臺灣博碩士論文加值系統

高速切削是近年來工具機的熱門話題，眾多的技術發表或新機型的研發都強調高速切削的技術。在高速切削的領域裡，高速主軸是相當重要的一環，軸承預壓量直接決定主軸剛性和最高轉速，所以在主軸設計中，應該針對所需的剛性和轉速設定預壓量。至於高速主軸，由於溫昇會造成定位預壓的預壓值增加，所以一般皆採用大O型的軸承配置，並以彈簧保持預壓定值，軸承採用大O型的配置其軸向承載能力較佳。
軸承施加預壓的主要目的在於提高主軸軸承的剛性、減低軸承運轉時的震動、提高主軸運轉的偏擺精度及減少鋼珠的滑動。因此，軸承的預壓量似乎是愈大愈好，但預壓量過大會使軸承負荷增加導致軸承壽命縮短、且因摩擦力變大使發熱量增加、潤滑油脂劣化、最後導致軸承燒毀，因此軸承預壓量的選擇相當的重要。本文設計一組可外部調整及更換彈簧的結構,藉由外部彈簧調整（K、F），先以理論計算軸承所需預壓力之彈簧規格，經由實驗測試在軸承溫昇12~15℃時，所需彈簧力大小，再以相同軸承預壓力以不同的彈簧K值變化，實驗觀察主軸溫昇、熱伸長量、靜剛性及自然頻率之影響，同時量測後軸承座因溫昇熱變位移動距離，分析軸承預壓的變化。

In the field of HSM, high-speed spindle plays an important role. The amount of bearing preload has a direct effect on spindle rigidity and its maximum rpm. Therefore in the design of spindle, bearing preload must be carefully considered based on rigidity and maximum rpm. In terms of high-speed spindle, since temperature rise will cause the preload amount to increase, the Large O type bearing arrangement is used together with springs in order to maintain the preload amount. The Large O type bearing arrangement has a better load capacity in the axial direction.
This research describes a mechanism of springs that can be adjusted and replaced externally. Based on the external spring adjustment (K, F), the spring size required to generate preload is theoretically selected. The required spring load to contribute to 12~15o temperature rise is then determined through experiment. Subsequently, using the various K values of spring under the same bearing preload, the effect of spindle temperature rise, elongation, static rigidity, and resonance frequency are experimented and observed. Meanwhile, the displacement distance of rear bearing housing due to temperature rise is measured, and the variation of bearing preload is analyzed.

目錄
誌謝 …………………………………………………………ii
摘要…………………………………………………………iii
英文摘要……………………………………………………iv
目錄………………………………………………………….v
圖目錄………………………………………………………vi
表目錄………………………………………….…………viii
第一章 緒論………………………………………………….1
1-1 前言………….………………………………………………1
1-2 文獻回顧 …. ………………………………………………2
1-3 研究目的及內容………………………………………………5
第二章 主軸軸承排列方式和預壓控制……………………7
2-1 斜角滾珠軸承預壓特性.……………………………………7
2-2 軸承排列及預壓方式……………..……….………………11
2-2-1 軸承排列方式…………….………………………….11
2-2-2 軸承預壓控制方法…………………….……………14
第三章 彈簧預壓主軸及調整機構設計……………….….21
3-1 彈簧預壓主軸結構與動作原理………………………….21
3-1-1 結構及動作原理說明……………………………….21
3-1-2 彈簧定壓預壓調整結構原理…………………………24
3-2 彈簧預壓主軸設計 ……………………...…………...27
3-3 彈簧預壓主軸裝配流程………...…….…………………34
第四章 彈簧預壓主軸實驗測試與結果討論…..…………42
4-1 彈簧預壓主軸溫升跑合測試……………………………44
4-2 彈簧預壓主軸溫升熱變形測試………………..……….50
4-3 彈簧預壓主軸靜剛性測試……………………………….55
4-4 彈簧預壓主軸自然頻率測試…………………………….60
第五章 結論….……………………………………………65
5-1 測試結果分析與建議………………………………………65
5-2 未來研究方向…………………………………………66
參考文獻 …………………………………………………67

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