际的旋转轴线。当主轴以工作转速旋转时，主轴回转轴线在空间的漂移量即为运动精度。主轴组件的旋转精度取决于部件中各主要件如主轴轴承及支承座孔等的制造精度和装配调整精度运动精度还取决于主轴的转速轴承的性能和润滑以及主轴部件的动态特性。各类通用机床主轴部件的旋转精度已在机床精度标准中作了规定，专用机床主轴部件的旋转精度则根据工件精度要求确定。图主轴的旋转误差刚度主轴组件的刚度是指其在承受外载荷时抵抗变形的能力，如图所示，即单位为，刚度的倒数称为柔度。主轴组件的刚度，是主轴轴承和支承座的刚度的综合反映，它直接影响主轴组件的旋转精度。显然，主轴组件的刚度越高，主轴受力后的变形就越小，如若刚度不足，在加工精度方面，主轴前端弹性变形直接影响着工件的精度在传动质量方面，主轴的弯曲变形将恶化传动齿轮的啮合状况，并使轴承产生侧边压力，从而使这些零件的磨损加剧，寿命缩短在工件平稳性方面，将使主轴在变化的切削力和传动力等作用下，产生过大的受迫振动，并容易引起切削自激振动，降低了工件的平稳性。图主轴组件静刚度主轴组件的刚度是综合刚度，影响主轴组件刚度的因素很多，主要有主轴的结构尺寸轴承的类型及其配置型式轴承的间隙大小传动件的布置方式主轴组件的制造与装配质量等。抗振性主轴组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。在切削过程中，主轴组件不仅受静载荷的作用，同时也受冲击载荷和交变载荷的作用，使主轴产生振动。如果主轴组件的抗振性差，工作时容易产生振动，从而影响工件的表面质量，降低刀具的耐用度和主轴轴承的寿命，还会产生噪声影响工作环境。随着机床向高精度高效率方向发展，对抗振性要求越来越高。评价主轴组件的抗振性，主要考虑其抵抗受迫振动和自激振动能力的大小。温升和热变形主轴组件工作时因各种相对运动处的摩擦和搅油等而发热，产生了温升，温升使主轴组件的形状和位置发生畸变，称为热变形。热变形应以主轴组件运转定时间后各部分位置的变化来度量。主轴组件温升和热变形，使机床各部件间相对位置精度遭到破坏，影响工件加工精度，高精度机床尤为严重热变形造成主轴弯曲，使传动齿轮和轴承的工作状态变坏热变形还使主轴和轴承，轴承与支承座之间已调整好的间隙和配合发生变化，影响轴承正常工作，间隙过小将加速齿轮和轴承等零件的磨损，严重时甚至会发生轴承抱轴现象。影响主轴组件温升热变形的主要因素有轴承的类型和布置方式，轴承间隙及预紧力的大小，润滑方式和散热条件等。耐磨性主轴组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。因此，主轴组件各个滑动表面，包括主轴端部定位面锥孔，与滑动轴承配合的轴颈表面，移动式主轴套筒外圆表面等，都必须具有很高的硬度，以保证其耐磨性。为了提高主轴组件的耐磨性，应该正确地选用主轴和滑动轴承的材料及热处理方法润滑方式，合理调整轴承间隙，良好的润滑和可靠的密封。.主轴组件的布局主轴组件的设计，必须保证满足上述的基本要求，从而从全局出发，考虑主轴组件的布局。机床主轴有前后两个支承和前中后三个支承两种，以前者较多见。两支承主轴轴承的配置型式，包括主轴轴承的选型组合以及布置，主要根据对所设计主轴组件在转速承载能力刚度以及精度等方面的要求，并考虑轴承的供应经济性等具体情况，加以确定。在选择时，具体有以下要求适应刚度和承载能力的要求主轴轴承选型应满足所要求的刚度和承载能力。径向载荷较大时，可选用滚子轴承较小时，可选用球轴承。双列滚动轴承的径向刚度和承载能力，比单列的大。同支承中采用多个轴承的支承刚度和承载能力，比采用单个轴承大。般来说，前支承的刚度，应比后支承的大。因为前支承刚度对主轴组件刚度的影响要比后支承的大。表所示为滚动轴承和滑动轴承的比较。表滚动轴承和滑动轴承的比较基本要求滚动轴承滑动轴承动压轴承静压轴承旋转精度精度般或较差。可在无隙或预加载荷下工作。精度也可以很高，但制造困难单油楔轴承般，多油楔轴承较高可以很高刚度仅与轴承型号有关，与转速载荷无关，预紧后可提高些随转速和载荷升高而增大与节流形式有关，与载荷转速无关承载能力般为恒定值，高速时受材料疲劳强度限制随转速增加而增加，高速时受温升限制与油腔相对压差有关，不计动压效应时与速度无关抗振性能不好，阻尼系数.较好，阻尼系数.很好，阻尼系数.速度性能高速受疲劳强度和离心力限制，低中速性能较好中高速性能较好。低速时形不成油漠，无承载能力适应于各种转速摩擦功耗般较小，润滑调整不当时则较大较小本身功耗小，但有相当大的泵功耗噪声较大无噪声本身无噪声，泵有噪声寿命受疲劳强度限制在不频繁启动时，寿命较长本身寿命无限，但供油系统的寿命有限适应转速要求由于结构和制造方面的原因，不同型号和规格的轴承所允许的最高转速是不同的。轴承的规格越大，精度等级越低，允许的最高转速越低。在承受径向载荷的轴承当中，圆柱滚子轴承的极限转速，比圆锥滚子轴承的高。在承受轴向载荷的轴承当中，向心推力轴承的极限转速最高推力球轴承的次之圆锥滚子轴承的最低，但承载能力与上述次序相反。因此，应综合考虑转速和承载能力两方面要求来选择轴承型式。适应精度的要求起止推作用的轴承的布置有三种方式前端定位止推轴承集中布置在前支承后端定位集中布置在后支承两端定位分别布置在前后支承。采用前端定位时，主轴受热变形向后延伸，不影响轴向定位精度，但前支承结构复杂，调整轴承间隙较不便，前支承处发热量较大后端定位的特点与前述的相反两端定位时，主轴受热伸长后，轴承轴向间隙的改变较大，若止推轴承布置在径向轴承内侧，主轴可能因热膨胀而弯曲。适应结构的要求当要求主轴组件在性能上有较高的刚度和定的承载能力，而在结构上径向尺寸要紧凑时，则可在个支承尤其是前支承中配置两个或两个以上的轴承。对于轴间距很小的多主轴机床，由于结构限制，宜采用滚针轴承来承受径向载荷，用推力球轴承来承受轴向载荷，并使两轴承错开排列。适应经济性要求确定主轴轴承配置型式，除应考虑满足性能和结构方面要求外，还应作经济性分析，使经济效果好。在中速和大载荷情况下，采用圆锥滚子轴承要比采用向心轴承和推力轴承组合配置型式成本低，因为前者节省了两个轴承，而且箱体工艺性较好。综合考虑以上因素，本设计的主轴采用前后支承的两支承主轴，前支承采用双列向心短圆柱滚子轴承和推力球轴承的组合，级精度后支承采用圆柱滚子轴承，级精度。其中前支承的双列圆柱滚子轴承，滚子直径小，数量多个，具有较高的刚度两列滚子交错布置，减少了刚度的变化量外圈无挡边，加工方便轴承内孔为锥孔，锥度为，轴向移动内圈使之径向变形，调整径向间隙和预紧黄铜实体保持架，利于轴承散热。前支承的总体特点是主轴静刚度好，回转精度高，温升小，径向间隙可以调整，易保持主轴精度，但由于前支承结构比较复杂，前后支承的温升不同，热变形较大，此外，装配调整比较麻烦。.主轴结构的初步拟定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位置和安装定位的方法，同时还要考虑主轴加工和装配的工艺性，般在机床主轴上装有较多的零件，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，即轴径从前轴颈起向后依次递减。主轴是空心的或者是实心的，主要取决于机床的类型。此次设计的主轴，也设计成阶梯形，同时，在满足刚度要求的前提下，设计成空心轴，以便通过刀具拉杆。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，并应保证夹具或刀具安装可靠定位准确，装卸方便和能传递定的扭矩。.主轴的材料与热处理主轴材料主要根据刚度载荷特点耐磨性和热处理变形大小等因素选择。主轴的刚度与材料的弹性模量值有关，钢的值较大.左右，所以，主轴材料首先考虑用钢料。钢的弹性模量的数值和钢的种类和热处理方式无关，即不论是普通钢或合金钢，其弹性模量基本相同。因此在选择钢料时应首先选用价格便宜的中碳钢如钢，只有在载荷特别重和有较大的冲击时，或者精密机床主轴需要减少热处理后的变形时，或者轴向移动的主轴需要保证其耐磨性时，才考虑选用合金钢。当主轴轴承采用滚动轴承时，轴颈可不淬硬，但为了提高接触刚度，防止敲碰损伤轴颈的配合表面，不少钢主轴轴颈仍进行高频淬火.有关钢主轴热处理情况如下表.所列表使用滚动轴承的钢主轴热处理等参数工作条件使用机床材料牌号热处理硬度常用代用轻中负载车钻铣磨床主轴调质轻中负载局部要求高硬度磨床的砂轮轴高频淬火轻中负载••车钻铣磨床的主轴淬火回火高频淬火此次设计的机床主轴，考虑到主轴材料的选择原则，选用价格便宜的中碳钢钢。查表中，因工作中承受轻中负荷，且要求局部高硬度，故热处理采用高频淬火，。.主轴的技术要求主轴的精度直接影响到主轴组件的旋转精度。主轴和轴承齿轮等零件相连接处的表面几何形状误差和表面粗糙度，关系到接触刚度，零件接触表面形状愈准确表面粗糙度愈低，则受力后的接触变形愈小，亦即接触刚度愈高。因此，对主轴设计必须提出定的技术要求。轴颈此次设计的主轴，应首先考虑轴颈。支承轴颈是主轴的工作基面工艺基面和测量基面。主轴工作时，以轴颈作为工作基面进行旋转运动加工主轴时，为了保证锥孔中心和轴颈中心同轴，般都以轴颈作为工艺基面来最后精磨锥孔在检查主轴精度时，以轴颈作为测量基面来检查各部分的同轴度和垂直度。采用滚动轴承时，轴颈的精度必须与轴承的精度相适应。轴颈的表面粗糙度和硬度，将影响其与滚动轴承的配合质量。对于普通精度级机床的主轴，其支承轴颈的尺寸精度为，轴颈的几何形状允差圆度圆柱度等通常应小于直径公差的。内锥孔内锥孔是安装刀具或顶尖的定位基面。在检验机床精度时，它是代表主轴中心线的基准，用来检查主轴与其他部件的相互位置精度，如主轴与导轨的平行度等。由于刀具和顶尖要经常装拆，故内锥孔必须耐磨。锥孔与轴承轴颈的同轴度，般以锥孔端部及其相距毫米处对轴颈的径向跳动表示其形状误差用标准检验锥着色检查的接触面积大小来检验，此乃综合指标还要求定的表面粗糙度和硬度等。.主轴直径的选择主轴直径对主轴组件刚度的影响很大，直径越大，主轴本身的变形和轴承变形引起的主轴前端位移越小，即主轴组件的刚度越高。但主轴前端轴颈直径越大，与之相配的轴承等零件的尺寸越大，要达到相同的公差则制造越困难，重量也增加。同时，加大直径还受到轴承所允许的极限转速的限制，甚至为机床结构所不允许。通常，主轴前轴颈直径可根据传递功率，并参考现有同类机床的主轴轴颈尺寸确定。查金属切削机床设计第页表中，几种常见的通用机床钢质主轴前轴颈的直径，可供参考，如下表所示已知主电机功率，机床类型是铣床，查上表中对应项，初取。主轴后轴颈直径和前轴颈直径的关系，可根据下列经验公式来定因此，有，取。表主轴前轴颈直径的选择机床机床功率千瓦车床铣床外圆磨床.主轴前后支承轴承的选择主轴前支承轴承的选择根据前述关于轴承的选择原则，查金属切削机床设计简明手册第页，选取主轴前支承的双列向心短圆柱滚子轴承型号为。其中，。具体结构参数如图所示图双列向心短圆柱滚子轴承结构参数及安装尺寸再查金属切削机床设计简明手册第页，选取主轴前支承的推力球轴承型号为。其中.。具体结构参数如图.所示图推力球轴承结构参数及安装尺寸主轴后支承轴承的选择查金属切削机床设计简明手册第页，选取主轴后支承的圆柱滚子轴承型号为。其中，.。具体结构参数如图所示图圆柱滚子轴承结构参数及安装尺寸.主轴前端悬伸量主轴前端悬伸量指的是主轴前支承支反力的作用点到主轴前端受力作用点之间的距离，它对主轴组件刚度的影响较大。悬伸量越小，主轴组件刚度越好。主轴前端悬伸量取决于主轴端部的结构形状及尺寸，般应按标准选取，有时为了提高主轴刚度或定心精度，也可不按标准取。