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主軸組件是由主軸、主軸支承、裝在主軸上的傳動件和密封件等組成。機(jī)床加工時(shí),主軸帶動工件或刀具直接參與表面成型運(yùn)動,所以主軸的精度、剛度和熱變形對加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率等有著重要的影響。數(shù)控沖床在加工過程中不進(jìn)行人工調(diào)整,這些影響就更為嚴(yán)重。
1對主軸組件的要求
(1)回轉(zhuǎn)精度 主軸組件的回轉(zhuǎn)精度,是指主軸的回轉(zhuǎn)精度,當(dāng)主軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí),線速度為零的點(diǎn)的連線稱為主軸的回轉(zhuǎn)中心線,回轉(zhuǎn)中心線的空間位置,在理想的情況下應(yīng)是固定不變的。實(shí)際上,由于主軸組件中各種因素的影響,回轉(zhuǎn)中心線的空間位置每一瞬間都是變化的,這些瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心線的平均空間位置成為理想回轉(zhuǎn)中心線。瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心線相對于理想回轉(zhuǎn)中心線在空間的位置距離,就是主軸的回轉(zhuǎn)誤差,而回轉(zhuǎn)誤差的范圍,就是主軸的回轉(zhuǎn)精度。純徑向誤差、角度誤差和軸向誤差,它們很少單獨(dú)存在。當(dāng)徑向誤差和角度誤差同時(shí)存在時(shí),構(gòu)成徑向跳動,而軸向誤差和角度誤差同時(shí)存在時(shí)構(gòu)成端面跳動。由于主軸的回轉(zhuǎn)誤差一般都是對一個(gè)空間的旋轉(zhuǎn)矢量,它并不是在所有的情況下都表示為被加工工件所得到的加工形狀。
主軸回轉(zhuǎn)精度的測量,一般分為三種:靜態(tài)測量、動態(tài)測量和間接測量。目前我國在生產(chǎn)中沿用傳統(tǒng)的靜態(tài)測量法,用一個(gè)精密的檢測棒插入主軸錐孔中,使千分表觸頭觸及檢測棒圓柱表面,以低速轉(zhuǎn)動主軸進(jìn)行測量。千分表更大和最小的讀數(shù)差即認(rèn)為是主軸的徑向回轉(zhuǎn)誤差。端面誤差一般以包括主軸所在平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系的垂直度數(shù)據(jù)綜合表示。動態(tài)測量是用一標(biāo)準(zhǔn)球裝在主軸中心線上,與主軸同時(shí)旋轉(zhuǎn);在工作臺上安裝兩個(gè)互成904角的非接觸傳感器,通過儀器記錄回轉(zhuǎn)情況。間接測量是用小的切削量加工有色金屬試件,然后在圓度儀上測量試件的圓度來評價(jià)。出廠時(shí),普通級加工中心的回轉(zhuǎn)精度用靜態(tài)測量法測量,當(dāng)L= 300mm時(shí)允許應(yīng)小于0.02mm。造成主軸回轉(zhuǎn)誤差的原因主要是由于主軸的結(jié)構(gòu)及其加工精度、主軸軸承的選用及剛度等,而主軸及其回轉(zhuǎn)零件的不平衡,在回轉(zhuǎn)時(shí)引起的激振力,也會造成主軸的回轉(zhuǎn)誤差。因此加工中心的主軸不平衡量一般要控制在0.4mm/s以下。
(2)剛度主軸組件的剛度是指受外力作用時(shí),主軸組件抵抗變形的能力。通常以主軸前端產(chǎn)生單位位移時(shí),在位移方向上所施加的作用力大小米表示。
主軸組件的剛度越大,主軸受力的變形越小。主軸組件的剮度不足,在切削力及其它力的作用下,主軸將產(chǎn)生較大的彈性變形,不僅影響工件的加工質(zhì)量,還會破壞齒輪、軸承的正常工作條件,使其加快磨損,降低精度。主軸部件的剛度與主軸結(jié)構(gòu)尺寸、支承跨距、所選用的軸承類型及配置形式、軸承間隙的調(diào)整、主軸上傳動元件的位置等有關(guān)。
(3)抗振性主軸組件的抗振性是指切削加工時(shí),數(shù)控沖床主軸保持平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)而不發(fā)生振動的能力。主軸組件抗振性差,工作時(shí)容易產(chǎn)生振動,不僅降低加工質(zhì)量,而且限制了機(jī)床生產(chǎn)率的提高,使刀具耐用度下降。提高主軸抗振性必須提高主軸組件的靜剛度,采用較大阻尼比的前軸承,以及在必要時(shí)安裝阻尼(消振)器,使主軸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激振力的頻率。
(4)溫升主軸組件在運(yùn)轉(zhuǎn)中,溫升過高會引起兩方面的不良結(jié)果:一是主軸組件和箱體因熱膨脹而變形,主軸的回轉(zhuǎn)中心線和機(jī)床其它件的相對位置會發(fā)生變化,直接影響加工精度;其次是軸承等元件會因溫度過高而改變已調(diào)好的間隙和破壞正常潤滑條件,影響軸承的正常工作。嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生“抱軸”。數(shù)控沖床在解決溫升時(shí),一般采用恒溫主軸箱。
(5)耐磨性主軸組件必須有足夠的耐磨性,以便能長期的保持精度。主軸上易磨損的地方是刀具或工件的安裝部位以及移動式主軸的工作表面。為了提高耐磨性,主軸的上述部位應(yīng)該淬硬;或者經(jīng)過氮化處理。以提高其硬度增加耐磨性。主軸軸承也需有良好的潤滑,提高其耐磨性。
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