第2课数控机床的机械结构.pptVIP

2002/12总结 * 图2-9a为锥孔双列圆柱滚子轴承，内圈为1：12的锥孔，当内圈沿锥形轴轴向移动时，内圈胀大，可以调整滚道间隙。这种轴承的特点是滚子数量多，两列滚子交错排列，因此承载能力大，刚性好，允许转速高。但它对箱体孔，主轴颈的加工精度要求高，且只能承受径向载荷。 图2-9b为双列推力角接触球轴承,接触角为60。这种轴承的球径小、数量多,允许转速高,轴向刚度较高,能承受双向轴向载荷。该种轴承一般与双列圆柱滚子轴承配套用作主轴的前支承。 图2-9c为双列圆锥滚子轴承。这种轴承的特点是内、外列滚子数量相差一个,能使振动频率不一致,因此,可以改善轴承的动态性能。轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷, 通常用作主轴的前支承。 图2-9d为带凸肩的双列圆锥滚子轴承。这种轴承的结构和图2-9c相似,特点是滚子被做成空心,故能进行有效润滑和冷却；此外,还能在承受冲击载荷时产生微小变形,增加接触面积,起到有效吸振和缓冲作用。 2002/12总结 * 图2-10a采用后端定位,推力轴承布置在后支承的两侧,轴向载荷由后支承承受。这种形式的优点是能简化结构,缺点是由于前端不定位,因此当主轴受热时将引起主轴伸长；另外,特别是对于细长主轴,当切削力较大时,可能引起横向弯曲,影响加工精度。因此,多用于精度不是很高的机床上。 图2-10b采用前、后两端定位,推力轴承布置在前、后支承的两外侧,轴向载荷由前支承承受,轴向间隙由后端调整。这种形式的布置,在主轴受热伸长时,会改变支承的轴向、径向间隙,影响加工精度。因此,最好能在设计时考虑对主轴的自动预紧。 图2-10c和图2-10d采用前端定位,推力轴承布置在前支承,轴向载荷由前支承承受。这两种形式的共同优点是结构刚度较高,主轴受热时的伸长,不会影响加工精度。图2-10c 的推力轴承安装在前支承两侧,会增加主轴的悬伸长度,对提高刚度不利。图2-10d的两只推力轴承均布置在前支承内侧,主轴的悬伸长度小,刚度大。但前支承结构较复杂,一般用 于高速精密数控机床。 2002/12总结 * 但是,电主轴的机械结构虽然比较简单,但制造工艺的要求却非常严格。这种结构还带来一系列新的技术难题诸如内置电动机的散热、高速主轴的动平衡、主轴支撑及其润滑方式的合理设计等问题,必须妥善地得到解决,才能确保主轴稳定可靠地高速运转,实现高效 精密加工。 2002/12总结 * 主轴轴承的发热也是电主轴的主要热源之一。由于电主轴的运转速度高, dm·n值大(dm为主轴前轴径直径,单位:mm；n为主轴最高转速,单位: r/min) ,因此对主轴轴承的动态、热态性能有十分严格的要求。除个别超高速电主轴采用磁悬浮轴承或液体动-静压轴承以外, 目前国内外绝大多数高速电主轴都采用角接触陶瓷球轴承,其滚球用Si3N4材料制成,直径比同规格球轴承小1/3。这种材料具有密度小、硬度高、线膨胀系数小、弹性模量大等优点,使用这种轴承可使电主轴获得运转速度高(dm·n值高达2×106)、温升小、刚度大、寿命长等一系列优良特性。 2002/12总结 * 电动机转子与机床主轴之间用过盈配合来实现转矩的传递,过盈量应按所传递的扭矩来计算,其值有时高达0.08 ～0.10mm。主轴上轴向固定零件用的螺纹套也用与主轴有过盈配合的圆盘来代替。 为了使转子在装配后达到精确的动平衡,除了上述对称性设计以外,还必须采取下列两个工艺措施:一是电主轴转子的外径在装配前一般都留有一定的加工余量,当转子用热压法(转子一般加温180 ～200°C)装入主轴以后,以主轴前、后轴径为定位支承,把主轴装夹在车床上对转子进行最后的精车。另一个保证主轴动平衡的措施是在电动机转子的两个端盖上,对称地加工16～24个直径略有不同的螺纹孔(M4或M6)。当电主轴组装完毕后,根据动平衡机的测试结果,在一定的方位上,旋入相应的动平衡螺钉并调节旋入深度,进行动平衡的调节,在完全达到动平衡精度后,用环氧树脂将这些平衡螺钉固化。 2002/12总结 * 提高轴承尺寸公差及旋转精度,以适应高精度切削要求。 2) 采用角接触球轴承取代圆柱滚子轴承和推力球轴承,以承受径向和轴向载荷,并适应高速切削的需要。 3) 应减小径向截面尺寸,以减小主轴系统的体积,并有利于系统的热传导。 4) 应尽量采用小而多的滚动体,以减小高速旋转惯性力并进而提高轴系的动刚度。 5) 采用高强度、轻质保持架,选择合理的引导方式,以适应高速旋转。 6) 尽量采用配对轴承,以保证轴承的旋转精度与刚度。 2002/12总结 * 机床主轴部件的结构根据不同的机床有较大的差别,图2-12和图2-13是两种卧式车床的主轴部件结构示意图。在图2-12中,主轴和电动机间采用的是传动带联接的定传动比传动方式；图2-13则采用了电主轴。立式加工中心(数控铣