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数控机床主传动系统的主轴部件
日期：2010年01月26 来源：沈阳第一机床厂 关键字：数控机床
主轴部件是机床的一个关键部件，它包括主轴的支承、安装在主轴上的传动零件等。主轴部件质量的好坏直接影响加寸：质量。对于数控机床尤其是自动换刀数控机床，为了实现刀具在主轴上的自动装卸与夹持，还必须有刀具的自动夹紧装置、主轴准停装置和主轴孔的清理装置等结构。
1．主轴的支承
数控机床主轴的支承配罟形式主要用三种。
1)前支承采用双列圆柱滚子轴承和60‘角接触双列球轴承组合，加工中心后支承采用成对安装的角接触轴承。这种配置形式使主轴的综合刚度大幅度提高，普遍应用于扦类数控机床主轴。
2)前轴承采用高精度双列(或三列)角接触球轴承，后支承采用单列(或双列)角接触球轴承。这种配置适用于高速、轻载和精密的数控机床主轴。
3)前后轴承采用双列和单列圆锥滚子轴承，数控机床适用于中等精度、低速，寸重载的数探机床主轴。
2．数控午床的主轴部件
数控车床主轴部件的精度、刚度和热变形对加工质量有直接的影响。
TND360数控车床主轴部件，主轴内孔用于通过长的棒料，也叮川于通过气动、液压夹紧装胃(动力卡盘)，，主轴前端的短圆锥面及其端面用于安装卜盘或拨盘。主轴前后支承都采用角接触球轴承。前支承三个——组，前面两个大口朝前端，后面——个大门朝后端，后支承两个角接触球轴承小口相对。加工中心前后轴承都山轴承厂配好，成套供应，装配时不需修配。
3．加工中心的主轴部件
(1)主轴箱结构 主轴刀具自动装夹和切屑清除装置主要用于主运动是刀具旋转运动的情形。如数控铣钻镗床及加工中心的主轴部件，典型结构为JCS-018立式镗铣床主轴部件。
主轴前端有7：24的锥孑L可用于装夹BT40刀柄或刀杆。数控机床主轴端面有一端面键14。主轴的前支承配置了三个高精度的角接触球轴承，用以承受径向和轴向载荷，其中前两个大口朝下，后面的一个大口朝上，前支承按预加载荷计算的预紧量由螺母12来调整。后支承为一对小口相对配置的角接触球轴承，它们只承受径向载荷，因此，轴承外圈不需要定位。该主轴选择的轴承类型和配置形式，满足主轴高转速和承受较大轴向载荷的要求。加工中心主轴受热变形向后伸长，不影响加工精度。
1)基本构成
装刀部件：刀夹1、拉钉2、钢球12、端面键14。
换刀部件：主轴3、拉杆4、碟形弹簧5、液压缸7、活塞6。
清洁部件：空压机、压缩空气管接头9。
2)取用刀具过程
CNC发出换刀指令+液压缸7右腔进油+活塞6左移+推动拉杆4克服弹簧5的作用左移+带动钢球13移至大空间+数控机床钢球失去对拉钉2的作用+取刀。
3)清洁过程
旧刀取走后---~CNC发出指令+空气压缩机启动+压缩空气经压缩空气管接头9吹扫装刀部位并用定时器计时。
4)装刀过程
时间到---~CNC发出装刀指令+机械手装新刀+液压缸右腔回油+拉杆4在碟形弹簧的作用下复位+拉杆带动拉钉右移至小直径部位+通过钢球将拉钉卡死。
这样用碟形弹簧通过拉杆及钢球拉住刀柄尾部的拉钉，加工中心使刀具锥柄和主轴锥孔紧密配合，夹紧力达12000N以上。
(2)主轴准停装置 主轴准停功能又称主轴定向功能(Spindle Specified Position Stop)，即当主轴停止时，控制其停于固定的位置，这是自动换刀所必须的功能。在自动换刀的数控镗铣加工中心上，切削转矩通常是通过刀杆的端面键来传递的。这就要求主轴具有准确定位于圆周上特定角度的功能。
主轴准停装置分机械式和电气式两类。机械准停装置动作迅速，准数控机床确可靠，但结构复杂，在早期数控机床上使用较多。现代数控机床一般都用电气准停装置。
在主轴后端安装一个永久磁铁与主轴一起旋转，在距离永久磁铁旋转轨迹外1～2mm处固定一个磁传感器，磁传感器安装在主轴箱上，其安装位置决定了主轴的准停点。
当数控机床需要换刀时，加工中心主轴运转+CNC发出停转指令+数控装置发出主轴停转指令+主轴电动机立即降速+主轴以低速旋转+永久磁铁对准磁传感器，磁传感器感受永久磁铁的磁场，数控机床并发出准停信号+信号经放大后+由准停电路控制主轴电动机准确地停止在规定的周向位置上。准停的定位精度可达土1。
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