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自动钻孔机主轴组件的性能要求


  主轴组件是自动钻孔机的主要部件之一,它的性能对整机性能有很大的影响。主轴组件直接承受切削力,且转速范围很大,因此主轴组件的主要性能应满足如下要求

  1、自动钻孔机主轴组件的回转精度。

  主轴组件的回转精度,是指主轴的回转精度。当主轴作回转运动时,线速度为零的点的连线称为主轴的回转中心线,回转中心线的空间位置,在理想的情况下应是固定不变的。实际上,由于主轴组件中各种因素的影响,回转中心线的空间位置每瞬间都是变的,这些瞬时回转中心线的平均空间位置称为理想回转中心线。瞬时回转中心线相对于理想回转中心线在空间的位置距离,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。纯径向误差、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时,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对一个空间旋转矢量,它并不是在所有的情况下都表示为被加工工件所得到的加工形状。

  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。目前我司在生产中沿用传统的静态测量法,用一个精密的检测棒插入主轴锥孔中,使千分表触头触 检测棒圆柱表面,以低速转动主轴进行测量。千分表最大和最小读数的差即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,与主轴同时旋转;在工作台上安装两个互成90°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加工有色金属试件,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时允许回转精度小于0.02mm。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,均可能造成主轴的回转误差。因此加工中心的主轴不平衡量一般要控制在0.4mm/s以下。
 

自动钻孔机主轴组件

  2、自动钻孔机主轴组件的刚度。

  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。在主轴前端部施加一作用力F,若主轴端的位移量为Y,则主轴部件的刚度值K为=F/Y(N/um)。

  主轴组件的刚度越大,主轴受力的变形越小。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、支承跨距、所选用的轴承类型及配置形式、轴承间隙的调整、主轴上传动元件的位置等有关。

  3、自动钻孔机主轴组件抗振性。

  主轴组件的抗振性是指切削加工时,主轴保持平稳运转而不发生振动的能力。主轴组件抗振性差,工作时容易产生振动,不仅会降低加工质量,而且限制了机床生产率的提高,使刀具耐用度下降。提高主轴抗振性必须提高主轴组件的静刚度,采用较大阻尼比的前轴承,以及在必要时安装阻尼(消振)器。另外,使主轴的固有频率远远大于激振力的频率。

自动钻孔机

  4、自动钻孔机主轴组件的温升。

  主轴组件在运转中,温升过高会引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发生变化,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时,一般采用恒温主轴箱。

  5、自动钻孔机主轴组件的耐磨性。

  主轴组件必须有足够的耐磨性,以便能长期的保持精度。主轴上易磨服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,以提高其硬度,增加耐磨性。主轴轴承也需有良好的润滑,提高其耐磨性。以上这些要求,有些方面互相矛盾,例如高刚度与高速、高速与低温升、高速与高精度等。这就要具体问题具体分析,例如设计高效数控机的主轴组件时,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。
 

自动钻孔机主轴组件

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  自动钻孔机主轴组件的按运动方式可分为5类

  1、只作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属于这一类,其中主轴组件与轴承装在套筒内,主轴在套筒内作旋转主运动套简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。属于这一类的有滚齿机部分立式铣床等的主轴组件。主轴在套筒内作旋转运动,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。

自动钻孔机

  4、既有旋转运动又有径向进给运动的主轴组件。属于这一类的有卧式镗床的平旋盘主轴组件和组合机床的镗孔车端面主轴组件。主轴作旋转运动时,装在主轴前端平旋让的径向滑块可带动刀具作径向进给运动。

  5、主轴作旋转运动又作行星运动的主轴组件。新式内圆磨床砂轮主轴组件的工作盘原理如图4-12所示,砂轮主轴1在支承套2的偏心孔内作旋转主运动。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作行星运动,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,可实现横向进给。

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