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關(guān)于數(shù)控機(jī)床主軸支承結(jié)構(gòu)的探討


信息來源:   責(zé)任編輯:zhaoyanping   
  
在數(shù)控機(jī)床中,不論是數(shù)控車床、鉆床還是銑床,其主軸是最關(guān)鍵的部件,對機(jī)床精度起著至關(guān)重要的作用。
主軸的結(jié)構(gòu)與其需實現(xiàn)的功能關(guān),加工及裝配的工藝性也是影響其形狀的因素。主軸端部的結(jié)構(gòu)已標(biāo)準(zhǔn)化,主軸頭部的形狀手冊中已有規(guī)定。
機(jī)床主軸的定位形式一般有兩支承或三支承。以兩支承的數(shù)控銑床主軸為例進(jìn)行介紹。
大部分機(jī)床主軸前端結(jié)構(gòu)如圖1所示,重點討論主軸前支承部分。主軸前端支承是由3182100系列軸承和一個能承受雙向力的角接觸軸承構(gòu)成。國外有很多數(shù)控機(jī)床主軸也采用這種結(jié)構(gòu)。
該結(jié)構(gòu)對技術(shù)力量較強(qiáng)的廠家來說,憑經(jīng)驗進(jìn)行合理的選配和調(diào)整,不會對精度產(chǎn)生太大的影響。但這種結(jié)構(gòu)在設(shè)計上存在不妥之處,當(dāng)前面的3182100系列軸承2需要預(yù)緊時,要靠擰緊螺母6來實現(xiàn)。在裝配前選配調(diào)整墊1時,因為主軸本身的加工等原因,很難使調(diào)整墊1正好符合3182100系列軸承的預(yù)緊力要求,因為當(dāng)各件都裝上后,擰緊螺母6使3182100系列軸承開始預(yù)緊,但當(dāng)軸承2的外端與調(diào)整墊1端面接觸時,因軸承位置已經(jīng)靠死,螺母擰不動。若軸承2未達(dá)到應(yīng)有的預(yù)緊力時,將會影響主軸的剛性和回轉(zhuǎn)精度。
在軸承精度已選好,且工件加工情況也良好時,從理論上分析前后軸承的調(diào)整對主軸精度的影響,如果2所示。前后軸承最大徑向跳動位于同一平面,并在主軸軸線的同側(cè)。d表示主軸前端檢驗處的徑向跳動,d1表示前軸承的最大徑向跳動,d2表示后軸承的最大徑向跳動,且d<d1<d2a為主軸前支承到檢驗處的距離,L為主軸前后支承之間的距離。
另一種情況,如圖3所示,前后支承的最大跳動位于同一平面,但在主軸軸線的兩側(cè)。主軸前端檢驗處的最大徑向跳動為d',且d'>d1
比較兩種情況可以得出以下結(jié)論:d<d',表明若使主軸前端檢驗處徑向跳動最小,應(yīng)使其滿足圖1的條件,而應(yīng)避免圖3所示的情況。對圖1所示的前支承調(diào)整環(huán)節(jié)來說,要達(dá)到圖2所示的情況是比較困難的。
軸承的間隙是影響主軸回轉(zhuǎn)精度及剛度的重要因素。然而軸承在預(yù)緊過程中,若間隙過小,容易引起主軸軸承過熱;若間隙過大,又會影響回轉(zhuǎn)精度,所以用圖1所示的結(jié)構(gòu)對軸承進(jìn)行預(yù)緊時,很難將間隙一次性調(diào)好。如調(diào)不好,還要重新拆下軸承等相關(guān)的一些零件,再拿出調(diào)整墊1進(jìn)行配磨。磨去多少合理,理論上無法算出,只能憑經(jīng)驗。這樣既煩瑣,又難以保證效果。
如果將主軸前支承的定位方式改為圖4所示。以螺母1進(jìn)行軸向定位,墊片2起防松作用。在加工中若稍有位置偏差,也可通過墊片1使之與軸承3的端面均勻接觸。由此可見,螺母1既是軸向定位基準(zhǔn),又可控制軸向移動量,因此調(diào)整控制比較方便。
在過去,這種定位方式較難推廣,其主要原因在于主軸上切削螺紋時,螺紋孔和螺母端面的垂直度要求很高,因此難以加工。但在目前數(shù)控機(jī)床普及的情況下,切削螺紋的工序已經(jīng)比較容易。這種結(jié)構(gòu)在理論上是正確的,在實踐上是可行的。

 

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