加工中心的絲杠與主軸

一、關于加工中心的絲杠

滾珠絲桿的螺距直接決定了機床的進給速度，大螺距和高速度相對應，但犧牲的是精度，有得必有失，上帝是公平的。一味的強調高進給速度、高轉速、，沒有什么實用意義，買機床是來用的不是當花瓶，適用的才是的。

滾珠絲桿在立加上的安裝方式有兩種：一種是一端固定，一端游動，通過游動端預拉伸滾珠絲桿消除滾珠絲桿的軸向間隙，避免因溫升產生的熱變形，這是zui常見的安裝方式；另一種是兩端固定，適用于高轉速機床，安裝調試困難，但可解決預拉伸影響軸承壽命的問題。滾珠絲桿螺母座的結構對機床的剛性影響也很大，整體螺母座制造困難，剛性好，但損壞后需要更換整個工作臺。

二、關于加工中心的主軸

高速加工中心廠家表示主軸是立加zui關鍵的功能型部件，基本由主軸專業(yè)生產廠家提供，有能力自行生產主軸的機床廠很少。機床主軸的技術含量很高，如果沒有特殊能力的話，專業(yè)的事情還是交給專業(yè)的廠家去做吧。主軸按照傳動結構一般分為四類。

1、齒輪傳動主軸：高剛性，適合重切削場合，轉速一般小于6000轉/分。

2、同步帶轉動主軸：結構簡單，制造容易，緩沖能力強，過載滑動保護可有效保護主軸。是主流的立加主軸結構之一。轉速一般為6000-12000轉。

3、直聯(lián)主軸：伺服電機通過聯(lián)軸器直接驅動主軸，扭矩大，能耗少，也是主流的立加結構。轉速一般為8000-15000轉。

4、電主軸：也叫主軸單元，臺灣叫內脹式主軸。即電動機內置于主軸，電動機和主軸合二為一，把主傳動鏈的長度縮短為零。轉速一般為18000-40000轉/分。國外使用磁浮軸承和空氣靜承的電主軸轉速甚至可以高達10萬轉/分。

在高速加工中,計算機數控系統(tǒng)必須保證形成的加工軌跡,另外,在用直線段來逼近零件輪廊時,為了保證精度,直線段勢必很短,從而使得零件程序變得很長?；诖?計算機數控系統(tǒng)需要一個32位的微處理器,有時甚至需要多個微處理器,以完成高速插補、高速段處理和良好的待加工軌跡監(jiān)控(LookAhead)功能。為了能預先知道刀具路徑以避免在拐角處出現事故,計算機數控系統(tǒng)是具有較多段加工NC代碼軌跡監(jiān)控的能力,這與司機必須有良好的視野范圍才能高速駕駛一輛汽車有些類似。

目前所有較高水平的計算機數控系統(tǒng)都具有待加工軌跡監(jiān)控能力。所謂待加工軌跡監(jiān)控,就是計算機數控系統(tǒng)在控制加工的同時掃描待加工的數控代碼,看刀具路徑是否有方向上的突然改變,如果計算機數控系統(tǒng)發(fā)現前面必須改變進給方向時,自動執(zhí)行加減速程序,以避免偏離程序中規(guī)定的切削加工路徑。

一些計算機數控系統(tǒng)和機床制造商通過軟件來增強這一功能,并以此來優(yōu)化加工中心機床的性能。當然,這些加/減速處理都是隨不同機床的動態(tài)特性及要求的加工精度的不同而不同。

臥式加工中心主傳動機械系統(tǒng)方案的確定

1、臥式加工中心主軸傳動機構

對于現在的機床主軸傳動機構來說，主要分為齒輪傳動和同步帶傳動。

齒輪傳動是機械傳動中的傳動之一，應用普遍，類型較多，適應性廣。其傳遞的功率可達近十萬千瓦，圓周速度可達200m/s，效率可達0.99。齒輪傳動大多數為傳動比固定的傳動，少數為有級變速傳動。但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。

同步帶是嚙合傳動中一種不需要潤滑的傳動方式。在嚙合傳動中，它的結構，制造，，彈性緩沖的能力強，重量輕，兩軸可以任意布置，噪聲低。它的帶由專業(yè)廠商生產，帶輪自行設計制造，它在遠距離、多軸傳動時比較經濟。同步帶傳動時的線速度可達50m/s（有時允許達100m/s），傳動功率可達300kw，傳動比可達10（有時允許達20），傳動效率可達98.0。

2、臥式加工中心主軸組件總體設計方案的確定

綜合上面中的方案，本課題的總體設計方案現確定如下：

由于采用齒輪傳動，能保證固定的傳動比，且傳動，傳遞功率大，允許的線速度較高，需安置在很良好的工作環(huán)境中，所以在主軸傳動方式中選擇齒輪傳動。在主軸的進給運動中，采用滾珠絲杠。其耐磨性好、磨損小，低速運行時無爬行、無振動，能夠很好地確保Z軸的進給精度。

在換刀過程中，刀具自動夾緊機構也是不可獲缺的一部分。它控制著刀桿的松緊，使刀具在加工時能緊緊地固定在主軸上，在換刀時能輕松地卸載。本課題采用了液壓缸運行的方式，通過活塞、拉桿、拉釘等一系列元件的運動來達到刀桿的松緊目的。同時，為了減少液壓推力對主軸支承的磨損，在主軸的內部設置了一段碟形彈簧，使活塞對拉桿的作用起到一個緩沖的作用。同時，在換刀過程中，活塞及拉桿的內部將被加工成中空狀。其間將通入一定的壓縮空氣來清除切屑。使刀桿和主軸始終具有很好的配合精度。

龍門加工中心的弧形龍門結構研究

龍門加工中心的弧形或圓形龍門是將‘門’形龍門結構的橫梁、立柱設計成一體的弧形或圓形，產生一種新的龍門機床結構，橫梁就是立柱，立柱就是橫梁。將‘門’形龍門結構3個部件（橫梁、2個立柱）設計為1個部件，在制造、裝配工藝上容易控制和保證精度；從而實現了加工中心加工曲面或工件側面時，數控系統(tǒng)不需要實時對刀具進行半徑補償，有效的提高了加工速度。

龍門加工中心廠家介紹弧形基本結構和工作原理：

弧形或圓形龍門是將‘門’形龍門結構的橫梁、立柱設計成一體的弧形或圓形，產生一種新的龍門機床結構。它特點：橫梁就是立柱，立柱就是橫梁。將‘門’形龍門結構3個部件（橫梁、2個立柱）設計為1個部件，在制造、裝配工藝上容易控制和保證精度；主軸滑枕軌道設計在弧形龍門上，使主軸在橫梁上直線運動變成弧線運動，減小了主軸在加工工件時與立柱的長度，提高了機床及加工剛性。

弧形龍門結構是一種全新的機床結構，它兼顧門型龍門結構的高剛性、C型結構的制造安裝調試的方便性。但要實際應用需要數控系統(tǒng)、傳動等多個功能部件技術的配合，也需要加工工藝的創(chuàng)新來實現。研制、開發(fā)這種結構將使機床行業(yè)發(fā)生新的、革命性變化，能將中國的機床制造技術推向行業(yè)制高點。