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主軸選用基本要素

2021-07-12

一、主軸結構形式和特性

皮帶傳動主軸;直聯主軸;內藏式主軸(電主軸)、雙接觸(配HSK、BBT、NBT刀柄)錐孔主軸;相同轉速的主軸,有許多不同的特性,要合理選擇,例:軸承大小,規格和軸承位置不同;主軸的剛性有不同的指標;主軸前端長度有不同的規格;有不同的附加功能(拉釘型式、主軸冷卻、中噴、氣幕保護、帶切削液噴頭、松刀反扣等)。

主軸特性相對比較表

主軸結構形式

Z高轉速

平穩性

噪聲


剛性

溫升

所占空間

備注

皮帶傳動主軸

6000-12000rpm

較好

一般


功率受皮帶限制

直聯主軸

8000-18000rpm



內藏式主軸

8000-35000rpm

Z好



齒輪式主軸

8000rpm以上

一般



雙接觸主軸

由上述主軸結構決定

Z高

由上述主軸結構決定


錐孔結構不同




二、主軸選用要素

機床設計一般都以滿足機床Z大切削力為要素,同時要考慮Z高切削速度、Z大切削扭距、主軸旋轉精度、機床結構需求、加工材質、切削條件等因素,選擇時要綜合考慮。

如果主軸設計計算不熟練,可以從主軸樣本上的刀具拉緊力來粗略推算,保證主軸能承受Z大切削力,一般刀具拉緊力大于主軸承受Z大的軸向切削力二倍左右。

加工時常用Z高轉速不高于樣本上提供的Z高轉速的80%。

拉釘型式選用:鋼球拉緊裝置一般在轉速在6000轉以下的主軸選用,切削力不大的也可選用;高速主軸8000rpm以上的、強力切削的要選用四爪拉緊裝置。

主軸冷卻選用:軸徑小于70mm、Z高轉速8000rpm(不連續運轉)可以不選用,高精度加工中心機床必需選用。冷卻的選用定義應建立于精度的考量,而盡量不要建立于損壞考量。

中噴功能選用:加工鋁合金、鈦合金、不銹鋼材料的機床建議選用,加工小孔、深孔的機床要選用。

氣幕保護功能選用:一般都應選用,特別是加工石墨材料、塑料材料、鋁合金材料的機床應選用,選用該功能的機床壓縮空氣必需干燥,否則會使主軸內部生銹。

松刀反扣功能選用:該功能能保護主軸軸承受松刀力的沖擊降低,延長軸承使用壽命。

同樣錐孔規格的主軸,外徑大的主軸往往配置了大鋼珠或大陶珠的軸承,剛性高、切削平穩、能承受大的切削力,一般在大功率、強力切削的機床上選用。

選購主軸Z好讓供應商同時提供傳動另部件和基本安裝尺寸要求,實現成套供應,避免差錯。

盡量選用本公司標準規格的主軸,售價相對低、交貨期短。

三、選用與使用注意事項

皮帶傳動式:皮帶傳動式無齒輪高速時振動及噪音問題,可使用在較高的轉速,但心軸受到側向力振動較大,在低速皮帶傳動效率差不多適合低速重切削,在高速時皮帶及空氣摩擦噪音相當大,在dmn值超過1000000mm/rpm時應改用其它傳動方式。

內藏式:在高速切削加工上應用Z廣,重量輕Z適合高速移動,同時零件數少,動平衡校正及對心度容易,振動低。

馬達直結式:為減少心軸受到側向力引起振動,馬達與主軸由聯軸器聯結,轉速可較皮帶傳動式主軸高,重量重,體積大,但成本較內式主軸便宜,轉速可到20000rpm。

轉速:高速切削加工所需要的轉速主要依工件的材料、切削刀具的材料及切削刀具直徑等決定。以BT40規格的高速主軸轉速多在15000rpm以下,以10000rpm及12000rpmZ多,以BT50規格的高速主軸轉速多在12000rpm以下,1000rpmZ多。應用在輕合金等材料的高速切削加工支主軸,主軸轉速多在20000rpm以上,刀柄規格常用HSK-A63,較大工件加工使用HSK-A100。

馬力:在提高加工能率的目標上,主軸的馬國是否足夠也是我們所關注的,在高速切削加工追求高切除率,高速主軸的馬力較傳統主軸高出許多,不過機器剛性也要能匹配,否則懂發揮部分馬力已機器結構振動。在國內工具機廠有部分機積直接換裝高速主軸,其主要目標為提升切削速度加工輕合金或軟性材質,并非需要高切除率,可使用較小馬力。

剛性:主軸剛性不足時將會影響到加工精度,但是剛性超過功能需求將會造成主軸軸承壽命降低。Dmn值較低時可使用定位置預壓,高速旋轉時因溫升使預壓加重,可采用軸承間隔環冷卻,對?和預壓增加有不錯的效果。Dmn值較高時可使用定壓預壓,以確保預壓值。在dmn值較低時可使用油脂潤滑,其剛性值須比使用油氣潤滑低,避免因預壓過大時溫升高加速油脂劣化,而縮短主軸壽命。

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