却效果好，具有冲洗作用优点：摩擦阻力小，冷却效果好，具有冲洗作用为为了了保保证证滚滚动动体体与与滚滚道道接接触触面面上上有有足足够够压压强强的的油油膜膜，应应使使润润滑滑油油在在轴轴承承工工作作温温度度下下的的粘粘度度为为（12122323）1010- -6 6m m2 2/s/s润滑方式：飞溅、滴油、循环、油雾和喷射等润滑方式：飞溅、滴油、循环、油雾和喷射等主要根据轴承的速度因素主要根据轴承的速度因素ndndm m值选择，值选择，可参考表可参考表润滑与密封润滑与密封润滑与密封润滑与密封1 1）飞溅润滑：）飞溅润滑：利用齿轮或专门叶片等的旋转，使润滑油飞溅利用齿轮或专门叶片等的旋转，使润滑油飞溅一一般般溅溅油油齿齿轮轮浸浸入入油油中中高高度度为为1/21/2齿齿高高至至齿齿高高的的2 23 3倍倍，圆圆周周速速度度为为3 36 6m ms s，以以免免引引起起润润滑滑不不充充分分或或过过大大的的空载损失空载损失油油的的粘粘度度一一般般在在5050C C时时为为（20203030）1010-6-6m m2 2/s/s。常常用用N46N46或或N68N68机械油机械油适用于要求不高的机床上适用于要求不高的机床上润滑与密封润滑与密封2 2）滴油润滑：）滴油润滑：采用滴油器或绒线间断地供给少量润滑油采用滴油器或绒线间断地供给少量润滑油应应通通过过试试验验找找出出温温度度最最低低的的滴滴油油量量，一一般般每每小小时供油时供油1 1100100g g适用于需油量不大的场合适用于需油量不大的场合常用常用N46N46或或N68N68机械油机械油润滑与密封润滑与密封3 3）循环润滑：）循环润滑：用专门油泵经油管供油进行强制循环润滑用专门油泵经油管供油进行强制循环润滑同同时时具具有有润润滑滑和和冷冷却却作作用用；油油容容易易过过滤滤，清清洁洁度度较较好好，能能保保证证充充分分而而均均匀匀地地输输出出润润滑滑油油，是是一种比较完善的润滑方法一种比较完善的润滑方法适用于高速重载主轴组件适用于高速重载主轴组件角接触轴承有泵油效应，油从小口进入角接触轴承有泵油效应，油从小口进入 常用常用N46N46或或N68N68机械油机械油润滑与密封润滑与密封4 4）油雾润滑：）油雾润滑：利利用用压压缩缩空空气气，通通过过专专门门的的雾雾化化系系统统形形成成含含少少量量油的油雾油的油雾喷入轴承，起到润滑和冷却作用喷入轴承，起到润滑和冷却作用没有油的搅拌损失，油的温升小没有油的搅拌损失，油的温升小以空气气流作为冷却剂，冷却效果好以空气气流作为冷却剂，冷却效果好需要需要专门设备专门设备，价格较高，用于高速主轴，价格较高，用于高速主轴油的粘度一般在油的粘度一般在4040C C时为（时为（18183737）1010-6-6m m2 2/s/s润滑与密封润滑与密封5 5）喷射润滑：）喷射润滑：轴轴承承周周围围安安装装3 34 4个个喷喷嘴嘴，将将压压力力为为 0.40.4MPaMPa的的油油注注射到保持架与轴承圈空隙中射到保持架与轴承圈空隙中周期性供油周期性供油特别适用于转速极高的主轴特别适用于转速极高的主轴设备复杂，价格更高设备复杂，价格更高油的粘度一般在油的粘度一般在4040C C时为时为(8(815)1015)10-6-6m m2 2/s/s润滑与密封润滑与密封主轴组件的密封：主轴组件的密封：作用作用: : 1.1.防防止止灰灰尘尘、屑屑未未和和切切削削液液等等进进入入轴轴承承，以以减减少少腐腐蚀蚀和磨损；和磨损； 2. 2.防止润滑油外漏，保护环境，避免污染防止润滑油外漏，保护环境，避免污染润滑与密封润滑与密封主轴组件的密封：主轴组件的密封：分类分类: : 分接触式密封和非接触式密封两类。分接触式密封和非接触式密封两类。接触式接触式: : 有摩擦和磨损，发热严重，用于低速主轴。有摩擦和磨损，发热严重，用于低速主轴。非接触式非接触式: : 迷宫式和隙缝式，发热很小，应用广泛。迷宫式和隙缝式，发热很小，应用广泛。为为保保证证密密封封作作用用，旋旋转转部部分分与与固固定定部部分分之之间间的的径径向向间间隙应小于隙应小于0.20.20.30.3mmmm，还要有回孔油，以防漏油。还要有回孔油，以防漏油。润滑与密封润滑与密封对于脂润滑的密封：对于脂润滑的密封：脂润滑，密封主要是防止外界异物进入脂润滑，密封主要是防止外界异物进入采用间隙式或迷宫式密封装置采用间隙式或迷宫式密封装置油油沟沟式式在在盖盖的的内内腔腔中中车车出出梯梯形形或或半半圆圆形形截截面面的的环环形油槽，并填满润滑脂形油槽，并填满润滑脂。润滑与密封润滑与密封对于脂润滑的密封：对于脂润滑的密封： 迷宫式密封，是在组件的转动和固定部分之间做成复迷宫式密封，是在组件的转动和固定部分之间做成复杂而曲折的通道，间隙不超过杂而曲折的通道，间隙不超过0.20.20.30.3mm mm ，并填满润并填满润滑脂。滑脂。润滑与密封润滑与密封对于油润滑的密封：对于油润滑的密封：对对于于用用油油润润滑滑的的主主轴轴，润润滑滑油油的的防防漏漏，主主要要靠靠疏疏导导，可采用图示的可采用图示的油沟式油沟式和和挡油圈式挡油圈式密封装置。密封装置。用轴上的油沟用轴上的油沟润滑与密封润滑与密封对于油润滑的密封：对于油润滑的密封：用衬套上的油沟防止油液外漏用衬套上的油沟防止油液外漏在旋转时流入油沟的油液被离心力甩到端盖的空腔在旋转时流入油沟的油液被离心力甩到端盖的空腔1 1中，中，再通过端盖下面的小孔再通过端盖下面的小孔2 2流回到轴承中流回到轴承中锯齿的方向逆着油流方向锯齿的方向逆着油流方向润滑与密封润滑与密封对于油润滑的密封：对于油润滑的密封：泵油效应泵油效应小口进大口出小口进大口出具体结构见书具体结构见书润滑与密封润滑与密封例子：例子：X61X61型卧式铣床主轴的前端，型卧式铣床主轴的前端，采用挡油圈式密封采用挡油圈式密封挡油圈挡油圈1 1用来挡油和甩油，用来挡油和甩油，毛毡圈毛毡圈2 2用来防止灰尘、用来防止灰尘、屑末等进入屑末等进入