数控机床是现代国家工业之本，相比德美日等发达国家，我国的数控装备及数控技术仍处于追随期，仍有很大的改进空间。基于现实的发展需求，选择了本次设计的课题。本课题要求完成对优化设计。需要满足以下要求：

    ①．主轴部件应有足够的弯曲刚度、回转精度及耐磨性；

    ②．主轴部件温升不超过40°；

③.主轴轴承径向过盈量不超过2um

2 文献综述

3 方案论证

3.1优化设计方案

3.1.1有限元建模与简化

    在建立三维模型时,将一些小的倒角、键槽等省略去，节省计算资源。简化的模型对整个系统计算的影响并不大,计算精度同样能得到保证,所以可以采用简化处理的方法。如果后续需要对主轴系统的局部进行应力、应变等的分析,可以再建立细节的模型,在局部 细化网格,针对性进行分析。这里由于只考虑整个主轴系统,就采用简化模型进行计 算,完全可以满足精度要求。

对现代的数控车床而言 ,由于广泛采用可无级变速的主轴电机 ,使主轴的结构大大简化 。EX-106数控车床的主轴常采用两支承的结构。车削力中主切削力最大,其余2个相比之下影响较小,可以忽略不计,以建立较为准确的计算模型,且以不影响结构有限元分析结果可靠性的要求为基本简化原则建立力学模型。主要考虑法向力和切向力,由此得到简化后的力学模型。

图8.EX－106数控车床主轴结构简图

3.1轴承配置方案

3.1.1常用轴承类型

    （1）圆锥孔双列圆柱滚子轴承

这种轴承具有径向尺寸较小、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。  

（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，允许转速高，温升较低，抗振性高于推力球轴承8000型，装配调整简单，精度稳定可靠。与双列圆柱滚子轴承相配套，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（7000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（2697100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，可根据结构选取。   

3.4.2主轴滚动轴承配置

轴承配置是根据机床用途、主轴的工作条件（载荷大小及方向、转速等）以及所要求的工作性能来确定的。

（1）径向轴承配置

两支承或三支承主轴组件，在每个支承处都要有径向轴承。前支承的径向轴承对主轴组件的性能影响重大，故首先应选定前支承的径向轴承。其他支承的径向轴承，一般因载荷较小且对于主轴组件性能的影响较小，可选用较前轴承刚度、抗振性及精度略低的轴承匹配使用。但需注意的是，匹配使用的轴承都必须适应主轴转速的要求。 

（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。包括前端定位、后端定位、 两端定位。