數(shù)控車床主軸優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計
2020-04-11 陳其國
(本益實業(yè)(福建)有限公司,福建泉州 362800)
隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,對機(jī)械設(shè)備加工精度要求越來越高,加工零件的批量化生產(chǎn),在電子、汽車、洗衣機(jī)、醫(yī)療器械等機(jī)械加工行業(yè)數(shù)控機(jī)床以高效率、高精度等優(yōu)勢得到廣泛應(yīng)用。
我國從上世紀(jì)80年代對數(shù)控機(jī)床的初步認(rèn)識,到現(xiàn)在各機(jī)械加工行業(yè)對數(shù)控機(jī)床大量需求,可以說是世界上制造和使用數(shù)控機(jī)床最多的國家,特別是中、小型數(shù)控機(jī)床用量很大。生產(chǎn)這種數(shù)控機(jī)床的企業(yè)巨增。但是我國生產(chǎn)的大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床加工精度比較差,維修率高,達(dá)不到加工高精度機(jī)械零件的要求。只好依賴進(jìn)口機(jī)床。
從目前看數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)除國外的一些品牌外,我國開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)性能基本穩(wěn)定可靠,控制精度也比較高。致使部分?jǐn)?shù)控機(jī)床加工精度低、穩(wěn)定性差、維修率高的主要原因是機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,機(jī)床本身零件加工精度低,再加上裝配工藝等因素造成的。與國外同類機(jī)床相比有較大差距。
數(shù)控車床占數(shù)控機(jī)床中的主要比例。φ360以下回轉(zhuǎn)直徑中小型數(shù)控車床使用數(shù)量最多。這類數(shù)控車床大多都采用變頻電機(jī)無級調(diào)速直接驅(qū)動車床主軸進(jìn)行切削加工的。要提高車床加工精度,除提高床身、床鞍、滾珠絲杠等部件的精度外,車床主軸部分是提高車床加工精度和使用壽命的關(guān)鍵部件。經(jīng)過十多年對中、小型數(shù)控車床主軸結(jié)構(gòu)的分析研究,設(shè)計出了一套比較理想的主軸結(jié)構(gòu),該主軸結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)速高,精度高,使用壽命長,裝配簡單,維修方便,防水性能好。
下面對該主軸結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)進(jìn)行分析,主軸結(jié)構(gòu)圖如圖1。
一、主軸結(jié)構(gòu)解析
在主軸前端采用一對角接觸串聯(lián)軸承(5)加一個單獨(dú)角接觸軸承(8),組成角接觸軸承對。單獨(dú)角觸軸承通過鎖緊螺母(11)鎖住軸承。在主軸后端采用一對角接觸背對背組合軸承。軸承由鎖緊螺母(16)通過軸承墊(15)鎖緊。這種五軸承支撐結(jié)構(gòu),因前端采用了一對串聯(lián)角接觸軸承,另加配一單獨(dú)角接觸軸承,具有高轉(zhuǎn)速、高精度、高剛性特點(diǎn)。
二、主軸結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)
1.在主軸(1)上設(shè)計有兩道摔水槽。在前法蘭(3)上加工有擋水槽,在法蘭下部開有流水孔。一旦冷卻液液從主軸與前法蘭縫隙進(jìn)入,由于主軸高速旋轉(zhuǎn),冷卻液在離心力的作用下摔到前法蘭擋水槽中,從下部流水孔排出。在軸承墊(2)上又設(shè)計了一道摔水槽,達(dá)到了二次防水之目的。在后軸承部分也設(shè)計有與前端相同防水結(jié)構(gòu)。其防水結(jié)構(gòu)效果甚佳,確保冷卻液不能進(jìn)入軸承而致軸承損壞。
2.主軸可作為一個部件除皮帶輪(18)外,先裝好整個軸承、軸承墊。并調(diào)整好軸承間隙,再整體裝入車頭箱體孔內(nèi),鎖緊前法蘭螺釘即可。在前端串聯(lián)軸承之間有軸承內(nèi)外環(huán)調(diào)整墊(6)(7),可事先在工裝上通過研磨調(diào)整墊調(diào)整軸承(5)與(8)軸承間隙。軸承裝在主軸上可將前后鎖緊螺母緊到最緊,而不至于將軸承因為壓的太緊而被損壞。排除了普通主軸結(jié)構(gòu)中,通過調(diào)整主軸尾部鎖緊螺母來直接調(diào)整主軸軸承間隙時因裝配工人經(jīng)驗不足而造成主軸軸承過緊或過松的不良后果。當(dāng)軸承用到一定時間,出現(xiàn)軸承磨損。還可以通過研磨軸承內(nèi)墊(6),重新調(diào)整軸承間隙,以恢復(fù)主軸回轉(zhuǎn)精度。
3.車頭箱后端軸承孔是無臺階孔,當(dāng)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱脹冷縮長度發(fā)生變化時,后軸承外環(huán)隨之在軸承孔內(nèi)微量移動,以保證主軸回轉(zhuǎn)精度,增加軸承的使用壽命。
4.維修拆卸很方便,當(dāng)需要拆卸主軸維修時,先拆下主軸皮帶輪(18),再卸去前法蘭上的緊固螺釘,直接從主軸后部將主軸及全部主軸軸承一起從車頭箱體推出。因軸承內(nèi)環(huán)直徑小,拆卸軸承很不容易。為使軸承內(nèi)環(huán)方便拆下,而不使軸承外環(huán)脫圈損壞軸承,設(shè)計了拆軸承用墊(2)(12),這樣就可以輕松從主軸上拆下軸承。
以上解析了這種數(shù)控車床優(yōu)化主軸結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn),供同行參考??偠灾?,數(shù)控機(jī)床主軸部分在數(shù)控機(jī)床中起到重要作用,它關(guān)系到數(shù)控機(jī)床的性能、精度及使用壽命。對數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)而言,能否有很好的數(shù)控產(chǎn)品,是關(guān)系到自己的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品能否得到廣大用戶的認(rèn)可和歡迎。在競爭非常激烈的數(shù)控機(jī)床市場能否得到一席之地主要因素。對數(shù)控機(jī)床使用者而言,能有優(yōu)良的數(shù)控機(jī)床,為企業(yè)創(chuàng)造更多效益,是很多企業(yè)家夢寐以求愿望。對國家而言數(shù)控機(jī)床質(zhì)量提高和發(fā)展,擺脫了一些科技發(fā)大國家在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域?qū)ξ覈?。促進(jìn)了我事、醫(yī)療、航空航天技術(shù)等行業(yè)的發(fā)展。
來源:《科技與企業(yè)》