第十章 主轴部件
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机床主轴部件设计主轴部件是机床重要部件之一。
作为机床的执行件,其功能是支承并带动工件或刀具旋转进行切削,承受切削力和驱动力等载荷,完成表面成形运动。
主轴部件由主轴及其支承轴承和安装在主轴上的传动件、密封件及定位元件等组成。
对于钻、镗床,主轴部件还包括轴套和镗杆等。
主轴部件的工作性能对整机性能和加工质量以及机床生产率有着直接影响,是打算机床性能和技术经济指标的重要因素。
一、主轴部件应满意的基本要求(1)旋转精度——主轴的旋转精度是指机床主轴部件装配后,在无载荷、低速转动条件下,在安装工件或刀具的主轴部位的径向圆跳动和端面圆跳动。
旋转精度取决于主轴、轴承、箱体孔以及主轴上其他相关零件的制造、装配和调整精度。
(2)刚度——主轴部件的刚度是指其在外加载荷作用下反抗变形的力量,通常以主轴前端部产生一个单位位移的弹性变形时,在位移方向上所施加的作用力的大小来表示。
主轴部件的刚度是综合刚度,它是主轴、轴承和轴承座等刚度的综合反映。
因此,主轴的尺寸和外形,使用轴承的类型、数量、预紧程度和配置形式,传动件的数量及布置方式,以及主轴部件的制造和装配质量等都影响主轴部件的刚度。
(3)抗振性——主轴部件的抗振性是指反抗受迫振动和自激振动而保持平稳运转的力量。
在切削过程中,由于各种因素引起的冲击力和交变力的干扰,使主轴产生振动。
抗振性差,表现为主轴部件工作时易产生振动且振幅较大,降低已加工表面质量和刀具寿命,加速传动件的磨损,诱发加工时的噪声,影响工作环境。
严峻的振动则可破坏刀具或主轴部件正常运转,使加工无法进行。
(4)温升及热变形——主轴部件运转时,因各相对运动处的摩擦生热,切削区的切削热等使主轴部件的温度上升,其尺寸、外形及位置发生变化,造成主轴部件的热变形。
主轴热变形可引起轴承间隙变化,温升后会使润滑油粘度降低,这些变化都会影响主轴部件的工作性能,降低加工精度。
(5)精度保持性——主轴部件的精度保持性是指长期地保持其原始制造精度的力量。
数控机床中主传动系统的主轴部件班级:13数控技术2 姓名:李招弟学号:135307202摘要:数控机床是当代最先进的制造工具之一,是推动制造技术进步的原动力。
机床的主轴部件是机床的重要部件之一,它带动工件或刀具执行机床的切削运动。
数控机床主轴部件的精度、刚度、热变性等对加工质量和生产效率等有着重要的影响。
主轴是主轴部件中的重要组成部分,机床主轴带着刀具或夹具在支承件中做回转运动,需要传递扭矩,承受切削力,并保证必要的回转精度。
为了提高孔加工时孔径的一致性主轴部件上还设有准停装置。
自动装夹和切屑清除装置实现了刀具在主轴内的自动装卸和改善了孔的加工精度。
本课题的研究为提高了数控机床的工作性能和零件的加工质量。
关键词:性能要求、主轴、主轴支承、准停装置、自动装夹和切屑清除装置、润滑和密封AbstractCNC machine tools is one of the most advanced manufacturing tools, is to promote the manufacturing and technological progress the driving force. Machine tool spindle components is an important part of machine tools, which led to the implementation of the workpiece or machine tool cutting motion. Effect of precision CNC machine tool spindle member, stiffness, heat denaturation of processing quality and production efficiency has important. Spindle Spindle is an important component parts, machine tool spindle with a tool or fixture to do rotary motion in support, we need to transfer torque to withstand the cutting forces, and to ensure the necessary rotation accuracy. In order to improve the consistency of the aperture when the hole machining spindle assembly also has a quasi-stop device. Automatic clamping device and chip removal tool to achieve the automatic loading and improve the hole in the spindle precision. Research on this topic in order to improve the processing quality performance CNC machine tools and parts.Keywords:Performance requirements, spindle, spindle bearing, quasi-stop device, automatic clamping and chip removal device, lubrication and sealing1 绪论数控机床是机电一体化的典型产品,是集机床、计算机、电动机及拖动、电力电子技术、自动控制、PLC、检测等技术为一体的自动化设备。
数控机床结构-数控机床的主轴部件主轴部件主轴部件是数控机床的最关键部件,它对零件加工质量有着直接的影响。
主轴部件包括主轴的支承、安装在主轴上的传动零件等。
数控机床的主轴部件要求有高的精度、刚度和热稳定性,还应满足数控机床所特有的结构要求。
如对于自动换刀的数控机床,为了实现刀具在主轴上的自动装卸与夹持,还必须有刀具的自动夹紧装置、主轴准停装置和主轴孔的清理装置等结构。
1.主轴部件的运动方式主轴部件按运动方式可分为以下几类:(1)只做旋转运动的主轴组件这类主轴组件结构较为简单,如车床、铣床和磨床等主轴组件属于这一类(2)既有旋转运动又有轴向进给运动的主轴组件如钻床和镗床等的主轴组件。
其中主轴组件与轴承装在套筒内。
主轴在套筒内做旋转主运动,套筒在主轴箱的导向孔内做直线进给运动。
(3)既有旋转运动又有轴向调整移动的主轴组件属于这一类的主轴组件有滚齿机、部分立式铣床等的主轴组件。
主轴在套筒内做旋转运动,并可根据需要随主轴套筒一起做轴向调整移动。
主轴组件工作时,用其中的夹紧装置将主轴套筒夹紧在主轴箱内,提高主轴部件的刚度。
(4)既有旋转运动又有径向进给运动的主轴部件属于这一类的有卧式镗床的平旋盘主轴部件和组合机床的镗孔车端面头主轴部件。
主轴做旋转运动时,装在数控机床结构主轴前端平旋盘上的径向滑块可带动刀具做径向进给运动。
(5)主轴做旋转运动又做行星运动的主轴部件新式内圆磨床砂轮主轴部件的工作原理如图3.2所示,砂轮主轴l在支撑套2的偏心孔内做旋转主运动。
支承套2安装在套筒4内。
套筒4的轴线与工件被加工孔轴线重合,当套筒4由蜗杆6经蜗轮W传动,在箱体3中缓慢地旋转时,带动套筒及砂轮主轴做行星运动,即圆周进给运动。
通过传动支承套2来调整主轴与套筒4的偏心距e,实现横向进给。
2.主轴主轴是主轴部件中的关键零件。
它的结构尺寸和形状、制造精度、材料及热处理等对主轴部件的工作性能有很大的影响。
主轴结构随主轴系统设计要求的不同而有多种形式。
数控机床的主轴部件主轴部件由主轴的支承、安装在主轴上的传动零件及装夹刀具或工件的附件组成。
它的主要功用是①夹持工件或刀具实现切削运动;②传递运动及切削加工所需要的动力。
由于主轴是机床的一个关键部件,主轴部件质量的好坏直接影响加工质量。
因此,机床对其主轴部件的主要要求有:① 主轴的精度要高。
精度包括运动精度(回转精度、轴向窜动)和安装刀具或夹持工件的夹具的定位精度(轴向、径向)。
② 部件的结构刚度和抗振性。
③ 运转温升不能太高以及较好的热稳定性。
④ 部件的耐磨性和精度保持力量。
对数控机床除上述要求外,在机械结构方面还应有:① 刀具的自动夹紧装置。
② 主轴的准停装置。
③ 主轴孔的清理装置等。
1.主轴部件的结构主轴端部的结构形式端部用于安装刀具或夹持工件的夹具,因此,要保证刀具或夹具定位精确,装夹牢靠、坚固,而且装卸便利。
目前,主轴的端部外形已标准化。
图1 主轴端部的结构形式主轴部件的支承主轴上的切削力是通过支承而传递给机床基础件的,主轴部件支承的作用是在刀具或工件作回转运动时承受切削力(轴向、径向)、同时保证主轴运动精度,所以为了保证加工精度,必需保证其旋转精度和相应的承载力量,即有足够的轴向和径向刚度。
图2所示为主轴常用的几种滚动轴承。
图2 主轴部件的支承形式图(a)为锥孔双列圆柱滚子轴承,内圈为1∶12的锥孔,当内圈沿锥形轴颈轴向移动时,内圈胀大以调整滚道的间隙。
滚子数目多,两列滚子交叉排列,因而承载力量大、刚性好、允许转速高。
它的内、外圈均较薄,因此,要求主轴颈与箱体孔均有较高的制造精度,以免轴颈与箱体孔的外形误差使轴承滚道发生畸变而影响主轴的旋转精度。
该轴承只能承受径向载荷。
图(b)是双列推力向心球轴承,接触角为60°,球径小、数目多,能承受双向轴向载荷。
磨薄中间隔套,可以调整间隙或预紧,轴向刚度较高,允许转速高。
该轴承一般与双列圆柱滚子轴承配套用作主轴的前支承,并将其外圈外径做成负公差,保证只承受轴向载荷。