机床主轴是一种典型的轴类零件,它是机床的关键零件之一,它把回旋运动和转矩通过主轴端部的家具传递给工件或刀具。因此在工作中主轴要承受转矩和弯矩,而且还要求有很高的回转精度。因此,主轴的制造质量将直接影响到整台机床的工作精度和使用寿命。主轴零件图上规定了一系列技术要求,如尺寸精度、形状位置公差、表面粗糙、接触精度和热处理要求等。这些都是为了保证主轴具有高的回转精度和刚度、良好的耐磨性和尺寸稳定性。
机械主轴指的是机床上带动工件或刀具旋转的轴。通常由主轴、轴承和传动件(齿轮或带轮)等组成主轴部件。在机器中主要用来支撑传动零件如齿轮、带轮,传递运动及扭矩,如机床主轴;有的用来装夹工件,如心轴。除了刨床、拉床等主运动为直线运动的机床外,大多数机床都有主轴部件。主轴部件的运动精度和结构刚度是决定加工质量和切削效率的重要因素。衡量主轴部件性能的指标主要是旋转精度、刚度和速度适应性。①旋转精度:主轴旋转时在影响加工精度的方向上出现的径向和轴向跳动(见形位公差),主要决定于主轴和轴承的制造和装配质量。②动、静刚度:主要决定于主轴的弯曲刚度、轴承的刚度和阻尼。③速度适应性:允许的最高转速和转速范围,主要决定于轴承的结构和润滑,以及散热条件。
数控机床主轴是主轴组件中的重要组成部分。的结构尺寸开关、制造精度、材料及其热处理等对整个主轴组件乃至主传动系统的工作性能都有很大的影响。数控机床主轴的以上设计参数随着机床的不同以及主传动系统的设计要求的不同而不同。
数控机床主轴的结构设计主要考虑主轴的平均直径,主轴内孔直径、悬伸长度和支承跨距。主轴上装有各种零件,由于装配的需要,主轴直径通常是从前向后或是从中间向两端逐渐减少,成阶梯状。
(1)数控机床主轴平均直径。主轴直径包括三个参数;主轴前轴径、后轻径和主轴平均直径。主轴平均走私对主轴部件的风度影响较大。主轴平均直径越大,刚度越高,主轴本身弯曲变形所引起的主轴轴端位移越小。但是主轴平均直径越大,主轴箱结构尺寸就越大,轴承和轴上其零件的尺寸相应增大。主轴直径的实际尺寸应该在主轴组件的结构设计时确定,在满足主轴刚度的条件下,直径宜选较小值。在设计时还应注意使前后轴径差值尽量减小,以提高风度的工艺性能。
(2)数控机床主轴内孔直径。主轴内孔径和机床类型有关,主要用来通过棒料、拉杆、镗杆或顶出顶尖等。主轴孔径越大,可通过的棒料走私就越大,机床的加工范围就越广,主轴组件就越轻。主轴的孔径主要是受主轴风度的制约。当主轴的孔径与主轴平均直径之比小于0.3时,内孔对主轴的刚度几乎没有影响;当比值0.5时,空心主轴的刚度大约为相同直径实心主轴风度的90%;当比值为0.7时,刚度削弱量约为25%;当比值大于0.7时,空心主轴的风度就会急剧下降。一般情况下可取比值在0.5左右。
(3)数控机床主轴悬伸长度。主轴的悬伸长度是指主轴前端主轴前支承中点的距离。悬伸长度的大小取决于主轴端部的结构形式和尺寸、前支承的轴承配置和密封装置等,有的还和机床的其参数有关,如工作台的结构配置等。主轴的悬伸长度对主轴的风度影响很大。主轴悬伸长度越短,其刚度越高。因此,确定悬伸长度的原则是在满足结构要求的前提下,尽可能取较小值。
(4)数控机床主轴支承跨距。主轴支承跨距是指主轴相信两支承的支反力作用点之间的距离。合理确定主轴支承跨距是获得主轴组件最大静风度的重要条件之一。主轴的最佳支承跨距可使主轴组件前端位移最小。
(5)数控机床主轴端部结构。主轴的端部是主轴与工件或工具联系的结合部位,要求夹具和刀具在轴端定位精度高,定位刚度好,装卸方便,同时使主轴的悬伸量小。其结构开关由机床类型和夹具(或刀具)的开关而定。因为夹具和刀具都已经标准化了,所以通用机床的主轴轴端形状和尺寸也已经标准化。
(6)数控机床主轴材料和热处理。对于一般机床而主,决定主轴材料及其热处理的主要依据是主轴的风度要求、耐磨性、载荷特点。主轴的材料道选钢材,特别是价格便宜的中碳钢(如45钢)。当载荷特别大或有较大冲击是,或者精密机床的主轴需要减少热处理后的变形等情况时,才地选用合金钢。主轴常用的热处理方式是高挂、渗氮和感应淬火等。
由于工作环境的因素,主轴是接触加工工件和废屑最大的设备配件,而主轴性能的优劣也极大的影响着加工工艺。所以,在日常的生产加工们要做好主轴保养和维护工作。
(1)干完活就要清理主轴电机,如果这个习惯养成了,主轴电机最重要的保养工作就做到了!
(2)操作员在每天工作完后要使用吸尘器清理主轴电机的转子端和电机接线端子上的废屑,防止废屑在转子端和接线端子上堆积,以此避免废屑进入轴承,加速高速轴承的磨损;避免废屑进入接线端子,造成电机短路烧毁。
(3)每次装卡和更换刀具时,操作员必须要将压帽卡头拧下,不能使用直接插拔刀具的方法换刀!
(4)在卸刀后要将卡头和压帽清理干净。
(5)操作员在上刀时一定要将到刀具、卡头和压帽清理干净!这一细节做到位,主轴电机的寿命就可大大地延长!
(6)开机后操作员必须检查电机的冷却水流地工作状态,要检查水泵是否正常工作,要检查冷却水是否被水垢、微生物污染,要检查管路状态是否正常,必须要保证冷却水正常循环!严禁在主轴电机内无冷却水通过的情况下开启主轴电机!
(7)一定按规范使用主轴电机!
除了上述规定外,操作员在没有经过培训的情况下严禁上岗操作。主轴出现故障时,不要随意拆卸,要及时联系厂家进行检修和故障排除。