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數控銑床部件的主軸維修與調試

產品信息
產品名稱: 數控銑床部件的主軸維修與調試
產品類別: 主軸更換拉桿
關鍵詞: 主軸維修
瀏覽次數:
發布時間: 2018-08-07 20:51:11
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產品詳情
數控銑床主軸部件是影響機床加工精度的主要部件,它的回轉精度影響工件的加工精度;它的功率和回轉速度影響加工效率;它的自動變速、準停和換刀等影響機床的自動化程度。因此,要求主軸部件應具有與本機床工作性能相適應的高回轉精度、剛度、抗振性、耐磨性和低的溫升。在結構上,必須很好地解決刀具和工件的裝夾、軸承的配置、軸承間隙的調整和潤滑密封等問題。

主軸應根據數控銑床的規格、精度采用不同的主軸軸承。一般中、小規格數控銑床的主軸部件多采用成組高精度滾動軸承,重型數控銑床采用液體靜壓軸承,高精度數控銑床采用氣體靜壓軸承,轉速達20000r/min的主軸采用磁力軸承或氮化硅材料的陶瓷滾珠軸承。


(1)主軸的潤滑。為了保證主軸有良好的潤滑,減少摩擦發熱,同時又能把主軸組件的熱量帶走,通常采用循環式潤滑系統。用液壓泵供油強力潤滑,在油箱中使用油溫控制器控制油液溫度。現在許多數控銑床的主軸采用高級鋰基潤滑脂封閉方式潤滑,每加一次油脂可以使用710年,簡化了結構,降低了成本,且維護保養簡單,但是需要防止潤滑油和油脂混合,通常采用迷宮式密封方式。為了適應主軸轉速向更高速化發展的需要,新的潤滑冷卻方式被相繼開發出來。這些新的潤滑冷卻方式不僅要減少軸承溫升,還要減少軸承內外圈的溫差,以保證主軸熱變形小。


1)油氣潤滑方式。這種潤滑方式近似于油霧潤滑方式,所不同的是,油氣潤滑是定時、定量地把油霧送進軸承空隙中,這樣既實現了油霧潤滑,又不至于使油霧太多而污染周圍空氣;油霧潤滑則是連續供給油霧。

2)噴注潤滑方式。它是用較大流量的恒溫油(每個軸承34L/min)噴注到主軸軸承,以達到潤滑冷卻的目的。需要特別指出的是,較大流量的油不是自然回流,而是用排油泵強制排油,同時,采用專用高精度大容量恒溫油箱,油溫變動控制在±0.5℃。


(2)防泄漏措施。在密封件中,被密封的介質往往是以穿漏、滲透或擴散的形式越界泄漏到密封連接處。造成泄漏的基本原因是流體從密封面上的間隙中溢出,或是由于密封部件內外兩側密封介質的壓力差或濃度差,致使流體向壓力或濃度低的一側流動。

主軸前支承的密封結構所示為臥式加工中心主軸前支承的密封結構,采用的是雙層小間隙密封裝置。主軸前端車削岀兩組鋸齒形護油槽,在法蘭盤4和5上開溝槽及泄油孔,當噴入軸承2內的油液流出后被法蘭盤4內壁擋住,經過其下部的泄油孔9和套筒3上的回油斜孔8流回油箱,少量油液沿著主軸6流出時,主軸護油槽在離心力的作用下被甩至法蘭盤4的溝槽內,經過回油斜孔8重新流回油箱,達到了防止潤滑介質泄漏的目的。


當外部切削液、切屑及灰塵等沿主軸6與法蘭盤5之間的間隙進入時,可經法蘭盤5的溝槽由泄油孔7排出。少量的切削液、切屑及灰塵進入前鋸齒溝槽,在主軸6高速旋轉的離心力的作用下仍被甩至法蘭盤5的溝槽內,由泄油孔7排出,達到了主軸端部密封的目的。

要使間隙密封結構能在一定的壓力和溫度范闈內具有良好的密封防泄漏性能,必須保證法蘭盤4和5與主軸及軸承端面的配合間隙符合如下條件。


1)法蘭盤4與主軸6的配合間隙應控制在0.10.2mm(單邊)。如果間隙偏大,則泄漏量將按照間隙的3次方擴大;若間隙過小,由于加工及安裝的誤差,容易與主軸局部接觸使主軸局部升溫并產生噪聲。

2)法蘭盤4內端與軸承端面的間隙應控制在0.150.3mm。小間隙可使液壓油直接被擋住并沿法蘭盤4內端面下部的泄油孔9經回油斜孔8流回油箱。

3)法蘭盤5與主軸的配合間隙應控制在0.150.25mm(單邊)。間隙太大,進入主軸6內的切削液及雜物會顯著增多;間隙太小,則容易與主軸接觸。法蘭盤5溝梢深度應大于10mm(單邊);泄油孔7的直徑應大于6mm,并位于主軸下端靠近溝槽內壁處。


4)法蘭盤4的溝槽深度應大于12mm(單邊),主軸上的鋸齒尖而深,一般為57mm,以確保具有足夠的甩油空間。法蘭盤4處的主軸鋸齒向后傾斜,法蘭盤5處的主軸鋸齒向前傾斜。

5)法蘭盤4上的溝槽與主軸6上的護油槽對齊,以保證被主軸甩至法蘭盤溝槽內腔的油液能可靠地流回油箱。

6)套筒前端的回油斜孔8及法蘭盤4泄油孔9的流量為進油孔1的23倍,以保證液壓油能順利地流回油箱。


主軸的密封形式分為接觸式密封和非接觸式密封,非接觸式密封圖是幾種非接觸密封的形式。圖a所示是利用軸承蓋與軸的間隙密封,軸承蓋的孔內開槽是為了提高密封效果,這種密封用在工作環境比較清潔的油脂潤滑處;圖b所示是在螺母的外圓上開鋸齒形環槽實現密封,當油向外流時,靠主軸轉動的離心力把油沿斜面甩到端蓋1的空腔內,油液流回箱內;圖c所示是迷宮式密封結構,其在切屑多、灰塵大的工作環境中可獲得可靠的密封效果,這種結構適用于油脂或油液潤滑的密封。非接觸式的油液密封時,為了防漏,重要的是保證回油能盡快排掉,要保證回油孔的暢通。

接觸式密封主要有油氈圈和耐油橡膠密封圈密封兩種方式。


(3)刀具夾緊裝置的清潔在自動換刀機床的刀具自動夾緊裝置中,刀桿常采用7:24的大錐度錐柄,這既利于定心,也為松刀帶來方便。立式加工中心主軸部件所示,用碟形彈簧通過拉桿及夾頭拉住刀柄的尾部,使刀具錐柄和主軸錐孔緊密配合,夾緊力可達10000N以上。松刀時,通過液壓缸活塞推動拉桿來壓縮碟形彈簧,使夾頭張開,夾頭與刀柄上的拉釘脫離,刀具即可拔出,進行新、舊刀具的交換。新刀裝入后,液壓缸活塞后移,新刀具又被碟形彈簧拉緊。在活塞推動拉桿松開刀柄的過程中,壓縮空氣由噴氣頭經過活塞中心孔和拉桿中的孔吹出,將錐孔清理干凈,防止因主軸錐孔中掉入切屑和灰塵,而把主軸錐孔表面和刀扦的錐柄劃傷,同時可保證刀具的正確位置。因此,主軸錐孔的清潔十分重要。


(4)主軸滾動軸承的預緊。所謂軸承預緊,就是使軸承滾道預先承受一定的載荷,這樣不僅能消除間隙,而且能使滾動體與滾道之間發生一定的變形,從而使接觸面積增大,軸承受力時的變形減少,抵抗變形的能力提高。因此,對主軸滾動軸承進行預緊和合理選擇預緊量,可以提高主軸部件的旋轉精度、剛度和抗振性。裝配機床主軸部件時要對軸承進行預緊,使用一段時間以后,間隙或過盈有了變化,應重新調整,所以要求預緊結構便于調整。滾動軸承間隙的調整或預緊,通常是通過使軸承內外圈產生相對軸向移動來實現的。常用的方法有以下幾種。


1)軸承內圈移動,這種方法適用于錐孔雙列圓柱滾子軸承。用螺母通過套筒推動內圈在錐形軸頸上做軸向移動,使內圈變形脹大,在滾道上產生過盈,從而達到預緊的目的。

圖a所示的結構簡單,但預緊量不易控制,常用于輕載機床主軸部件。圖b所示的結構用右端螺母限制內圈的移動量,易于控制預緊量。圖c所示在主軸凸緣上均布數個螺釘以調整內圈的移動量,調整方便,但是用幾個螺釘調整易使墊圈歪斜。圖d所示的結構將緊靠軸承右端的墊圈做成兩個半環,可以從徑向取出,修磨其厚度可控制預緊量的大小,調整精度較高,調整螺母一般采用細牙螺紋,便于微量調整,而且在調好后要能鎖緊防松。


2)修磨座圈或隔套如圖a所示,軸承外圈寬邊相對(背靠背)安裝,這時修磨軸承內圈的內側;圖b所示為外圈窄邊相對(面對面)安裝,這時修磨軸承外圈的窄邊。安裝時應按圖示的相對關系裝配,并用螺母或法蘭盤蓋將兩個軸承軸向壓攏,使兩個修磨過的端面貼緊,這樣在兩個軸承的滾道之間產生預緊。另一種方法是將兩個厚度不同的隔套放在兩軸承內外圈之間,同樣將兩個軸承軸向相對壓緊,使滾道之間產生預緊力。
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