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。