主軸組件
主軸部件由主軸、主軸支撐、傳動部件和安裝在主軸上的密封件組成。在機床加工過程中,主軸驅動工件或刀具直接參與表面成形運動,因此主軸的精度、剛度和熱變形對加工質量和生產效率有重要影響。此外,這些影響更為重要,因為數控機床在加工過程中無法人工調整。
1、要求主軸部件
(1)旋轉精度高
當主旋轉時,線速為0的點的連接稱為主軸的旋轉中心線。旋轉中心線的空間位置應固定在理想情況下,稱為理想旋轉中心線。事實上,由于主軸組件中各種因素的影響,旋轉中心線的空間位置在同一時間發生變化,這些瞬時旋轉中心線的平均空間位置稱為瞬時旋轉中心線。與理想旋轉中心線相比,瞬時旋轉中心線的距離是主軸的旋轉誤差。旋轉誤差的范圍是主軸的旋轉精度。徑向誤差、角度誤差和軸向誤差很少分開。
(2)剛度大
主軸部件的剛度是指主軸部件在受到外力作用時的抗變形能力。主軸部件的剛度越大,受力后主軸的變形越小。如果主軸部件的剛度不足,主軸在切削力和其他力的作用下會產生較大的彈性變形,這不僅會影響工件的加工質量,還會破壞齒輪和軸承的正面。
正常工作條件,加快磨損,降低精度。主軸部件的剛度與主軸的結構尺寸、支撐跨度、所選軸承類型及其配置形式、軸承間隙的調整、主軸上傳動部件的位置等有關。
抗振能力強(3)
主軸組件的抗振能力是指切割時主軸保持穩定運行而不振動的能力。如果主軸組件抗振能力差,工作時容易產生振動,不僅會降低加工質量,還會限制機床生產率的提高,降低刀具的耐久性。為了提高主軸的抗振能力,必須提高主軸組件的靜剛度。因此,經常使用阻尼比較大的前軸承,必要時應安裝阻尼器,使主軸組件的固有頻率遠大于激振能力的頻率。
(4)溫升低
主軸組件運行中溫升過高會造成兩個不良結果:一是主軸組件和箱體因熱膨脹而變形,主軸的旋轉中心線與機床其他組件的相對位置發生變化,直接影響加工精度;二是軸承等部件會因溫度過高而改變調整間隙,破壞正常潤滑條件,影響軸承的正常運行,嚴重時甚至會出現“抱軸”現象。為了解決數控機床的溫升問題,一般采用恒溫主軸箱。
耐磨性能好(5)
為了長時間保持精度,主軸部件必須具有足夠的耐磨性。刀具或工件的安裝部件和移動式主軸的工作表面都是主軸易磨損的地方。為提高耐磨性,應對主軸的上述部件進行淬硬或氨化處理,以提高硬度,提高耐磨性。為了提高其耐磨性,主軸軸承還需要良好的潤滑。
2、主軸組件的類型
(1)只做旋轉運動的主軸部件。這種主軸部件結構比較簡單,如車床、銑床、磨床等主軸部件。
(2)主軸部件具有旋轉運動和軸向進給運動。如鉆床、鏜床等主軸部件。其主軸部件和軸承安裝在套筒內,主軸在套筒內旋轉,套筒在主軸箱的導孔內直線進給運動。
(3)主軸部件具有旋轉運動和軸向調節運動。如滾齒機、部分立式銑床等主軸部件。主軸在套筒內旋轉,可根據需要隨主軸套筒進行軸向調整和移動。主軸部件工作時,主軸套筒用夾緊裝置夾緊在主軸箱內,以提高主軸部件的剛度。
(4)既有旋轉運動,也有徑向進給運動的主軸部件。比如臥式鏜床的平旋盤主軸部件,組合機床的鏜孔車端面的主軸部件。當主軸旋轉時,安裝在主軸前端的平旋盤上的徑向滑塊可以帶動刀具進行徑向進給運動。
(5)具有旋轉運動和行星運動的主軸部件。例如,新型內圓磨床砂輪的主軸部件。