2)推力轴承配置

机床主轴一般承受两个方向的轴向载荷,需要两个相应的推力(止推)轴承匹配使用。推力轴承的布置方式或称主轴组件的轴向定位方式,共有三种: 

    (1)前端定位

前端定位结构其特点:

    ①主轴受热变形,向后伸长(热位移),不影响主轴前端的轴向精度。 

    ②主轴切削力受压段短,纵向稳定性好。

    ③前支承的角刚度高,角阻尼大,因此主轴组件的刚度高和抗振性好。 

    ④前支承的结构较复杂,温升较高。

适用范围:对轴向精度和刚度要求较高的高速、精密机床主轴(如精密车床、镗床、坐标镗床等)及对抗振性要求较高的普通机床主轴(如卧式车床、多刀车床、铣床等)。

   (2)后端定位 

图3.后端定位

后端定位结构其特点:

    ①前支承的结构简单、温升较小;

②主轴受热向前伸长,影响主轴的轴向精度;

③刚度及抗振性较差。 

适用范围:不宜用于精密、抗振性要求高的机床,可用于要求不高的中速、普通精度机床的主轴(卧式车床、多刀车床、立式铣床等)。 

    (3)两端定位

图4.两端定位

    两端定位结构其特点:

①支承结构简单,间隙调整方便;

②主轴受热伸长会改变轴承间隙,影响轴承的旋转精度及寿命;

③刚度和抗振性较差。

适用范围:轴向间隙变化不影响正常工作的机床主轴,如钻床。

          支距短的机床主轴,如组合机床。

          有自动补偿轴向间隙装置的机床主轴。

3)同一支承中具有两个(或更多)同时承受径向、轴向载荷的角接触轴承时,其布置方式有三种如图所示。

    (1)背向(背靠背)布置

图5.背向布置

    两个轴承外圈的宽边相对,可提高主轴组件的刚度。 

    (2)面向(面对面)布置 

图6面向布置

    两个轴承外圈的窄边相对,因两轴承产生的反力矩很小,故主轴刚度提高不大。

    (3)串联布置 

图7.串联布置

两个(或更多)轴承外圈的宽窄边方向相同,可承受较大的轴向载荷。 

    4)三支承中紧支承布置 

采用三支承结构时,一般不应把三个支承处的轴承同时预紧,否则因箱体孔及有关零件的制造误差,会造成无法装配或者影响正常运转。对于一般精度机床的三支承主轴,应选用前、中支承为紧支承,后支承为松支承,这时的后支承主要起平稳定心作用。 

2.4结构优化设计  

1ANSYS软件

    ANSYS程序是美国ANSYS公司研制的大型有限元分析FEA软件。自1970年 John Swanson博士洞察到计算机模拟工程应该商品化创建了ANSYS公司以来,ANSYS程序已发展成为全球范围一个多用途的设计分析软件。ANSYS程序是一个功能强大的设计分析及优化软件,包容结构、热、流体、电磁、声学于一体。

在众多可的通用和专用的有限元软件中,ANSYS是最为通用的商用有限元软件之一。ANSYS软件从70年代诞生至今,经过了多年的发展,已经成为能够紧跟计算机软、硬件发展的最新水平、功能丰富、用户界面友好、前后处理和图形功能完备、使用高效的有限元软件系统、它拥有丰富和完善的单元库、材料模型库和求解器,保证了它能够高效地求解各类结构静力、动力、振动、线性和非线性问题等。

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