高速立式加工中心高速主軸的關(guān)鍵技術(shù)分析  高速加工中心的高速主軸應(yīng)具有精密度高、剛性好、運行平穩(wěn)和熱變形小等特點。  眾所周知,軸承是主軸設(shè)計中的零部件,對高速主軸來說更是如此。低速運行的主軸常使用鋼球軸承,油脂潤滑,但是,隨著轉(zhuǎn)速的提高,這種設(shè)計方法已不再合適。

現(xiàn)在,人們希望主軸既能輸出大的功率又有高的轉(zhuǎn)速。目前解決該問題的方法是利用混合陶瓷軸承并輔之以油潤滑,這種方法能適合于150000r/min以上的轉(zhuǎn)速。已運用此項技術(shù)制成200000r/min/75hp和3000000r/min/50hp的主軸。這種主軸中使用的軸承的內(nèi)、外滾道仍然是用鋼制成的。但其滾動部件是由硬度高且耐磨性好的陶瓷材料制成。由于陶瓷材料比鋼輕,加上其制造工藝可以保證其制成的滾珠比鋼制成的更圓,且工作中不易變形,熱穩(wěn)定性好,所以這種混合陶瓷軸承的運行性能良好。 

任何一種軸承運行過程中產(chǎn)生的熱量都會對其精度和壽命產(chǎn)生影響,因此在高速主軸中,必須采取措施來處理這個問題。轉(zhuǎn)速在100000r/min以上的主軸,典型的方法是采用氣油混合潤滑系統(tǒng)。這種系統(tǒng)給軸承提供少的(但卻是足夠)潤滑以使軸承產(chǎn)生較少的熱量,其中氣流不僅起潤滑作用,還可以帶走熱量,除此之外,高速主軸還使用軸承冷卻系統(tǒng)來散熱,這種冷卻系統(tǒng)有時也被稱為“冷卻器”。 

還有一些其他的減少摩擦的設(shè)計方法,其功率為50hp,轉(zhuǎn)速達(dá)200000r/min的主軸使用的是靜動承,這樣,主軸在“液體”中而非在剛性件上轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)速需要很高時可以使用空氣軸承,但它一般用于直徑較小且轉(zhuǎn)速要求超過1000000r/min的主軸。幾乎無摩擦的磁力軸承也在某些場合得到運用。   

如何保養(yǎng)加工中心呢？

加工中心的正確操作使用能夠防止機床非正常磨損，做好日常維護(hù)保養(yǎng)，可使設(shè)備保持良好的技術(shù)狀態(tài)，那么對于加工中心我們該如何的保養(yǎng)呢?

一、數(shù)控設(shè)備的使用環(huán)境，為提高數(shù)控設(shè)備的使用壽命，一般要求要避免陽光的直接照射和其他熱輻射，要避免太潮濕、粉塵過多或有腐蝕氣體的場所。精密數(shù)控設(shè)備要遠(yuǎn)離振動大的設(shè)備，如沖床、鍛壓設(shè)備等。

二、良好的電源保證，為了避免電源波動幅度大(大于±10%)和可能的瞬間干擾信號等影響，數(shù)控設(shè)備一般采用專線供電(如從低壓配電室分一路單獨供數(shù)控機床使用)或增設(shè)穩(wěn)壓裝置等，都可減少供電質(zhì)量的影響和電氣干擾。

三、制定有效操作規(guī)程，在數(shù)控機床的使用與管理方面，應(yīng)制定一系列切合實際、行之有效的操作規(guī)程。例如潤滑、保養(yǎng)、合理使用及規(guī)范的交接班制度等，是數(shù)控設(shè)備使用及管理的主要內(nèi)容。制定和遵守操作規(guī)程是保證數(shù)控機床安全運行的重要措施之一。實踐證明，眾多故障都可由遵守操作規(guī)程而減少。四、數(shù)控設(shè)備不宜長期封存購買數(shù)控機床以后要充分利用，尤其是投入使用的年，使其容易出故障的薄弱環(huán)節(jié)盡早暴露，得以在保修期內(nèi)得以排除。加工中，盡量減少數(shù)控機床主軸的啟閉，以降低對離合器、齒輪等器件的磨損。沒有加工任務(wù)時，數(shù)控機床也要定期通電，是每周通電1～2次，每次空運行1小時左右，以利用機床本身的發(fā)熱量來降低機內(nèi)的濕度，使電子元件不致受潮，同時也能及時發(fā)現(xiàn)有無電池電量不足報警，以防止系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)的丟失。

加工中心的工作原理及組成

一、加工中心的工作原理

加工中心的工作原理是根據(jù)零件圖紙，制定工藝方案，采用手工或計算機自動編制零件加工程序，把零件所需的機床各種動作及全部工藝參數(shù)變成機床的數(shù)控裝置能接受的信息代碼，并把這些代碼存儲在信息載體上，將信息載體送到輸入裝置，讀出信息并送入數(shù)控裝置。進(jìn)入數(shù)控裝置的信息，經(jīng)過一系列處理和運算轉(zhuǎn)變成脈沖信號。有的信號送到機床的伺服系統(tǒng)，通過伺服機構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和放大，再經(jīng)過傳動機構(gòu)，驅(qū)動機床有關(guān)零件，使刀具和工件嚴(yán)格執(zhí)行零件程序所規(guī)定的相應(yīng)運動。還有的信號送到可編程控制器中用以順序控制機床的其它輔助動作，實現(xiàn)刀具自動更換。

二、加工中心的組成（1）基礎(chǔ)部件：由床身、立柱和工作臺等大部件組成，是加工中心的基礎(chǔ)部件，它們可以是鑄鐵件，也可以是焊接鋼結(jié)構(gòu)件，均要承受加工中心的靜載荷以及在加工時的切削載荷。

（2）控制系統(tǒng)

（3）自動換刀裝置：它由刀庫、驅(qū)動機構(gòu)等部件組成。刀庫是存放加工過程中所使用的全部刀具的裝置。本次設(shè)計用的是斗笠刀庫，12把刀。

（4）輔助裝置：包括潤滑、冷卻、排屑等系統(tǒng)等部分。輔助裝置雖不直接參加切削運動，但對加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起到保障作用，因此，也是加工中心不可缺少的部分。

怎樣選擇合適的加工中心

首先要明確準(zhǔn)備加工的對象。一般來說，具備下列特點的零件適合在加工：多工序集約型工件指在一個工件上需要用許多把刀具進(jìn)行加工。定位繁瑣的工件例如有一定位孔距精度要求的多孔加工，利用機床定位精度高的特點，很方便實施。重復(fù)生產(chǎn)型的工件適合加工單件小批量生產(chǎn)。小批量指在1-100件，每批數(shù)量不多，但又需要重復(fù)生產(chǎn)。

另外，即使工件形狀尺寸不同，但又是相似工件，易于實現(xiàn)成組加工(GT)工藝的零件。復(fù)雜形狀的零件模具、航空零件等復(fù)雜形狀工件，能借助自動程序編制技術(shù)在加工中心上加工各種異形零件。箱體類、板類零件在臥式加工中心上利用回轉(zhuǎn)工作臺，對箱體零件進(jìn)行多面加工，如主軸箱體、泵體、閥體、內(nèi)燃機缸體等。如果連頂面也要一次裝夾中加工，可選用五面體加工中心。立式加工中心適合加工箱蓋缸蓋、平面凸輪等。加工中心用于加工大型箱體、板類零件，如內(nèi)燃機車缸體、加工中心立柱、床身、印刷墻板機等。

機床規(guī)格的選定根據(jù)確定的加工工件的大小尺寸，相應(yīng)確定所需機床的工作臺尺寸和三個直線坐標(biāo)系的行程。工作臺尺寸應(yīng)保證工件在其上面能順利裝夾工件，加工尺寸則必須在各坐標(biāo)行程內(nèi)，此外還要考慮換刀空間和各坐標(biāo)干涉區(qū)的限制。

機床精度的選定加工中心的精度分類為普通型和精密型，其主要精度項目見下表：加工中心主要精度項目精度項目普通型(mm)精密型(mm)直線定位精度±0.01/全程±0.005/全程重復(fù)定位精度±0.006±0.002。