机床主轴指的是机床上带动工件或刀具旋转的轴。除了刨床、拉床等主运动为直线运动的机床外,大多数机床都有主轴部件。
主轴部件的运动精度和结构刚度是决定加工质量和切削效率的重要因素。对于数控机床来说,主轴零件不仅在精加工过程中需要满足高清晰度的要求,而且在粗加工过程中还要具备切割能力。同时,数控机床主轴部件应具有较高的动、静刚度和抗热变形的能力。
具体来看,数控机床的主轴部件主要应满足以下五点要求:
精度的耐久性
主轴总成精度耐久性是指主轴长期保持原有制造精度的能力。由于数控机床价格高昂,为了加快其投资回报率,数控机床的开工率往往较高。但同时,为了延长使用寿命,来减少维修次数,这就要求数控机床的主轴部件具有良好的精度耐久性。
较高的刚度
数控机床在运行过中通常采用高速切削,这就要求主轴总成具有较高的刚度,否则主轴在外力作用下会产生较大的弹性变形,从而引起振动和震动。这会影响加工零件的精度和表面的粗糙度。
热稳定性强
主轴总成热稳定性是指主轴总承抵抗因热量产生而引起的形状和位置变化的能力。数控机床在运行过程中,由于摩擦、搅油等原因会产生热量,导致主轴部件温度不平衡,变形时影响主轴部件的形状和方向,进而影响加工精度。
反转精度高
与数控机床主轴部件相同的旋转精度,是指无负载时,在主轴前端的工件、固定装置或刀具的定位面上用百分表测得的径向跳动、低速和轴向跳动。其高度直接影响到加工零件的几何精度和表面质量。因此,数控车床主轴零件的反转精度要高。
良好的抗震能力
数控机床主轴部件的抗震能力是指主轴部件在数控加工过程中抵抗振动并保持平衡运转的能力。数控机床一旦振动,会影响到工件表面的质量、刀具的耐用性以及主轴轴承的寿命,同时还会产生噪声,影响工作环境。
既然主轴部件对于数控机床的性能这么重要,在日常的使用和维护过程中,应重点注意哪些问题呢?
润滑
良好的润滑效果,可以降低轴承的工作温度和延长使用寿命。因此,在操作使用中应注意:低速时,采用油脂、油液循环润滑;高速时采用油雾、油气润滑的方式。
需要注意的是,在采用油脂润滑时,切忌随意填满,因为油脂过多,会加剧主轴发热。对于油液循环润滑,在操作使用中要做到每天检查主轴润滑恒温油箱,看油量是否充足。如果油量不够,则应及时添加润滑油,同时要注意检查润滑油温度范围是否合适。
主轴的润滑方式通常有两种:油雾润滑和喷注润滑。油气润滑方式近似于油雾润滑方式,但油雾润滑方式是连续供给油雾,而油气润滑则是定时定量地把油雾送进轴承空隙中,这样既实现了油雾润滑,又避免了油雾太多而污染周围空气。喷注润滑方式则是用较大流量的恒温油(每个轴承3~4L/min)喷注到主轴轴承,以达到润滑、冷却的目的。这里较大流量喷注的油必须靠排油泵强制排油,而不是自然回流。同时,还要采用专用的大容量高精度恒温油箱,油温变动控制在±0.5℃。
冷却
主轴部件的冷却主要是以减少轴承发热,有效控制热源为主。
密封
主轴部件的密封不仅要防止灰尘、屑末和切削液进入主轴部件,还要防止润滑油的泄漏。
主轴部件的密封有接触式和非接触式密封两种方式。对于采用油毡圈和耐油橡胶密封圈的接触式密封,要注意检查其老化和破损情况;而对于非接触式密封,为了防止泄漏,重要的是保证回油能够尽快排掉,保证回油孔的通畅。
综上,主轴部件的润滑、冷却与密封这三点是数控机床在日常使用和维护过程的重中之重。