A. 天津數控車床主軸怎麼選擇實力廠家
機床主軸指的是機床上帶動工件或刀具旋轉的軸。通常由主軸、軸承和傳動件(齒輪或帶輪)等組成主軸部件。主軸是機器中最常見的一種零件,主要由內外圓柱面螺紋花鍵和橫向孔組成,主軸的作用是車床的執行件,它主要起支撐傳動件和傳動轉矩的作用,在工作時由它帶動工件直接參加表面成形運動,同時主軸還保證工件對車床其他部件有正確的相對位置。因此,主軸部件的工作性能對加工質量和車床的生產率有重要的影響主軸的傳動方式是皮帶傳動和齒輪傳動結合的,各種車床主軸部件的結果是有差別的,但是他們的用途基本是一致的,在結構的要求方面也是相同的,在工作性能上都要求與本車床使用性能相適應選擇精度剛度等,車床的類型不同主軸工作條件也是不同的。
隨著數控技術的快速發展,「復合、高速、智能、精密、環保」已成為當今機床工業技術發展的主要趨勢。其中,高速加工可以有效地提高機床的加工效率、縮短工件的加工周期。這就要求機床主軸及其相關部件要適應高速加工的需求。
電主軸是最近幾年在數控機床領域出現的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術,它與直線電機技術、高速刀具技術一起,將會把高速加工推向一個新時代。電主軸是一套組件,它包括電主軸本身及其附件:電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置、內置編碼器、換刀裝置。
電主軸所融合的技術:
高速軸承技術:電主軸通常採用復合陶瓷軸承,耐磨耐熱,壽命是傳統軸承的幾倍;有時也採用電磁懸浮軸承或靜壓軸承,內外圈不接觸,理論上壽命無限;
高速電機技術:電主軸是電動機與主軸融合在一起的產物,電動機的轉子即為主軸的旋轉部分,理論上可以把電主軸看作一台高速電動機。關鍵技術是高速度下的動平衡;
潤滑:電主軸的潤滑一般採用定時定量油氣潤滑;也可以採用脂潤滑,但相應的速度要打折扣。所謂定時,就是每隔一定的時間間隔注一次油。所謂定量,就是通過一個叫定量閥的器件,精確地控制每次潤滑油的油量。而油氣潤滑,指的是潤滑油在壓縮空氣的攜帶下,被吹入陶瓷軸承。油量控制很重要,太少,起不到潤滑作用;太多,在軸承高速旋轉時會因油的阻力而發熱。
冷卻裝置:為了盡快給高速運行的電主軸散熱,通常對電主軸的外壁通以循環冷卻劑,冷卻裝置的作用是保持冷卻劑的溫度。
內置脈沖編碼器:為了實現自動換刀以及剛性攻螺紋,電主軸內置一脈沖編碼器,以實現准確的相角控制以及與進給的配合。
自動換刀裝置:為了應用於加工中心,電主軸配備了自動換刀裝置,包括碟形簧、拉刀油缸等;
高速刀具的裝卡方式:廣為熟悉的BT、ISO刀具,已被實踐證明不適合於高速加工。這種情況下出現了HSK、SKI等高速刀具。
高頻變頻裝置:要實現電主軸每分鍾幾萬甚至十幾萬轉的轉速,必須用一高頻變頻裝置來驅動電主軸的內置高速電動機,變頻器的輸出頻率必須達到上千或幾千赫茲。
數控車床是目前使用較為廣泛的數控機床之一。它主要用於軸類零件或盤類零件的內外圓柱面、任意錐角的內外圓錐面、復雜回轉內外曲面和圓柱、圓錐螺紋等切削加工,並能進行切槽、鑽孔、擴孔、鉸孔及鏜孔等。數控機床是按照事先編制好的加工程序,自動地對被加工零件進行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數、刀具的運動軌跡、位移量、切削參數以及輔助功能,按照數控機床規定的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單,再把這程序單中的內容記錄在控制介質上,然後輸入到數控機床的數控裝置中,從而指揮機床加工零件。
隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大,它對國計民生的一些重要行業(IT、汽車、輕工、醫療等)的發展起著越來越重要的作用,因為這些行業所需裝備的數字化已是現代發展的大趨勢。總體而言,數控車床呈現以下三個發展趨勢:
1、高速、高精密化
高速、精密是機床發展永恆的目標。隨著科學技術突飛猛進的發展,機電產品更新換代速度加快,對零件加工的精度和表面質量的要求也愈來愈高。為滿足這個復雜多變市場的需求,當前機床正向高速切削、干切削和准干切削方向發展,加工精度也在不斷地提高。另一方面,電主軸和直線電機的成功應用,陶瓷滾珠軸承、高精度大導程空心內冷和滾珠螺母強冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線導軌副等機床功能部件的面市,也為機床向高速、精密發展創造了條件。
數控車床採用電主軸,取消了皮帶、帶輪和齒輪等環節,大大減少了主傳動的轉動慣量,提高了主軸動態響應速度和工作精度,徹底解決了主軸高速運轉時皮帶和帶輪等傳動的振動和雜訊問題。採用電主軸結構可使主軸轉速達到10000r/min以上。
直線電機驅動速度高,加減速特性好,有優越的響應特性和跟隨精度。用直線電機作伺服驅動,省去了滾珠絲杠這一中間傳動環節,消除了傳動間隙(包括反向間隙),運動慣量小,系統剛性好,在高速下能精密定位,從而極大地提高了伺服精度。
直線滾動導軌副,由於其具有各向間隙為零和非常小的滾動摩擦,磨損小,發熱可忽略不計,有非常好的熱穩定性,提高了全程的定位精度和重復定位精度。通過直線電機和直線滾動導軌副的應用,可使機床的快速移動速度由10~20m/mim提高到60~80m/min,最高高達120m/min。
2、高可靠性
數控機床的可靠性是數控機床產品質量的一項關鍵性指標。數控機床能否發揮其高性能、高精度和高效率,並獲得良好的效益,關鍵取決於其可靠性的高低。
3、數控車床設計CAD化、結構設計模塊化
隨著計算機應用的普及及軟體技術的發展,CAD技術得到了廣泛發展。CAD不僅可以替代人工完成繁瑣的繪圖工作,更重要的是可以進行設計方案選擇和大件整機的靜、動態特性分析、計算、預測及優化設計,可以對整機各工作部件進行動態模擬模擬。在模塊化的基礎上在設計階段就可以看出產品的三維幾何模型和逼真的色彩。採用CAD,還可以大大提高工作效率,提高設計的一次成功率,從而縮短試制周期,降低設計成本,提高市場競爭能力。
數控機床的變速方式:
1、無級變速
數控機床一般採用直流或交流主軸伺服電動機實現主軸無級變速。
交流主軸電動機及交流變頻驅動裝置(籠型感應交流電動機配置矢量變換變頻調速系統),由於沒有電刷,不產生火花,所以使用壽命長,且性能已達到直流驅動系統的水平,甚至在雜訊方面還有所降低。因此,目前應用較為廣泛。
主軸傳遞的功率或轉矩與轉速之間的關系。當機床處在連續運轉狀態下,主軸的轉速在437~3500r/min范圍內,主軸傳遞電動機的全部功率11kW,為主軸的恆功率區域Ⅱ(實線)。在這個區域內,主軸的最大輸出扭矩(245N.m)隨著主軸轉速的增高而變小。主軸轉速在35~437r/min范圍內,主軸的輸出轉矩不變,稱為主軸的恆轉矩區域Ⅰ(實線)。在這個區域內,主軸所能傳遞的功率隨著主軸轉速的降低而減小。圖中虛線所示為電動機超載(允許超載30min)時,恆功率區域和恆轉矩區域。電動機的超載功率為15kW,超載的最大輸出轉矩為334N.m。
2、分段無級變速
數控機床在實際生產中,並不需要在整個變速范圍內均為恆功率。一般要求在中、高速段為恆功率傳動,在低速段為恆轉矩傳動。為了確保數控機床主軸低速時有較大的轉矩和主軸的變速范圍盡可能大,有的數控機床在交流或直流電動機無級變速的基礎上配以齒輪變速,使之成為分段無級變速。