數控機牀對主軸驅動系統的要求qiú

時間jiān：2021-05-21 06:29:48 來源yuán：本站zhàn 點擊jī：次cì

主軸驅動系統tǒng也叫主傳動系統，是在系統中完成主運動的動力裝置部分fēn。主軸驅動系統通過該傳動機構轉變成主軸上安裝的刀具或工件的切削力矩和切削速度dù，配合進給運動dòng，加工出理想的零件jiàn。它是零件加工的成型運動之一yī，它的精度對零件的加工精度有較大的影響xiǎng。

數控機牀的主軸驅動系統tǒng也就是主傳動系統，它的性能直接決定了加工工件的表面質量liàng，因此cǐ，在數控機牀的維修和維護中zhōng，主軸驅動系統顯得很重要yào。

機牀的主軸驅動和進給驅動有較大的差別bié。機牀主軸的工作運動dòng通常是旋轉運動，不像進給驅動dòng需要絲槓或其它直線運動裝置作往復運動。數控機牀通常通過主軸的迴轉與進給軸的進給實現刀具與工件的快速的相對切削運動dòng。在zài20紀jì60-70年代dài，數控機牀的主軸一般採用三相感應電動機配上多級齒輪變速箱實現有級變速的驅動方式shì。隨着刀具技術shù、生產技術shù、加工工藝以及生產效率的不斷髮展zhǎn，上述傳統的主軸驅動已不能滿足生產的需要yào。現代數控機牀對主軸傳動提出了更高的要求qiú：

（1）調速sù範圍寬並實現無極調速

爲保證加工時選用合適的切削用量liàng，以獲得最佳的生產率lǜ、加工精度和表面質量liàng。特別對於具有自動換刀功能的數控加工中心xīn，爲適應各種刀具jù、工序和各種材料的加工要求qiú，對主軸的調速範圍要求更高gāo，要求主軸能在較寬的轉速sù範圍內根據數控系統的指令自動實現無級調速，並減少中間傳動環節jié，簡化主軸箱xiāng。

目前主軸驅動裝置的恆轉矩調速範圍已可達dá1∶100，恆功率調速範圍也可達dá1∶30，一般過載zài1.5倍時可持續工作達到dào30min。

主軸變速sù分爲有級變速、無級變速和分段無級變速三種形式shì，其中有級變速僅用於經濟型數控機牀chuáng，大多數數控機牀均採用無級變速sù或分段無級變速。在無級變速中zhōng，變頻調速主軸一般用於普及型數控機牀chuáng，交流伺服主軸則用於中zhōng、高檔數控機牀chuáng。

（2）恆功率範圍要寬kuān

主軸在全速範圍內均能提供切削所需功率lǜ，並儘可能在全速範圍內提供主軸電動機的最大功率lǜ。由於主軸電動機與驅動裝置的限制zhì，主軸在低速段均爲恆轉矩輸出chū。爲滿足數控機牀低速sù、強力切削的需要yào，常採用分級無級變速的方法fǎ（即在低速段採用機械減速裝置zhì），以擴大輸出轉矩jǔ。

（3）具有yǒu4象限驅動能力lì

要求主軸在正zhèng、反向轉動時均可進行自動加jiā、減速控制zhì，並且加jiā、減速時間要短duǎn。目前一般伺服主軸可以在zài1秒內從靜止加速到dào6000r/min。

（4）具有位置控制能力lì

即進給功能néng（C軸功能néng）和定向功能néng（準停功能néng），以滿足加工中心自動換刀dāo、剛性攻絲sī、螺紋切削以及車削中心的某些加工工藝的需要yào。

（5）具有較高的精度dù與剛度，傳動平穩wěn，噪音低dī。

數控機牀加工精度的提高與主軸系統的精度密切相關guān。爲了提高傳動件的製造精度dù與剛度，採用齒輪傳動時齒輪齒面應採用高頻感應加熱淬火工藝以增加耐磨性xìng。最後一級一般用斜齒輪傳動dòng，使傳動平穩wěn。採用帶dài傳動時應採用齒型帶。應採用精度高的軸承及合理的支撐跨距jù，以提高主軸的組件的剛性xìng。在結構允許的條件下xià，應適當增加齒輪寬度dù，提高齒輪的重疊係數shù。變速滑移齒輪一般都用花鍵傳動dòng，採用內徑定心xīn。側面定心的花鍵對降低噪聲更爲有利lì，因爲這種定心方式傳動間隙小xiǎo，接觸面大dà，但加工需要專門的刀具和花鍵磨牀chuáng。

（6）良好的抗振性xìng和熱穩定性。

數控機牀加工時shí，可能由於持續切削xuē、加工餘量不均勻yún、運動部件不平衡以及切削過程中的自振等原因引起衝擊力lì和交變力，使主軸產生振動dòng，影響加工精度dù和表面粗糙度，嚴重時甚至可能損壞刀具和主軸系統中的零件jiàn，使其無法工作zuò。主軸系統的發熱使其中的零部件產生熱變形xíng，降低傳動效率lǜ，影響零部件之間的相對位置精度dù和運動精度，從而造成加工誤差chà。因此cǐ，主軸組件要有較高的固有頻率lǜ，較好的動平衡héng，且要保持合適的配合間隙xì，並要進行循環潤滑huá。

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