数控车床主轴设计之主要参数的确定

    数控车床主轴的主要参数是指：主轴平均直径D（或主轴前轴颈直径D1）；主轴内孔直径d；主轴悬伸量a和主轴支承跨距l。这些参数直接影响主轴的工作性能，但为简化问题，主要是由静刚度条件来确定这些参数，即选择D、d、a、l使主轴获得最大静刚度，同时兼顾其它要求，如高速性、抗振性等。

（1）数控车床主轴前轴颈直径1D的确定

    数控车床主轴平均直径对主轴部件刚度影响较大。加大直径D1，可减少主轴本身弯曲变形引起的主轴轴端位移和轴承弹性变形引起的轴端位移，从而提高主轴部件刚度。但加大直径受到轴承dn值的限制，同时造成相配零件尺寸加大、制造困难、结构庞大和重量增加等，因此在满足刚度要求下应取较小值。按车床主电动机功率来确定，由资料可取D1=90mm。

（2）数控车床主轴内孔直径d的确定

    数控车床确定孔径的原则是，为减轻主轴重量，在满足对空心主轴孔颈要求和最小壁厚要求以及不削弱主轴刚度的要求下，应取较大值。对于数控机床，d1D=0.6-0.5，本课题中车床主轴尾端需要安装皮带轮，轴径较小，故取d1D=0.55dD，即d=54mm。

（3）数控车床主轴悬伸量a的确定

    数控车床主轴悬伸量a是指主轴前端面到支承径向反力作用中点的距离，它对主轴部件的刚度和抗振性影响很大。因此在满足结构要求的前提下尽可能取小值。减小a的常见措施有：
①尽量采用短锥法兰式主轴端部结构。
②推力轴承配置在前支承时，应安装在径向轴承的内侧而不是外侧。
③合理设计前支承的调整结构和密封装置形式。尽量采用主轴端部的法兰盘和轴肩等构成密封装置。
④采用向心推力轴承来代替向心轴承。成对安装的圆锥滚子轴承，应采取滚锥小端相对的形式；成对安装的向心推力轴承应采取背对背或面朝外的同方向排列形式。本课题中主轴前端的一对向心推力轴承正是采用这种安装形式。⑤改变轴端工夹具的结构形式来减小a值。

（4）数控车床支承跨距l的确定

     数控车床支承跨距l是指相邻两支承的支承反力作用点之间的距离。合理确定l是获得主轴部件最大静刚度的重要条件之一。当l=l0时，主轴部件具有最大刚度，l0即为主轴部件的最佳跨距。在具体设计时，往往由于结构上的限制而使l≠l0，这就造成主轴部件的刚度损失。合理跨距lnm=(0.75-1.5)l0,通常取l≈lnm＞l0。因为D、a一定时，l越大，轴承的径向跳动对主轴前端的径向跳动影响越小，且加大l可较小振动。当需要l远大于l0时，可采用三支承结构。