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做座试谈数控机床加工中心的结构设计

发布时间:2021-10-09 07:14:19 阅读: 来源:离子交换树脂厂家

试谈数控机床、加工中心的结构设计

数控机床、加工中心为了适应高速、高效、高精度,受大负荷的需要,需在主轴组件、导轨设计上改进,在传动连接件上采用胀套式,防护罩上采用全封闭式以及在夹紧机构等上采用浮动夹紧方法等。

虽然数控机床、加工中心是由普通机床发展而来,但要满足高速、高效、高精度又要能承受大负荷,普通机床的传统结构已不能满足要求。在加工中心等机床设计上必须采用一些适合于数控机床的结构。

1 主轴组件结构

(1)前轴承 原来的双联轴承(图1a)已满足不了大负荷的要求,应改用三联或四联角接触球轴承(图1b)。

(2)原来图1a中修法兰盖1的端面保证不了端面与孔的垂直度要求。为了提高轴承的调整精度应改为如图1b中用挡圈5、6修磨调整式,以便提高修磨精度。为了保证三个轴承的外圈互相压紧,法兰盖4外端面外应有0.1~0.15mm间隙。

(3)图1a所示的锁紧螺母3,在锁紧时不能保证端面的垂特别有助于建立品牌与国际影响力直度,应改为如图1b中的用两个螺母8、9。8为调整螺母,9为锁紧螺母,调整与锁紧分开,两者端面不接触,等调整好后,再用螺钉把两者固定。可避免锁紧螺母的歪斜影响。

(4)为了提高轴承的寿命,防止加工时灰尘、油污进入轴份子链中的醚键与酮基的比例(E/K)越低承增加磨损,应如图1b所示在加工过程中用压缩空气向孔口吹气,气缝口的间隙为0.2mm。吹气能起到很好的清洁效果。但是这种结构较复杂,要求不高时可改用图1c结构,前法兰盖与轴配合处采用螺旋密封(只适用于单向转动的主轴),其赶油方向要特别注意。若把方向搞错,则不但不能密封,相反的却把冷却液赶向漏出方向,则使泄漏量大为增加,使轴承污染更严重,即使是油脂润滑轴承,会使温升大增,并对轴承寿命不利。图中表明了螺旋密封的赶油方向,设轴的回转方向n从右向左看为顺时针方向,如欲起赶油方向向左,则螺纹加工于法兰盖11上的孔内时,则螺纹方向应为右旋,反之螺纹在轴上则为左旋。螺纹以矩形螺纹最好,间隙愈小愈有利,对矩形螺纹间隙以0.04~0.06 mm,对三角形螺纹以0.02~0.04mm为宜。如间隙大,则液体不能附着于轴与孔的表面上,则螺旋密封不起赶油作用,密封无效。在法兰盖内孔表面涂一层石墨,这样万一轴变弯而相碰仅仅刮一些石墨,而不产生金属接触摩擦。

2 机床导轨设计

从机械结构中国5矿是1家有着65年历史的央企的角度来说,机床的加工精度和使用寿命很大程度上决定于机床导轨的质量。数控机床、加工中心对导轨有更高的要求,如高速进给时不振动,低速时不爬行,有高的灵敏度,能在重载下长期工作,耐磨性高、保持性好等。要满足这些要求,应在导轨材料和结构上作相应的变动。设计时选用的原则如下:

(1)导轨的各项精度互不影响,压强小的原则 从导轨制造工艺性考虑,导轨的各项精度要互不影响,才易得到高精度。如矩形导轨顶面的直线度与侧面的直线度制造时互不影响。而且其接触面大,当量摩擦系数比三角形导轨小,压强小磨损小,故常为加工中心所采用。

(2)静动摩擦系数相接近的原则 传统的铸铁—铸铁滑动导轨副,由于其摩擦系数平均值达0.25,而且静动摩擦系数相差很大,限制了定位精度的提高。如重500kg的部件,重复定位精度仅能达到0.01~0.02 mm,满足不了精密化的要求。这种导轨还容易产生爬行,对精度影响很大。若采用滚动导轨,则摩擦系数只有0.002~0.003,重复定位精度可达1μm以下,灵敏度高,这种导轨的缺点是抗震性差,且难以承受大的负荷,只能用于受力较小的机床。

近年来国内外研究出了一些新的贴塑导轨,这种导轨材料是:底基为0.8普通含锰低碳钢带、厚度1~2mm,钢带上烧结一层0.2mm的ZQSn高锡青铜珠、厚度约0.3mm,再压上一层0.02~0.04mm。

厚的聚四氟乙烯(F-4)和二硫化钼混合粉末。并做成软带状。国外生产的以美国霞板(Shamoan)公司的Turcite-B应用最广。我国广州机床研究所的TSF导轨软带,也基本上赶上。摩擦系数与速度曲线见图2,我厂在THM6340型卧式加工中心和立式加工中心上使用,情况良好,保证了机床定位精度±3~5μm的水平。

(3)移动使材料含水量降至0.03%以下件来回移动时倾侧力矩最小的原则 为了提高移动件来回移动的重复精度,要求驱动件安排在导轨跨距的中间,牵引力在两导轨摩擦力的合力附近(图3)。根据我厂应用,配合导轨贴塑,重复定位精度可达±1μm。

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