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      關于數控機床主軸支承結構的探討

      更新時間: 2005-12-21 15:51:13來源: 粵嵌教育瀏覽量:3085

        數控機床中,不論是數控車床、鉆床還是銑床,其主軸是關鍵的部件,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形狀的因素。主軸端部的結構已標準化,主軸頭部的形狀手冊中已有規定。

        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介紹。

        大部分機床主軸前端結構如圖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成。國外有很多數控機床主軸也采用這種結構。

        該結構對技術力量較強的廠家來說,憑經驗進行合理的選配和調整,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,因為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,因為當各件都裝上后,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,如果2所示。前后軸承徑向跳動位于同一平面,并在主軸軸線的同側。d表示主軸前端檢驗處的徑向跳動,d1表示前軸承的徑向跳動,d2表示后軸承的徑向跳動,且d<d1<d2,a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,前后支承的跳動位于同一平面,但在主軸軸線的兩側。主軸前端檢驗處的徑向跳動為d',且d'>d1。

        比較兩種情況可以得出以下結論:d<d',表明若使主軸前端檢驗處徑向跳動小,應使其滿足圖1的條件,而應避免圖3所示的情況。對圖1所示的前支承調整環節來說,要達到圖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,容易引起主軸軸承過熱;若間隙過大,又會影響回轉精度,所以用圖1所示的結構對軸承進行預緊時,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。磨去多少合理,理論上無法算出,只能憑經驗。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,又可控制軸向移動量,因此調整控制比較方便。

        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。但在目前數控機床普及的情況下,切削螺紋的工序已經比較容易。這種結構在理論上是正確的,在實踐上是可行的。

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