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數(shù)控機床如何選用主軸
來源:力瑪數(shù)控
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作者:leadma
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發(fā)布時間: 2016-01-20
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主軸部件的結(jié)構(gòu)形式繁多，但從機床的設計和使用的觀點來看，各類主軸部件均有其共同點。對主軸的要求也基本一致。
各類機床的主軸部件都要保證主軸在一定的載荷與轉(zhuǎn)速下，能帶動工件或刀具精確而可靠地繞其旋轉(zhuǎn)中心線旋轉(zhuǎn)，并能在其額定壽命期內(nèi)穩(wěn)定地保持這種性能。為此，主軸部件除應滿足與其它傳動軸部件相同的要求外，還提出如下幾個方面的特殊要求。加工中心，雕銑機，鉆攻中心等精密機床對主軸的要求也非常高。
一、旋轉(zhuǎn)精度
主軸作旋轉(zhuǎn)運動時線速度為零的鞭點的聯(lián)線，稱為主軸的旋轉(zhuǎn)中心線。在理想情況下，該線在空間的位置是不應隨時間的變化而變化的。但實際上由于制造和裝配等種種原因，該線在空間的位置于每一瞬間時都是變化的。這些瞬間時旋轉(zhuǎn)中心線的平均空間位置，稱為理想旋轉(zhuǎn)中心線。
在生產(chǎn)實踐中，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，端面跳動和軸向竄動值的大小來衡量的。測試是在無載荷、手動或低速轉(zhuǎn)動主軸的條件下進行的。我們力瑪?shù)胥姍C對電主軸的要求是主軸錐孔的旋轉(zhuǎn)精度應在3U左右，裝上刀后刀擺不能大于一絲，為此我們出機配的噎咀都是臺灣AAA級的精密噎咀。
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。運動精度還取決于主軸的轉(zhuǎn)速、軸承的設計和性能以及主軸部件的動態(tài)特性。
二、靜剛度
主軸部件靜剛度簡稱主軸剛度。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的位置和方向而異的，同時為便于不同結(jié)構(gòu)型式的主軸部件的剛度能進行比較，所以主軸剛度是指在主軸工作前端施加一個作用力F時，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
主軸部件在工作時發(fā)生的振動有受迫振動和自激振動兩種。主軸部件抵搞振動能力差，工作時容易發(fā)生振動，會影響工件的表面質(zhì)量，限制機床的生產(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，提高抵抗振動并保持平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的能力對主軸部件是十分重要的。
理論分析和試驗結(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。
四、溫升和熱變形
主軸部件工作時，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，稱為熱變形。熱變形會使主軸旋轉(zhuǎn)軸線與機床其它部件間的相對位置發(fā)生變化，直接影響加工精度，有時熱變形也會造成主軸的彎曲，熱變形還會改變己調(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，嚴重時甚至發(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60度，對特別精密的要則不得超過室溫10度。溫升對于加工中心和雕銑機的影響，主要在Z軸的加工精度，工件表面加工精度。我們力瑪數(shù)控對于旗下的加工中心和雕銑機產(chǎn)品在主軸的選用上嚴格要求供應控制溫度。這是保證加工精度的有效辦法。另外我們也要求客戶在開機前對主軸進行熱機，達到主軸加工時的正常溫度，減少溫差。
五、耐磨性
主軸部件的耐磨性是指其長期保持原始精度的能力，即精度的保持性。磨損后對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軸承的材料及其熱處理方法。
下面附幾張數(shù)控機床的主軸圖片：
加工中心主軸：
雕銑機電主軸
手動拆刀主軸
高光機高速主軸
一、旋轉(zhuǎn)精度
主軸作旋轉(zhuǎn)運動時線速度為零的鞭點的聯(lián)線，稱為主軸的旋轉(zhuǎn)中心線。在理想情況下，該線在空間的位置是不應隨時間的變化而變化的。但實際上由于制造和裝配等種種原因，該線在空間的位置于每一瞬間時都是變化的。這些瞬間時旋轉(zhuǎn)中心線的平均空間位置，稱為理想旋轉(zhuǎn)中心線。
在生產(chǎn)實踐中，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，端面跳動和軸向竄動值的大小來衡量的。測試是在無載荷、手動或低速轉(zhuǎn)動主軸的條件下進行的。我們力瑪?shù)胥姍C對電主軸的要求是主軸錐孔的旋轉(zhuǎn)精度應在3U左右，裝上刀后刀擺不能大于一絲，為此我們出機配的噎咀都是臺灣AAA級的精密噎咀。
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。運動精度還取決于主軸的轉(zhuǎn)速、軸承的設計和性能以及主軸部件的動態(tài)特性。
二、靜剛度
主軸部件靜剛度簡稱主軸剛度。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的位置和方向而異的，同時為便于不同結(jié)構(gòu)型式的主軸部件的剛度能進行比較，所以主軸剛度是指在主軸工作前端施加一個作用力F時，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
主軸部件在工作時發(fā)生的振動有受迫振動和自激振動兩種。主軸部件抵搞振動能力差，工作時容易發(fā)生振動，會影響工件的表面質(zhì)量，限制機床的生產(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，提高抵抗振動并保持平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的能力對主軸部件是十分重要的。
理論分析和試驗結(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。
四、溫升和熱變形
主軸部件工作時，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，稱為熱變形。熱變形會使主軸旋轉(zhuǎn)軸線與機床其它部件間的相對位置發(fā)生變化，直接影響加工精度，有時熱變形也會造成主軸的彎曲，熱變形還會改變己調(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，嚴重時甚至發(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60度，對特別精密的要則不得超過室溫10度。溫升對于加工中心和雕銑機的影響，主要在Z軸的加工精度，工件表面加工精度。我們力瑪數(shù)控對于旗下的加工中心和雕銑機產(chǎn)品在主軸的選用上嚴格要求供應控制溫度。這是保證加工精度的有效辦法。另外我們也要求客戶在開機前對主軸進行熱機，達到主軸加工時的正常溫度，減少溫差。
五、耐磨性
主軸部件的耐磨性是指其長期保持原始精度的能力，即精度的保持性。磨損后對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軸承的材料及其熱處理方法。
下面附幾張數(shù)控機床的主軸圖片：
加工中心主軸：
雕銑機電主軸
手動拆刀主軸
高光機高速主軸