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對數控機床主軸支承結構的研究

對數控機床主軸支承結構的研究

數控機床中,不論是數控車床、鉆床仍是銑床,其主軸是最樞紐的部件,對機床精度起著至關重要的作用。
主軸的結構與其需實現的功能關,加工及裝配的工藝性也是影響其外形的因素。主軸端部的結構已尺度化,主軸頭部的外形手冊中已有劃定。
機床主軸的定位形式一般有兩支承或三支承。以兩支承的數控銑床主軸為例進行先容。
重點討論主軸前支承部門。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成。國外有良多數控機床主軸也采用這種結構。
該結構對技術氣力較強的廠家來說,憑經驗進行公道的選配和調整,不會對精度產生太大的影響。但這種結構在設計上存在不妥之處,當前面的3182100系列軸承2需要預緊時,要靠擰緊螺母6來實現。在裝配前選配調整墊1時,由于主軸本身的加工等原因,很難使調整墊1正好符合3182100系列軸承的預緊力要求,由于當各件都裝上后,擰緊螺母6使3182100系列軸承開始預緊,但當軸承2的外端與調整墊1端面接觸時,因軸承位置已經靠死,螺母擰不動。若軸承2未達到應有的預緊力時,將會影響主軸的剛性和回轉精度
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整對主軸精度的影響,假如2所示。前后軸承最大徑向跳動位于統一平面,并在主軸軸線的同側。δ表示主軸前端檢修處的徑向跳動,δ1表示前軸承的最大徑向跳動,δ2表示后軸承的最大徑向跳動,且δ<δ1<δ2,a為主軸前支承到檢修處的間隔,L為主軸前后支承之間的間隔。
軸承的間隙是影響主軸回轉精度及剛度的重要因素。然而軸承在預緊過程中,若間隙過小,輕易引起主軸軸承過熱;若間隙過大,又會影響回轉精度,另一種情況,如圖3所示,前后支承的最大跳動位于統一平面,但在主軸軸線的兩側。
很難將間隙一次性調好。如調不好,還要重新拆下軸承等相關的一些零件,再拿出調整墊1進行配磨。磨去多少公道,理論上無法算出,只能憑經驗。這樣既啰嗦,又難以保證效果。
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。但在目前數控機床普及的情況下,切削螺紋的工序已經比較輕易。這種結構在理論上是準確的,在實踐上是可行的。

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