機械主軸

2017-12-14 次瀏覽

簡介

機械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。在機器中主要用來支撐傳動零件如齒輪、帶輪，傳遞運動及扭矩，如機床主軸；有的用來裝夾工件，如心軸。除了刨床、拉床等主運動為直線運動的機床外，大多數機床都有主軸部件。主軸部件的運動精度和結構剛度是決定加工質量和切削效率的重要因素 [1] 。

性能指標

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衡量主軸部件性能的指標主要是旋轉精度、剛度和速度適應性。

1、旋轉精度：主軸旋轉時在影響加工精度的方向上出現的徑向和軸向跳動，主要決定于主軸和軸承的制造和裝配質量。

2、動、靜剛度：主要決定于主軸的彎曲剛度、軸承的剛度和阻尼。

3、速度適應性：允許的最高轉速和轉速范圍，主要決定于軸承的結構和潤滑，以及散熱條件。

機械主軸保養

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降低軸承的工作溫度，經常采用的辦法是潤滑油。潤滑方式有，油氣潤滑方式、油液循環潤滑兩種。在使用這兩種方式時要注意以下幾點：

1、在采用油液循環潤滑時，要保證主軸恒溫油箱的油量足夠充分。

2、油氣潤滑方式剛好和油液循環潤滑相反，它只要填充軸承空間容量的百分之十時即可。

循環式潤滑的優點是，在滿足潤滑的情況下，能夠減少摩擦發熱，而且能夠把主軸組件的一部分熱量給以吸收。

對于主軸的潤滑同樣有兩種放式：油霧潤滑方式和噴注潤滑方式。

hvct機械主軸保養

歷史沿革

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10世紀30年代以前，大多數機床的主軸采用單油楔的滑動軸承。隨著滾動軸承制造技術的提高，后來出現了多種主軸用的高精度、高剛度滾動軸承。這種軸承供應方便，價格較低，摩擦系數小，潤滑方便，并能適應轉速和載荷變動幅度較大的工作條件，因而得到廣泛的應用。但是滑動軸承具有工作平穩和抗振性好的優點,特別是各種多油楔的動壓軸承，在一些精加工機床如磨床上用得很多。50年代以后出現的液體靜壓軸承，精度高，剛度高，摩擦系數小，又有良好的抗振性和平穩性，但需要一套復雜的供油設備，所以只用在高精度機床和重型機床上。氣體軸承高速性能好,但由于承載能力小，而且供氣設備也復雜，主要用于高速內圓磨床和少數超精密加工機床上。70年代初出現的電磁軸承，兼有高速性能好和承載能力較大的優點，并能在切削過程中通過調整磁場使主軸作微量位移，以提高加工的尺寸精度，但成本較高，可用于超精密加工機床 [2] 。

主要功能

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1、保證支承剛性；

2、保證回轉精度（徑向跳動精度、及軸向竄動精度）；

3、連接作用（卡盤、花盤）；

4、內錐及端面的耐磨性（硬度要求）；

5、對主軸組件的靜平衡、及動平衡。

機械主軸常識

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油霧、油氣潤滑采用的油品一般為32號汽輪機油。油潤滑的機床主軸開始運轉之前應開啟油霧或油氣潤滑系統，主軸停機后再關閉潤滑系統。水冷卻是主軸冷卻的常用方式，要求冷卻水有一定的防銹功能，必要時要求對冷卻水進行適當過濾，在主軸運轉之前應開啟冷卻系統對主軸開始冷卻。機床主軸可以降速使用，但必須按電機的設計特性曲線調整相應的輸入電壓（變頻器輸出）參數。采用油霧或油氣潤滑的主軸還需要保證壓縮空氣干燥潔凈。

主軸的參數不同，對變頻器的要求也不同。選擇變頻器要與機床主軸的參數相匹配，其中變頻器額定電流至少為機床主軸的1.3倍，最好在1.5倍以上。主軸常用的潤滑方式有三種：油脂、油霧和油氣。油脂潤滑結構簡單，使用方便、綠色環保；油霧潤滑可以適應較高的轉速，應用也最為廣泛，但它對環境有一定的影響；油氣潤滑效果最好，可適應更高的轉速，對環境無污染，但油氣潤滑裝置價格較高。

車床機械主軸(6張)

變速方式

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無級變速

數控機床一般采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），由于沒有電刷，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，甚至在噪聲方面還有所降低。因此，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，為主軸的恒功率區域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，稱為主軸的恒轉矩區域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。電動機超載（允許超載30min）時，恒功率區域和恒轉矩區域。電動機的超載功率為15kW，超載的最大輸出轉矩為334N.m。

分段無級變速

數控機床在實際生產中，并不需要在整個變速范圍內均為恒功率。一般要求在中、高速段為恒功率傳動，在低速段為恒轉矩傳動。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。

機械主軸加速器

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機械主軸加速器的調速范圍從3.5到8倍不等，這取決于加速器的制造商。只有一個制造商提供的機械主軸加速器可以提高機器速度10倍，以40,000rpm最大的超速輸出2千瓦的功率。

主軸是加工中心的主要組成部分之一，因為它的設計直接影響到加工效率和工件質量。因此，主軸設計（靜態和動態剛度，軸的直徑，軸承，設計參數等）已得到了深入研究。機床主軸加速器的性能主要取決與為所需的速度和動力傳動比的優化設計。尤其是，兩個因素必須考慮，因為它們在主軸調速裝置的優化設計方面非常重要，這兩個因素是最小的體積和最小的傳輸動能。?

為了減輕重量，主軸調速裝置的體積必須要最小化，并且不能減少機床操作所需的空間。但是，同樣，機械主軸加速器必須要為長期的生產工作而設計，因此，傳輸動能必須最少以確保最佳的性能。?

主軸調速裝置的設計導致了基于行星齒輪序列（PGTs）的傳動裝置的使用，因為行星齒輪序列PGTs提供了一個非常緊湊、高效的解決方案（減少了普通齒輪序列的重量和尺寸），它的速率高，效率高。PGTs還用在許多配備了汽車變速箱的機器設備中，從而延長了機床低速主軸驅動電機的恒功率范圍 [3] 。