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數(shù)控機(jī)床如何選用主軸
來(lái)源:力瑪數(shù)控
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作者:leadma
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發(fā)布時(shí)間: 2016-01-20
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主軸部件的結(jié)構(gòu)形式繁多，但從機(jī)床的設(shè)計(jì)和使用的觀點(diǎn)來(lái)看，各類(lèi)主軸部件均有其共同點(diǎn)。對(duì)主軸的要求也基本一致。
各類(lèi)機(jī)床的主軸部件都要保證主軸在一定的載荷與轉(zhuǎn)速下，能帶動(dòng)工件或刀具精確而可靠地繞其旋轉(zhuǎn)中心線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，并能在其額定壽命期內(nèi)穩(wěn)定地保持這種性能。為此，主軸部件除應(yīng)滿(mǎn)足與其它傳動(dòng)軸部件相同的要求外，還提出如下幾個(gè)方面的特殊要求。加工中心，雕銑機(jī)，鉆攻中心等精密機(jī)床對(duì)主軸的要求也非常高。
一、旋轉(zhuǎn)精度
主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)線(xiàn)速度為零的鞭點(diǎn)的聯(lián)線(xiàn)，稱(chēng)為主軸的旋轉(zhuǎn)中心線(xiàn)。在理想情況下，該線(xiàn)在空間的位置是不應(yīng)隨時(shí)間的變化而變化的。但實(shí)際上由于制造和裝配等種種原因，該線(xiàn)在空間的位置于每一瞬間時(shí)都是變化的。這些瞬間時(shí)旋轉(zhuǎn)中心線(xiàn)的平均空間位置，稱(chēng)為理想旋轉(zhuǎn)中心線(xiàn)。
在生產(chǎn)實(shí)踐中，主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度是用主軸前端安裝的刀具或工件部件定位面的徑向跳動(dòng)，端面跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)值的大小來(lái)衡量的。測(cè)試是在無(wú)載荷、手動(dòng)或低速轉(zhuǎn)動(dòng)主軸的條件下進(jìn)行的。我們力瑪?shù)胥姍C(jī)對(duì)電主軸的要求是主軸錐孔的旋轉(zhuǎn)精度應(yīng)在3U左右，裝上刀后刀擺不能大于一絲，為此我們出機(jī)配的噎咀都是臺(tái)灣AAA級(jí)的精密噎咀。
主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度取決于部件中主要件如主軸、軸承等的制造精度和裝配、調(diào)整精度。運(yùn)動(dòng)精度還取決于主軸的轉(zhuǎn)速、軸承的設(shè)計(jì)和性能以及主軸部件的動(dòng)態(tài)特性。
二、靜剛度
主軸部件靜剛度簡(jiǎn)稱(chēng)主軸剛度。是指主軸抵搞外力引起變形的能力。由于主軸剛度是隨外力作用點(diǎn)的位置和方向而異的，同時(shí)為便于不同結(jié)構(gòu)型式的主軸部件的剛度能進(jìn)行比較，所以主軸剛度是指在主軸工作前端施加一個(gè)作用力F時(shí)，F(xiàn)與主軸在F作用方向上所產(chǎn)生的變形Y之比。即K=F/Y
三、主軸部件的振動(dòng)
主軸部件在工作時(shí)發(fā)生的振動(dòng)有受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)兩種。主軸部件抵搞振動(dòng)能力差，工作時(shí)容易發(fā)生振動(dòng)，會(huì)影響工件的表面質(zhì)量，限制機(jī)床的生產(chǎn)率，此外，還降低刀具的耐用度和主軸軸承的壽命，發(fā)出噪聲影響工作環(huán)境等。因此，提高抵抗振動(dòng)并保持平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力對(duì)主軸部件是十分重要的。
理論分析和試驗(yàn)結(jié)果表明，影響主軸部件搞振的主要因素是主軸部件的靜剛度、阻尼特性和固有頻率等。剛度和阻尼比越大越不易產(chǎn)生振動(dòng)。
四、溫升和熱變形
主軸部件工作時(shí)，由于摩擦和攪油等而發(fā)熱，產(chǎn)生了溫升。溫升使主軸部件因熱膨脹而變形，稱(chēng)為熱變形。熱變形會(huì)使主軸旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)與機(jī)床其它部件間的相對(duì)位置發(fā)生變化，直接影響加工精度，有時(shí)熱變形也會(huì)造成主軸的彎曲，熱變形還會(huì)改變己調(diào)好的軸承間隙和使主軸與軸承、軸承與支承孔之間的配合發(fā)生變化，影響軸承的正常工作，加速磨損，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生軸承抱軸現(xiàn)象。
影響主軸部件溫升、熱變形的主要因素是軸承溫度不得超過(guò)60度，對(duì)特別精密的要?jiǎng)t不得超過(guò)室溫10度。溫升對(duì)于加工中心和雕銑機(jī)的影響，主要在Z軸的加工精度，工件表面加工精度。我們力瑪數(shù)控對(duì)于旗下的加工中心和雕銑機(jī)產(chǎn)品在主軸的選用上嚴(yán)格要求供應(yīng)控制溫度。這是保證加工精度的有效辦法。另外我們也要求客戶(hù)在開(kāi)機(jī)前對(duì)主軸進(jìn)行熱機(jī)，達(dá)到主軸加工時(shí)的正常溫度，減少溫差。
五、耐磨性
主軸部件的耐磨性是指其長(zhǎng)期保持原始精度的能力，即精度的保持性。磨損后對(duì)精度有影響的部位首先是軸承。其次是安裝夾具、刀具或工件的定位面和錐孔。
為了提高耐磨性，要正確地選擇主軸和滑運(yùn)軸承的材料及其熱處理方法。
下面附幾張數(shù)控機(jī)床的主軸圖片：
加工中心主軸：
雕銑機(jī)電主軸
手動(dòng)拆刀主軸
高光機(jī)高速主軸
一、旋轉(zhuǎn)精度
主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)線(xiàn)速度為零的鞭點(diǎn)的聯(lián)線(xiàn)，稱(chēng)為主軸的旋轉(zhuǎn)中心線(xiàn)。在理想情況下，該線(xiàn)在空間的位置是不應(yīng)隨時(shí)間的變化而變化的。但實(shí)際上由于制造和裝配等種種原因，該線(xiàn)在空間的位置于每一瞬間時(shí)都是變化的。這些瞬間時(shí)旋轉(zhuǎn)中心線(xiàn)的平均空間位置，稱(chēng)為理想旋轉(zhuǎn)中心線(xiàn)。
在生產(chǎn)實(shí)踐中，主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度是用主軸前端安裝的刀具或工件部件定位面的徑向跳動(dòng)，端面跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)值的大小來(lái)衡量的。測(cè)試是在無(wú)載荷、手動(dòng)或低速轉(zhuǎn)動(dòng)主軸的條件下進(jìn)行的。我們力瑪?shù)胥姍C(jī)對(duì)電主軸的要求是主軸錐孔的旋轉(zhuǎn)精度應(yīng)在3U左右，裝上刀后刀擺不能大于一絲，為此我們出機(jī)配的噎咀都是臺(tái)灣AAA級(jí)的精密噎咀。
主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度取決于部件中主要件如主軸、軸承等的制造精度和裝配、調(diào)整精度。運(yùn)動(dòng)精度還取決于主軸的轉(zhuǎn)速、軸承的設(shè)計(jì)和性能以及主軸部件的動(dòng)態(tài)特性。
二、靜剛度
主軸部件靜剛度簡(jiǎn)稱(chēng)主軸剛度。是指主軸抵搞外力引起變形的能力。由于主軸剛度是隨外力作用點(diǎn)的位置和方向而異的，同時(shí)為便于不同結(jié)構(gòu)型式的主軸部件的剛度能進(jìn)行比較，所以主軸剛度是指在主軸工作前端施加一個(gè)作用力F時(shí)，F(xiàn)與主軸在F作用方向上所產(chǎn)生的變形Y之比。即K=F/Y
三、主軸部件的振動(dòng)
主軸部件在工作時(shí)發(fā)生的振動(dòng)有受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)兩種。主軸部件抵搞振動(dòng)能力差，工作時(shí)容易發(fā)生振動(dòng)，會(huì)影響工件的表面質(zhì)量，限制機(jī)床的生產(chǎn)率，此外，還降低刀具的耐用度和主軸軸承的壽命，發(fā)出噪聲影響工作環(huán)境等。因此，提高抵抗振動(dòng)并保持平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力對(duì)主軸部件是十分重要的。
理論分析和試驗(yàn)結(jié)果表明，影響主軸部件搞振的主要因素是主軸部件的靜剛度、阻尼特性和固有頻率等。剛度和阻尼比越大越不易產(chǎn)生振動(dòng)。
四、溫升和熱變形
主軸部件工作時(shí)，由于摩擦和攪油等而發(fā)熱，產(chǎn)生了溫升。溫升使主軸部件因熱膨脹而變形，稱(chēng)為熱變形。熱變形會(huì)使主軸旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)與機(jī)床其它部件間的相對(duì)位置發(fā)生變化，直接影響加工精度，有時(shí)熱變形也會(huì)造成主軸的彎曲，熱變形還會(huì)改變己調(diào)好的軸承間隙和使主軸與軸承、軸承與支承孔之間的配合發(fā)生變化，影響軸承的正常工作，加速磨損，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生軸承抱軸現(xiàn)象。
影響主軸部件溫升、熱變形的主要因素是軸承溫度不得超過(guò)60度，對(duì)特別精密的要?jiǎng)t不得超過(guò)室溫10度。溫升對(duì)于加工中心和雕銑機(jī)的影響，主要在Z軸的加工精度，工件表面加工精度。我們力瑪數(shù)控對(duì)于旗下的加工中心和雕銑機(jī)產(chǎn)品在主軸的選用上嚴(yán)格要求供應(yīng)控制溫度。這是保證加工精度的有效辦法。另外我們也要求客戶(hù)在開(kāi)機(jī)前對(duì)主軸進(jìn)行熱機(jī)，達(dá)到主軸加工時(shí)的正常溫度，減少溫差。
五、耐磨性
主軸部件的耐磨性是指其長(zhǎng)期保持原始精度的能力，即精度的保持性。磨損后對(duì)精度有影響的部位首先是軸承。其次是安裝夾具、刀具或工件的定位面和錐孔。
為了提高耐磨性，要正確地選擇主軸和滑運(yùn)軸承的材料及其熱處理方法。
下面附幾張數(shù)控機(jī)床的主軸圖片：
加工中心主軸：
雕銑機(jī)電主軸
手動(dòng)拆刀主軸
高光機(jī)高速主軸