|
在普通車床上車磨等分球窩的夾具及主軸設(shè)計
資源天下 2020/3/21 10:53:01
（接上頁）小間隙配合(H7/H6)裝在中拖板1的定位孔中，支座座板可相對于中拖板任意旋轉(zhuǎn)，按公式（1）計算出的偏轉(zhuǎn)角α旋轉(zhuǎn)后，用原來用來夾緊小拖板的兩個T型螺釘5夾緊。支座座板2通過兩個定位銷7和四個螺釘與支座3連成一體，電主軸2通過壓緊螺釘6固定在支座座孔中。
1中拖板 2支座座板 3支座 4電主軸 5 T型螺釘 6壓緊螺釘 7定位銷
圖4 電主軸安裝示意圖
2.2.2電主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
電主軸性能的好壞在很大程度上決定了整臺機床的加工精度和生產(chǎn)效率。電主軸的主要工作原理是直接將空心的電動機轉(zhuǎn)子6熱壓在主軸2上，定子7固定在主軸殼體5孔內(nèi)，形成完整的主軸單元。通電后直接帶動主軸運轉(zhuǎn)，進行磨削，省去了帶輪或齒輪傳動。本研究開發(fā)的高速磨削電主軸，結(jié)構(gòu)上采用當(dāng)前比較流行的內(nèi)置電機、水循環(huán)冷卻、角接觸混合陶瓷球軸承支承、油霧潤滑及定壓預(yù)緊的典型型式。
圖5是電主軸結(jié)構(gòu)示意圖。件5是軸殼，用來支承旋轉(zhuǎn)件并安裝到支座上。件1為砂輪接頭，其主要作用是連接砂輪到主軸2上。 最左端的防塵蓋件2為保護件，防止灰塵、進入軸承內(nèi)部。因為電主軸軸承為高精密件，灰塵的進入會影響軸承的壽命。主軸前支承是一對串聯(lián)的角接觸混合陶瓷球軸承件4。后大蓋8右端有均勻分布的彈簧，使后軸承11的外圈始終受到一個向右的推力作用，使前后軸承產(chǎn)生預(yù)緊力。滾珠導(dǎo)套10的作用是提高后支承的支承剛度，同時又減小后軸承預(yù)緊或熱伸長時后移的阻力。軸承件12為平衡塊，通過在其上鉆孔使主軸2達到動平衡，保證其旋轉(zhuǎn)精度。件6和件7是轉(zhuǎn)子和定子，其主要是形成軸的轉(zhuǎn)動。件13是定子防水套，其主要作用是防止水進入定子，引起短路。件11和 件14分別為油管和水管接頭，其主要作用是連接油管和水管。
圖5 電主軸結(jié)構(gòu)示意圖
2.2.3電主軸設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)
設(shè)計的電主軸的極限轉(zhuǎn)速為36000r/min，精度為主軸左端的軸向跳動和徑向跳動不超過0.003mm。
電主軸設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)包括支承方式、預(yù)緊、冷卻、潤滑，動平衡技術(shù)等。
（1）支承技術(shù) 主軸支承方式上采用前后兩支承，各采用兩套串聯(lián)的角接觸球軸承，前后支承之間形成背靠背，這種支承方式延長了實際的支撐跨距，可以減少砂輪的實際懸伸長度從而減小受力變形。這種支承方式比較適合高速主軸。本設(shè)計采用了角接觸混合陶瓷球軸承 ，混合陶瓷球軸承采用陶瓷滾珠材料，具有高剛度、低溫升和長壽命的特點，是高速主軸的發(fā)展方向。
為了保證主軸的旋轉(zhuǎn)精度，主軸前端軸承選用P2級精度，后端選用P4級精度。軸承選配后，采用誤差抵消調(diào)整法裝配，可提高主軸的裝配精度。
（2）冷卻 對于高速旋轉(zhuǎn)的主軸，軸承和內(nèi)置電機是兩大熱源。在電主軸工作時，發(fā)熱使主軸的局部溫升過高，軸的熱變形加大，影響加工精度。本設(shè)計采用了外循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。電主軸工作時，水管接頭接冷卻水，由水管進入冷卻系統(tǒng)，對軸承、定子和轉(zhuǎn)子進行循環(huán)冷卻。
（3）潤滑 潤滑可以有效減少軸承運轉(zhuǎn)時的發(fā)熱。選用油霧潤滑方式，利用壓縮空氣將油霧化，再經(jīng)噴嘴噴射到所潤滑表面。由于壓縮空氣和油霧一起被送到潤滑部位，有較好的潤滑作用。圖6右端油管接頭11是油霧的進口，在2～3個大氣壓的壓力下從中空的主軸內(nèi)部通過，分別對前后端軸承進行潤滑，然后從殼體側(cè)孔流出，同時起到一定的散熱作用。
（4）預(yù)緊 合適的預(yù)緊可以增加軸承的剛度，提高旋轉(zhuǎn)精度，降低振動噪聲，延長使用壽命。本設(shè)計采用定壓預(yù)緊，這種預(yù)緊方式可以使主軸獲得穩(wěn)定的徑、軸向剛度。
（5）動平衡技術(shù) 由于高速電主軸的轉(zhuǎn)速很高，因此即使微小的動不平衡量，也會產(chǎn)生很大的離心力，引發(fā)振動。對于電主軸的主軸組件動平衡要求，取ISO標(biāo)準(zhǔn)G0.4 級。
結(jié)論
通過設(shè)計安裝在車床主軸上的專用夾具和安裝在中托板上的砂輪主軸，按本方法對普通車床改造，可以實現(xiàn)車磨兩用加工等分球窩。實際應(yīng)用表明，該方案切實可行。本文所說的方法，在產(chǎn)品批量不大、購置專用機床不經(jīng)濟的情況下，對企業(yè)具有參考意義。
參考文獻
[1] 孟少農(nóng).機械加工工藝手冊.北京.機械工業(yè)出版社.1992.
[2] 夏廣嵐，馮憑.金屬切削機床.北京大學(xué)出版社.2008.
[3] 賈群義.滾動軸承的設(shè)計原理與應(yīng)用技術(shù).西北工業(yè)大學(xué)出版社.（未完，下一頁）
|