一  整体规划设计主轴的轴承轴径大小

    1）：考虑主轴通孔直径，这样就是查找市场上流通的中空油压缸与筒夹（或者自己制作不一样的油压缸来确定通孔），至于三爪不用考虑，在市场上的主轴一般都是42，52，62等，这些考量可以变换，比如42的主轴可以制作到46，，这是由于油压缸的拉杆联建螺纹尺寸来考虑.。拉杆的壁厚选择3~5mm位比较合适

    现在以42~46型主轴来做示范：

  市场上的这类型油压缸与筒夹之间的拉杆连接螺纹M５５（亿川），这样一来就可以得出那个通孔直径d>55mm,。考虑到主轴制作时热处理会变弯，则拉杆与主轴间隙单边0.5~1.0mm，那么通孔直径应该在56或57mm。

大家也可以去查52类型的，那拉杆的螺纹是M60

台湾的有M５０的油压缸，所以计算都有不同的数值，我这以亿川来举例

    2）：考虑主轴的最小外径D。

   其实这个东西考虑经济性，一般都是在通孔的基础上计算：d<0.7D。这个0.7的系数是材料力学上的一个空心轴刚性变化没有减少多大的系数。    （注：有一些人认为这个0.7的系数太大了，认为0.6为好，这就看个人爱好了)。
    以上边范例，可以得出D后min>80或D后min>81.42mm。得到了最小外径后，我们就可以计算前支撑轴承的轴径。在主轴设计时，一般考虑主轴的稳定（即台阶变换），那么两轴径间的变化都在10~15之间，那么最大的轴径则是D+10或D+15,轴承的内径一般是以0或5为标准的，所以D前=>90或D前=>95（取整），这就是可以选择最小内孔直径轴承了

  要是设计52型的那D后>88.57，轴承没有小数点的，这就取D后>90mm的轴径了,D前=>100

注意：这里边那个空心率0.7；大家一定注意，这个是为以后计算那个主轴的抗弯截面做准备的，所以大家设计时，空心率不要尽量不要大于0.7.

              K空/K实=I空/I实=1-(d/D)4

 

二  计算主轴的切削功率与最佳跨距

  这个在一般的书本上都会有切削功率与前轴径（D前）的参考表格：mm

切削功率/KW	1.47~2.5	2.6~3.6	3.7~5.5	5.6~7.3	7.4~11	11~14.7
车床前轴径/mm	60~88	70~90	70~105	95~130	110~145	150~190

最大加工直径Dmax一般以前轴径（D前）来决定的： 0.25Dmax=D前；(这个是大概的）（也有的是选 0.2Dmax=D前）

     主轴点支撑点这个有不同的看法：

 

   数控主轴的设计中，皮带轮在后端，则悬伸为a’；前边夹头的悬伸量为a

     在大家的设计中关于a 的值从轴承的那边计算开始，这个各有个的说法，有的人认为支撑点在轴承间距的三分之一处，或者说上图的那个以轴承的斜角到中心线处为支撑点，而我这边一边以轴承的端部为基准做为支撑点，主轴的跨距就是两组轴承之间的间距了L

   对应a 的数值，在规划时要求a=（0.6~1.5）D前，这个在比较比较多的书本上有讲，这个公式是对设计防水考量很重要，a悬伸的多，那么前端的迷宫环就可以做的更好。但是这种设计中，并没有考虑到主轴前端加筒夹或三抓时的悬伸，所以我这的建议是a=（0.4~0.5)D前，这样一来就可以考量L的最佳跨距了

而算跨距时，这就提前验算轴的强度校核，这个和选择的功率有关，上边那个切削功率与前轴径（D前）的参考表格选一个，按照许用切应力公式：

  或 

其中

d：轴的直径（mm）      T：轴传递的额定转矩（N.mm）   T=（P/n）*9.55*106 

P：额定功率（KW）     n：转速（r/min)

[τ]：轴材料的许用切应力（MPa）   A：按[τ]而定的系数

γ：空心轴的内径百分比（γ=d/D）

  几种常用材料的[τ]许用应力及A的值：

轴的材料	Q235A ,20	35	45	40Cr,20CrMnTi
[τ] /MPa	12~20	20~30	30~40	40~52
A	160~135	135~118	118~107	107~98

 

比如上边选者的γ=0.7，选发那科β8的电机最大功率11KW，电机基低转速1500rpm,选用45号钢

那么可以计算出:

=      =30.17mm

这个就得出了所需要的轴大小，如果大家采用皮带轮减速比，那么n =i*n0

这数值是个最小的。大家一般选用的时候，而按照经验，我都会采用个像书本上说的工矿数字K，而我一般对数控车选择K=2.5~4，小型的数控（只能装弹性夹头)K=1.5~2.5。那么，安装三爪夹头的数控就可以得出d≥75mm，要是装弹性d≥45mm

而后就可以按照轴的大小来选择轴承的规格。主轴的轴承排布一般都是前二后二，或前三后二，选择好轴承后，就可以按照轴承书上的组合轴承刚度K前、K后、来计算最佳跨距，按照主轴最佳跨距的计算线图来计算，得出最佳跨距L。

综上所得的数值L、a、D前、D后、d、K前、K后、就可以计算出主轴的刚度了

1/K=a^3/3EI(1+L/a)+1/k{(1+K前/K后)(a/L)^2+2a/L+1]

按照计算出来的刚度，就可以与切削工件受力的分析主轴的精短是不是达标