加工中心的絲杠與主軸

一、關(guān)于加工中心的絲杠

滾珠絲桿的螺距直接決定了機(jī)床的進(jìn)給速度，大螺距和高速度相對應(yīng)，但犧牲的是精度，有得必有失，上帝是公平的。一味的強(qiáng)調(diào)高進(jìn)給速度、高轉(zhuǎn)速、，沒有什么實(shí)用意義，買機(jī)床是來用的不是當(dāng)花瓶，適用的才是的。

滾珠絲桿在立加上的安裝方式有兩種：一種是一端固定，一端游動，通過游動端預(yù)拉伸滾珠絲桿消除滾珠絲桿的軸向間隙，避免因溫升產(chǎn)生的熱變形，這是zui常見的安裝方式；另一種是兩端固定，適用于高轉(zhuǎn)速機(jī)床，安裝調(diào)試?yán)щy，但可解決預(yù)拉伸影響軸承壽命的問題。滾珠絲桿螺母座的結(jié)構(gòu)對機(jī)床的剛性影響也很大，整體螺母座制造困難，剛性好，但損壞后需要更換整個工作臺。

二、關(guān)于加工中心的主軸

高速加工中心廠家表示主軸是立加zui關(guān)鍵的功能型部件，基本由主軸專業(yè)生產(chǎn)廠家提供，有能力自行生產(chǎn)主軸的機(jī)床廠很少。機(jī)床主軸的技術(shù)含量很高，如果沒有特殊能力的話，專業(yè)的事情還是交給專業(yè)的廠家去做吧。主軸按照傳動結(jié)構(gòu)一般分為四類。

1、齒輪傳動主軸：高剛性，適合重切削場合，轉(zhuǎn)速一般小于6000轉(zhuǎn)/分。

2、同步帶轉(zhuǎn)動主軸：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，緩沖能力強(qiáng)，過載滑動保護(hù)可有效保護(hù)主軸。是主流的立加主軸結(jié)構(gòu)之一。轉(zhuǎn)速一般為6000-12000轉(zhuǎn)。

3、直聯(lián)主軸：伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動主軸，扭矩大，能耗少，也是主流的立加結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)速一般為8000-15000轉(zhuǎn)。

4、電主軸：也叫主軸單元，臺灣叫內(nèi)脹式主軸。即電動機(jī)內(nèi)置于主軸，電動機(jī)和主軸合二為一，把主傳動鏈的長度縮短為零。轉(zhuǎn)速一般為18000-40000轉(zhuǎn)/分。國外使用磁浮軸承和空氣靜承的電主軸轉(zhuǎn)速甚至可以高達(dá)10萬轉(zhuǎn)/分。

在高速加工中,計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)必須保證形成的加工軌跡,另外,在用直線段來逼近零件輪廊時,為了保證精度,直線段勢必很短,從而使得零件程序變得很長?；诖?計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)需要一個32位的微處理器,有時甚至需要多個微處理器,以完成高速插補(bǔ)、高速段處理和良好的待加工軌跡監(jiān)控(LookAhead)功能。為了能預(yù)先知道刀具路徑以避免在拐角處出現(xiàn)事故,計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)是具有較多段加工NC代碼軌跡監(jiān)控的能力,這與司機(jī)必須有良好的視野范圍才能高速駕駛一輛汽車有些類似。

目前所有較高水平的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)都具有待加工軌跡監(jiān)控能力。所謂待加工軌跡監(jiān)控,就是計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)在控制加工的同時掃描待加工的數(shù)控代碼,看刀具路徑是否有方向上的突然改變,如果計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)前面必須改變進(jìn)給方向時,自動執(zhí)行加減速程序,以避免偏離程序中規(guī)定的切削加工路徑。

一些計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床制造商通過軟件來增強(qiáng)這一功能,并以此來優(yōu)化加工中心機(jī)床的性能。當(dāng)然,這些加/減速處理都是隨不同機(jī)床的動態(tài)特性及要求的加工精度的不同而不同。

臥式加工中心主傳動機(jī)械系統(tǒng)方案的確定

1、臥式加工中心主軸傳動機(jī)構(gòu)

對于現(xiàn)在的機(jī)床主軸傳動機(jī)構(gòu)來說，主要分為齒輪傳動和同步帶傳動。

齒輪傳動是機(jī)械傳動中的傳動之一，應(yīng)用普遍，類型較多，適應(yīng)性廣。其傳遞的功率可達(dá)近十萬千瓦，圓周速度可達(dá)200m/s，效率可達(dá)0.99。齒輪傳動大多數(shù)為傳動比固定的傳動，少數(shù)為有級變速傳動。但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。

同步帶是嚙合傳動中一種不需要潤滑的傳動方式。在嚙合傳動中，它的結(jié)構(gòu)，制造，，彈性緩沖的能力強(qiáng)，重量輕，兩軸可以任意布置，噪聲低。它的帶由專業(yè)廠商生產(chǎn)，帶輪自行設(shè)計(jì)制造，它在遠(yuǎn)距離、多軸傳動時比較經(jīng)濟(jì)。同步帶傳動時的線速度可達(dá)50m/s（有時允許達(dá)100m/s），傳動功率可達(dá)300kw，傳動比可達(dá)10（有時允許達(dá)20），傳動效率可達(dá)98.0。

2、臥式加工中心主軸組件總體設(shè)計(jì)方案的確定

綜合上面中的方案，本課題的總體設(shè)計(jì)方案現(xiàn)確定如下：

由于采用齒輪傳動，能保證固定的傳動比，且傳動，傳遞功率大，允許的線速度較高，需安置在很良好的工作環(huán)境中，所以在主軸傳動方式中選擇齒輪傳動。在主軸的進(jìn)給運(yùn)動中，采用滾珠絲杠。其耐磨性好、磨損小，低速運(yùn)行時無爬行、無振動，能夠很好地確保Z軸的進(jìn)給精度。

在換刀過程中，刀具自動夾緊機(jī)構(gòu)也是不可獲缺的一部分。它控制著刀桿的松緊，使刀具在加工時能緊緊地固定在主軸上，在換刀時能輕松地卸載。本課題采用了液壓缸運(yùn)行的方式，通過活塞、拉桿、拉釘?shù)纫幌盗性倪\(yùn)動來達(dá)到刀桿的松緊目的。同時，為了減少液壓推力對主軸支承的磨損，在主軸的內(nèi)部設(shè)置了一段碟形彈簧，使活塞對拉桿的作用起到一個緩沖的作用。同時，在換刀過程中，活塞及拉桿的內(nèi)部將被加工成中空狀。其間將通入一定的壓縮空氣來清除切屑。使刀桿和主軸始終具有很好的配合精度。

龍門加工中心的弧形龍門結(jié)構(gòu)研究

龍門加工中心的弧形或圓形龍門是將‘門’形龍門結(jié)構(gòu)的橫梁、立柱設(shè)計(jì)成一體的弧形或圓形，產(chǎn)生一種新的龍門機(jī)床結(jié)構(gòu)，橫梁就是立柱，立柱就是橫梁。將‘門’形龍門結(jié)構(gòu)3個部件（橫梁、2個立柱）設(shè)計(jì)為1個部件，在制造、裝配工藝上容易控制和保證精度；從而實(shí)現(xiàn)了加工中心加工曲面或工件側(cè)面時，數(shù)控系統(tǒng)不需要實(shí)時對刀具進(jìn)行半徑補(bǔ)償，有效的提高了加工速度。

龍門加工中心廠家介紹弧形基本結(jié)構(gòu)和工作原理：

弧形或圓形龍門是將‘門’形龍門結(jié)構(gòu)的橫梁、立柱設(shè)計(jì)成一體的弧形或圓形，產(chǎn)生一種新的龍門機(jī)床結(jié)構(gòu)。它特點(diǎn)：橫梁就是立柱，立柱就是橫梁。將‘門’形龍門結(jié)構(gòu)3個部件（橫梁、2個立柱）設(shè)計(jì)為1個部件，在制造、裝配工藝上容易控制和保證精度；主軸滑枕軌道設(shè)計(jì)在弧形龍門上，使主軸在橫梁上直線運(yùn)動變成弧線運(yùn)動，減小了主軸在加工工件時與立柱的長度，提高了機(jī)床及加工剛性。

弧形龍門結(jié)構(gòu)是一種全新的機(jī)床結(jié)構(gòu)，它兼顧門型龍門結(jié)構(gòu)的高剛性、C型結(jié)構(gòu)的制造安裝調(diào)試的方便性。但要實(shí)際應(yīng)用需要數(shù)控系統(tǒng)、傳動等多個功能部件技術(shù)的配合，也需要加工工藝的創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)。研制、開發(fā)這種結(jié)構(gòu)將使機(jī)床行業(yè)發(fā)生新的、革命性變化，能將中國的機(jī)床制造技術(shù)推向行業(yè)制高點(diǎn)。