陳震華

（杭州市輕工技工學（xué）校）

現代機床主（zhǔ）軸部件的剛度,是反映主軸部件結（jié）構性能的主要指標,它綜合反映（yìng）主軸和軸承的變（biàn）形,直接與機床加工精度有關。而高速主軸是機（jī）床的（de）關鍵部件之一,因此設計高精度（dù）數（shù）控機床的主軸組件時,更應滿足高剛（gāng）度（dù）的要求。主軸部件（jiàn）的剛度（dù）大小通常以使主軸前端施加一（yī）定作用力,在力的（de）方向上所產生的位移來（lái）衡量。這被稱為端部（bù）“撓度”的（de）位移,是（shì）設計主軸部件的（de）重要參數（shù）,許用撓度的大小對（duì）主軸部件的剛度有決定（dìng）性影響,也決定機（jī）床（chuáng）的使用性能。筆者在（zài）此用（yòng）統計、計算和實測分析比較的方法,討論現代（dài）機床(包括數控、精密和通用機床（chuáng）)主軸的許用撓度問題,論證了目前常用的許用撓度式在應用中存（cún）在的局限性（xìng）。

一、[y]=0.0002L式的來源（yuán）

目前,主軸部件剛度的許用值（zhí）大多是取主軸端部的位移、前軸承處的轉角、齒輪齧合處的轉角和不產生顫振的切削（xuē）寬度等幾個方麵常（cháng）用一些經驗數據和公式來確（què）定,尚未作出統一規定。其中,在主軸端部位移方麵,往（wǎng）往用下列內容來控製（zhì）:

第一,精（jīng）加工機床主軸端部位移不超過主軸允許徑向跳動的三分之一;

第二,一般機床用主軸（zhóu）端部撓度[y]=0.0002L。

到目前為（wéi）止,許（xǔ）用撓度在我國的應用依舊比較廣泛,各類學校的教材中還經常引用該經驗公式。我國大多數機床研究方麵的教材內容都來自前蘇聯（lián）,其（qí）中前蘇聯的烈歇托夫和阿切爾康等早年對軸和主軸許用撓度做過（guò）權威論述。

二、典型機床的撓度計算值

由於機床的主軸類型很多,為了選擇結構和性（xìng）能較典型的示例來說明問題,特用（yòng）幾台典型車床的主軸（zhóu）端部撓度計算（suàn）為例。在計算過程中,根據支承的形式不同,分成如下（xià）三種計算形式:兩支承結構形式;三支承結（jié）構,以前中支承為（wéi）主要支承（chéng）;三支承結構（gòu）,取前後支承為主要支承（chéng）。

通過計（jì）算（suàn）得出典（diǎn）型主軸端部撓度計算結果詳見表1,並與（yǔ）[y]=0.0002L許用（yòng）值作比較。

為了便於比較、分析,計算時每（měi）種類型（xíng）主軸組件都作如下簡化:主（zhǔ）軸為等截麵,其直徑取（qǔ）平均直徑（jìng）;主（zhǔ）軸支承隻考慮徑向軸承剛（gāng）度,略去推力軸承的（de）抗彎能力;機床主軸前端（duān）承受的額定載荷取4900牛頓;靜剛度計（jì）算,略去（qù）傳動力。

為了（le）便於分析,特選已進行撓度計算的八台車床為例,進行實（shí）測撓度值與許用值[y]=0.0002L值作一比較,得到表2結果。

三、相關（guān）分析

由上（shàng）述統計、計算表1和表2表明,用許（xǔ）用撓度[y]=0.0002L式許用值過大,缺乏實際意義（yì）。因（yīn）而,用它來控製（zhì）主（zhǔ）軸端部位移是不適當的。

從（cóng）曆史背景來看,根據上個世紀四（sì）五十年代的研究成果,當時的生產水平（píng）決定了機床的剛度要求相對還較低。烈歇（xiē）托夫和（hé）阿切爾康都是從齒輪傳動軸的剛度要求出發的,又主要是指軸承之間的撓度（dù）,且沒有對精加工和半精加工機床的撓度作分析。近年來俄（é）羅斯出版的設計教材,己經刪去了[y]=0.0002L這塊內容的（de）論述。說明隨著生產水平的提高和設計（jì）實踐（jiàn）,己反映該式（shì）存在著很大的局限性,不宜再作為許用撓（náo）度的計算（suàn）標（biāo）準了。

生產實（shí）際表明,評價主軸剛度應以使用性能為基礎,對於不同用途(主要指加（jiā）工精度)的（de）主軸對其變形要求也不同。對精加工和半精加工機床的主軸,主軸剛度（dù）應以保證工（gōng）件加工精度為基礎。由於（yú）主軸端切削點（diǎn）的撓度直接（jiē）影響加工精度,因此變形應指主軸端（duān）撓度,即主軸剛度應（yīng）以其軸端剛度作為衡量標準。通常應該取主（zhǔ）軸允許徑向（xiàng）跳動δ的1/3,在設計主軸時,主（zhǔ）軸允許徑（jìng）向跳動δ通常規（guī）定為尺寸公差△的1/3。因此,精加工（gōng）和半精加工的機床,主軸端許用撓度[y] ≤△/9。對粗加（jiā）工機（jī）床的主軸,主軸剛（gāng）度應以保證主軸傳動件正常工（gōng）作為基礎。由於主軸支承中間的撓度影響傳動齒輪工作,一（yī）定程（chéng）度上（shàng）反映主軸前後軸承的轉角,因此變形應指軸間撓度,即主（zhǔ）軸（zhóu）剛度應以其（qí）軸間剛度（dù）作為衡量標準(按齒輪傳動軸（zhóu）的剛度要求,取[y]=0.0002L,兩者（zhě）不能混用（yòng）)。

[y]=0.0002L式,是以齒輪傳動軸的剛度（dù）要求出發的,是滿足齒輪正常工作條件的軸間許用撓度,它不能作為主軸端部（bù）撓度的許用值,更不能作為精加工（gōng）和半精加工機（jī）床主軸的撓度控製條件（jiàn）,隻（zhī）能作為粗（cū）加工（gōng）機床主軸的軸間撓度控製條（tiáo）件。主軸剛度許用值要以使用性（xìng）能為基礎,並由此確定（dìng）有關主軸參數。

來源：《職業（yè）》

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