经济型BT30主轴的研发

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摘 要 在传统BT30主轴已有的设计基础上，吸收国内外的一些先进技术，并解决传统BT30主轴存在的些许问题，使BT30主轴能够满足现代企业的机械加工机床和设备的要求，并尽量降低生产成本及提高机械产品的市场竞争力。通过安装在机床上实验证明，该主轴的结构设计室合理的、设计方法是切实可行的。

关键词 结构设计；轴承；密封；加工工艺

中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）116-0156-02

0 引言

在我国产业转型升级的大环境下，改进工艺装备是提高产品质量和生产效率行之有效方法和途径。而主轴部件是所有机械加工机床和设备中最为关键的部件，其动态性能的好坏直接影响到切削加工的效果。加快掌握经济型bt30主轴的核心技术，研发具有自主产权的BT30主轴，对为促进我国装备制造业的快速升级具有重要意义。

主轴部件是所有机械加工机床和设备中最为关键的部件，其动态性能的好坏直接影响到切削加工的效果。其运动性能直接影响机床加工精度和表面粗糙度。主轴作为机床的执行元件，它带动刀具进行切削加工、传递运动、动力及承受切削力等，并满足相关的技术指标要求。

本文设计的BT30主轴既保证了其原有的使用功能和质量，又降低了生产成本，适用于多数企业的生产，具有较高的实际使用价值和可观的市场经济效益。

1 BT30主轴结构设计

主轴是机床的一个重要组成部分，BT30主轴除了具有一般数控机床主轴组件所具有的主轴、主轴支承及装在主轴上的传动件和密封件外，还具有刀具自动夹紧、主轴自动准停和主轴装刀孔吹净等装置。主轴是加工中心的关键部件，其结构的好坏对加工中心的性能有很大的影响，它决定着加工中心的切削性能、动态刚度、加工精度等。

此主轴前支承是通过3个角接触球轴承背靠背安装，以提高承载能力。后支承采用双列短圆柱滚子轴承进行支撑。主轴的方式采用油脂。主轴的密封采用的是非接触式密封中的迷宫式密封。拉刀机构是有碟形弹簧和液压油缸组成的。机床主轴拉杆由碟形弹簧控制刀具安装的轴向拉力，由液压机构执行松刀、夹刀动作。

BT30主轴的结构组装图如图1所示。

3 支撑轴承的选用

机床主轴带着刀具在支承件中作回转运动，需要传递切削扭矩，承受切削抗力，并保证必要的旋转精度。数控机床主轴支承根据主轴部件的转速、承载能力及回转精度等要求的不同而采用不同种类的轴承。主轴轴承是主轴组件的重要组成部分，它的类型、结构、配置、精度、安装、调整、、和冷却都直接影响了主轴组件的工作性能。

在本文中，前轴承采用角接触球轴承以适应较高速的要求。主轴轴向载荷较大，故选用接触角α=25°的轴承。前轴承采用成对角接触球轴承，采用背对背安装，后轴承采用双列短圆柱滚子轴承。

1.主轴；2.拉杆；3、8.锁紧螺母；4.同步带轮；5.键；6、7.圆柱滚子轴承；9、10、11.角接触球轴承；12、13.密封件；14.刀具；15.法兰盘；16.碟形弹簧；17.拉刀爪

角接触球轴承可同时承受径向负荷和轴向负荷。能在较高的转速下工作。单列角接触球轴承只能承受一个方向的轴向负荷，在承受径向负荷时，将引起附加轴向力。并且只能限制轴或外壳在一个方向的轴向位移。若是成对双联安装，使一对轴承的外圈相对，即宽端面对宽端面，窄端面对窄端面。能避免引起附加轴向力，还可同时承受周祥和径向力。

本文采用图2所示的配置形式，前轴承采用角接触球轴承，由3个轴承组成一套，背靠背安装，使轴承的接触线与轴线的交点间距变大，抵抗弯曲变形的力矩也变大，同时承受径向载荷和轴向载荷，后支承采用双列短圆柱滚子轴承，此配置可同时承受径向和轴向载荷，适合于高速、重载、精密的主轴部件。

3.2 材料的选用

主轴是在高速切削条件下工作的，它既要有很好的韧性和塑形，又要有很高的强度，即有良好的综合力学性能，还要在长期的使用中，不会因为残余内应力而影响变形，影响主轴的加工精度。所以对制造材料的要求非常高，因此，选用20CrMnTi。

3.3 定位基准的选择

因为BT30主轴中间有通孔需要加工，不可能用中心孔作为统一的基准。因此，工序采用互为基准的原则。为了保证重要表面的加工精度，在徐泽定位基准时，必须个工序基准时统一的。由于主轴锥度锥面与支承轴颈要有很高的同轴度要求，所以在最后精磨锥孔时，必须以支承轴颈作为定位基准，这样才能保证主轴较高的相互位置精度。

3.4 确定主轴加工工艺路线

通过对主轴的加工分析，总结出影响加工精度的主要因素有：定位基准的选择，装夹的误差，设备的加工精度、砂轮的选择，切削用量等。综合以上因素安排了如下加工工艺：

下料―正火―粗加工―调质处理―半精加工―渗碳―低温回火―粗磨―低温人工时效――精磨检验―钳。

4 结论

在研究了各类机床主轴的结构及加工特点的前提下，了解了主轴在机床中的重要性及主轴的组成，本文设了主计轴的结构及前后支承的结构解决了回转精度、抗振性、及热变形等问题，达到了加工使用的要求，并满足相关的技术指标要求。且满足现代企业的机械加工机床和设备的要求，并尽量降低生产成本及提高机械产品的市场竞争力。适用于多数企业的生产，具有较高的实际使用价值和可观的市场经济效益。

参考文献

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