数控机床主轴系统是数控机床的主运动传动系统。数控机床主轴运动是机床成形运动之一,它的精度决定了零件的加工精度。数控机床是具有高效率的机床,因此它的主轴系统必须满足如下要求:
①具有更大的调速范围并实现无级调速。数控机床为了保证加工时能选用合理的切削用量,从而获得更高的生产率、加工精度和表面质量,必须要求能在较大的调速范围内实现无级调速。一般要求主轴具备1∶(100~1000)的恒转矩调速范围和1∶10的恒功率调速范围。
②具有较高的精度与刚度,传递平稳,噪声低。数控机床加工精度的提高,与主轴系统具有较高的精度密切相关。为此,要提高传动件的制造精度与刚度,就要对齿轮齿面高频感应加热淬火,以增加耐磨性;最后一级采用斜齿轮传动,使传动平稳;采用精度高的轴承及合理的支撑跨距等,以提高主轴组件的刚性。
③良好的抗振性和热稳定性。数控机床加工时,可能由于断续切削、加工余量不均匀、运动部件不平衡以及切削过程中的自振等原因引起冲击力的干扰,从而使主轴产生振动,进而影响加工精度和表面粗糙度,严重时甚至可能破坏刀具和主轴系统中的零件,使其无法工作。主轴系统发热使其中的零部件产生热变形,降低传动效率,破坏零部件之间的相对位置精度和运动精度,造成加工误差。为此,主轴组件要有较高的固有频率,实现动平衡,保持合适的配合间隙并进行循环润滑等。
④在车削中心上,要求主轴具有C轴控制功能。为了使车削中心具有螺纹车削功能,要求主轴与进给驱动实行同步控制,即主轴具有旋转进给轴(C轴)的控制功能。(www.daowen.com)
⑤在加工中心上,要求主轴具有高精度的准停功能。在加工中心上自动换刀时,主轴须停止在一个固定不变的方位上,以保证换刀位置的准确以及某些加工工艺的需要,即要求主轴具有高精度的准停功能。
⑥具有恒线速度切削控制功能。利用车床和磨床进行工件端面加工时,为了保证端面加工时粗糙度的一致性,要求刀具切削的线速度为恒定值。随着刀具的径向进给,切削直径会逐渐减小,应不断提高主轴转速,并维持线速度为常数。
此外,为了获得更高的运动精度,要求主运动传动链尽可能短。同时,由于数控机床特别是加工中心通常配备有多把刀具,要求能够实现主轴上刀具的快速及自动更换。
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