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数控铣床主轴组件的设计要求
作者: 发布日期:2019-11-26 13:46:07 浏览次数:

    数控铣床 主轴组件的设计要求 1. 回转精度 主轴组件的回转精度,是指主轴的回转精度。当主轴做回转运动时,线速度为零的点的连线称为主轴的得回转中心线。回转中心线的空间位置,每一瞬间都是变化的,这些瞬间回转中心线的平均空单位转移不为理想回转中心线。

 
    数控铣床主轴组件的设计要求:
 
    1. 回转精度  :
 
    主轴组件的回转精度,是指主轴的回转精度。当主轴做回转运动时,线速度为零的点的连线称为主轴的得回转中 心线。回转中心线的空间位置,每一瞬间都是变化的,这些瞬间回转中心线的平均空单位转移不为理想回转中心线。瞬时回转中心线相对于理想回转中心线在空间位置的距离,就是主轴的回转误差,而回转误差的范围,就是主轴的回转精度。纯径转误差、角度误差和轴向误差,它们很少单独存在。当径向误差和角度误差同时存在构成径向跳动,而轴向误差和角度误差同时存在构成端面跳动。由于主轴的回转误差一般都是一个空间旋转矢量,它并不是在所有的情况下都表示为被加工工件所得的加工形状。
 
    主轴回转精度的测量,一般分为三种静态测量、动态测量和间接测量。目前我国在生产中沿着传统的静态测量法,用一个精密的检测棒插入主轴锥孔中千分表触头触及检测棒圆柱表面,以低速转动主轴进行测量。千分表最大和最小的读数差既认为是主轴的径向回转误差。端面误差一般以包括主轴所在平面内的直角坐标系的垂直度,数据综合表示。动态测量是用一标准球装在主轴中心线上,与主轴中心线上,与主轴同时旋转;在主轴同时旋转;在工作台上安装两个互成90度角的非接触传感器,通过仪器记录回转情况。间接测量是用小的切削量用小的切削量回工有色金属试件,然后在圆度仪上测量试件的圆度来评价。出厂时,普通级加工中心的回转精度用静态测量法测量,当L=300mm时允许误差应小于0.02㎜。造成主轴回转误差的原因主要是由于主轴的结构及其加工精度、主轴轴承的选用及刚度等,而主轴及其回转零件的不平衡,在回转时引起的激振力,也会造成主轴的回转误差。因此加工中心的主轴不平衡量要控制在0.4㎜/s以下。
 
    2. 主轴刚度:
 
    主轴组件的刚度是指受外力作用时,主轴组件抵抗变形的能力。通常抵以主轴前端产生单位位移时,在位移方向上所施加的作用力大小来表示。主轴组件的刚度越大,主轴受力的变形就越小。主轴组件的刚度不足,在切削力及其他力的作用下,主轴将产生较大的弹性变形,不仅影响工件的加工质量,还会破坏齿轮、轴承的正常工作条件,使其加快磨损,降低精度。主轴部件的刚度与主轴结构尺寸、支撑跨距、所选轴承类型及配置形势、砂间隙的调整、主轴上传动元件的位置等有关。
 
    3. 主轴抗振性:
 
    主轴组件的抗振性是指切削加工时,主轴保持平稳的运转而不发生振动的能力。主轴组件抗振性及在必要时安装阻尼(消振)器。另外,使主轴固有频率远远大于激振力的频率。
 
    4. 主轴温升:
 
    主轴组件在运转中,温升过高会起两方面的不良结果:一是主轴组件和箱体因热膨胀而变形,主轴的回转中心线和机床其他件的相对位置会有变化,直接影响加工精度;其次是轴承等元件会因温度过高而改变已调好的间隙和破坏正常润滑条件,影响轴承的正常工作。严重时甚至会发生:“抱轴”。数控机床在解决温升问题时,一般采用恒温主轴箱。
 
    5. 主轴的耐磨性:
 
    主轴组件必须有足够的耐磨性,以便长期保持精度。主轴上易磨损的地方是刀具或工件的安装部位以及移动式主轴的工作部位。为了提高耐磨性,主轴的上述部位应该淬硬,或者经过氮化处理,以提高硬度增加耐磨性。主轴轴承也需要有良好的润滑,提高其耐磨性。
 
    以上这些要求,有的还是矛盾的,例如高刚度和高速,高速和高精度等,这就要具体问题具体分析,例如设计高效数控机床的主轴组件的主轴应满足高速和高刚度的要求;设计高精度数控机床时,主轴应满足高刚度、低温升的要求。同时,主轴结构要保证个部件定位可靠,工艺性能好等要求。
 
    6. 提高主轴组件抗振性的措施:
 
    (1)尽量缩短主轴前轴承结构的长度, 适当增大跨矩;
 
    (2)尽量提高前轴承的刚度和阻尼;
 
    (3)提高前轴承的精度,把推力轴承放在前支撑初可提高抗振性;
 
    (4)对高速旋转的零件作静、动平衡,提高齿轮、主轴的制造精度都可适当减少强迫振动源;
 
    (5)对于非连续切削过程的铣削,滚削等加装飞轮可减少振动;
 
    (6)应用阻尼器消耗振动能量是有效的措施;考虑系统的固有频率,避免共振。
 
    7. 减少主轴组件热变形的措施:
 
    (1)把热源移至机床以外。
 
    (2)改善主传动的润滑条件。如进行箱外循环润滑,用低粘度的润滑油、油雾润滑等,特别注意前轴承的润滑情况。
 
    (3)采用冷却散热装置。例如用热管冷却减少机床各部位的温差,进行热补偿。如可以在结构设计采用一些自动补偿的装置设法使热变形朝不影响加工精度的方向发展。还可以在工艺上减少热变形的影响。如先空运转一段时间再加工。把粗、精加工分开等。