数控机床编程与操作-数控机床主轴组件的装配.pptx

数控机床主轴组件的装配;数控机床主轴系统是数控机床的重要组成部分，其中主轴组件是机床的重要执行件之一，它的结构尺寸、形状、精度及材料等，对机床的使用性能都有很大的影响，特别是影响机床的加工精度。;;一、数控机床主轴组件的设计

1.组件的分类

主轴组件按运动方式可分为五类：

（1）只作旋转运动的组件

（2）既有旋转运动又有轴向进给运动的组件

（3）既有旋转运动又有轴向调整移动的组件

（4）既有旋转运动又有径向进给运动的组件

（5）既作旋转运动又作行星运动的组件;一、数控机床主轴组件的设计

2.主轴

（1）主轴的主要尺寸参数

主轴的主要尺寸参数包括主轴直径、内孔直径、悬伸长度和支撑跨距。

1）主轴直径。主轴直径越大，其刚度越高，但轴承和轴上其他零件的尺寸相应增大。而轴承的直径越大，同精度等级轴承的公差值也越大，要保证主轴的旋转精度就越困难，同时极限转速下降。主轴后端支撑轴颈的直径一般为前端支撑轴颈直径的70%～80%，前、后轴颈的差值越小则主轴的刚度越高。;（1）主轴的主要尺寸参数

2）主轴内孔直径。

主轴的内孔用来通过棒料、刀具夹紧装置固定刀具、驱动气动或液压卡盘等。主轴孔径越大，可通过的棒料直径也越大，机床的使用范围就越广，同时主轴部件的相对质量也越轻。主轴的孔径大小主要受主轴刚度的制约。主轴的孔径与主轴直径之比小于0.3时，空心主轴的刚度几乎与实心主轴的刚度相当；等于0.5时，空心主轴的刚度为实心主轴刚度的90%；大于0.7时，空心主轴的刚度就急剧下降，故一般可取其比值为0.5左右。;（1）主轴的主要尺寸参数

3）主轴悬伸长度和支撑跨距。悬伸长度对主轴组件的综合刚度影响很大。因此，在进行结构设计时，应尽量缩短悬伸长度。

支撑跨距对综合刚度的影响不是单向的，如较大，则主轴变形较大；如较小，则轴承的变形对主轴前端的位移影响较大。太大或太小，都会降低综合刚度。;（1）主轴的主要尺寸参数

最佳支撑跨距可按下面的经验公式计算：;（2）主轴的轴端结构

主轴的轴端用于安装夹具和刀具。要求夹具和刀具在轴端定位精度高、定位刚度好、装卸方便，同时主轴的悬伸长度要短。数控车床的主轴端部结构一般采用短圆锥法兰盘式。短圆锥法兰盘式结构有很高的定位精度，主轴的悬伸长度短，大大提髙了主轴的刚度。;（3）主轴的材料和热处理

主轴的材料主要根据刚度、载荷、耐磨性和热处理变形等因素确定。常采用的主轴材料有45、38CrMoAlA、GCr15、9Mo2V，需经渗氮和感应淬火。;（4）主轴的主要精度指标

前支撑轴颈与主轴的同轴度为0.005mm；轴颈需按轴承内孔实际尺寸配磨，且须保证过盈量0.005～0.010mm；锥孔与轴颈的同轴度为0.003～0.005mm；主轴与轴承锥孔的接触面积不小于80%,且大端接触。;（5）主轴的支撑;如图a所示，结构的前支撑采用双列短圆柱滚子轴承和双向推力角接触球轴承组合，后支撑采用成对向心推力球轴承。这种结构的综合刚度髙，可以满足强力切削的要求，是目前各类数控机床普遍采用的形式。;如图b所示，结构的前支撑采用多个高精度向心推力球轴承，后支撑采用单个向心推力球轴承。这种配置的高速性能好，但承载能力较小，适用于高速轻载数控机床和精密数控机床。;如图c所示，结构的前支撑采用双列圆锥滚子轴承，后支撑为单列圆锥滚子轴承。这种配置的径向和轴向刚度很高，可承受重载荷，但这种结构限制了主轴最高转速和精度，因而仅适用于中等精度、低速重载的数控机床主轴。;（6）主轴的内部刀具自动夹紧机构

主轴内部刀具自动夹紧机构是数控机床特别是加工中心的特有机构。

如图所示是加工中心主轴内部刀具自动夹紧机构，其刀具可以在主轴上自动装卸并自动夹紧。;（6）主轴的内部刀具自动夹紧机构;工作原理：当刀具4装进主轴孔后，其刀柄后部的拉钉2在碟形弹簧9的作用下，通过弹性卡爪5拉紧。当需要换刀时，液压缸14的活塞带动推杆13、拉杆7、轴套10向左移动，当弹性卡爪5向前伸出一段距离后，自动松开拉钉2，此时喷气嘴6的端部把刀具顶松，机械手便可把刀具取出进行换刀。装刀之前，压缩空气从喷气嘴6中喷出，吹掉锥孔内污物。切削液喷嘴1用来在切削时对刀具进行大流量冷却。;（7）其他机构

数控车床能够加工各种螺纹，这就需要安装与主轴同步运转的脉冲编码器，以便发出检测脉冲信号，使主轴的旋转与进给运动相协调。数控车削中心增加了主轴的C轴功能，能在数控系统的控制下实现圆周进给，以便与Z轴、X轴联动插补。;3.主轴轴承

（1）主轴轴承选择

主轴轴承是主轴组件的重要组成部分，它的类型、结构、配置、精度、安装、调整、润滑和冷却都直接影响主轴组件的工作性能。;滚动轴承摩擦阻力小，可以预紧，润滑维护简单，能在一定的转速范围和载荷变动范围下稳定地工作。与滑动轴承相比，滚动轴承的噪声大，抗振性略差并且