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钻攻机主轴升温对加工精度的影响及对策
[2022-12-20]

钻攻机不但可以进行高速钻孔、攻丝和铣削加工,还可以进行连续的平滑曲线加工,具有高速、高精度和高效率的特点。目前,国内外钻攻机主轴转速普遍较高,主轴轴芯的高速旋转运动,使得主轴温升过高,而这一直是钻攻机制造厂商的顽疾。只有控制好钻攻机主轴温升,才能够保证机台的尺寸精度和外观精度。下面昆山渡扬数控就来和你分享钻攻机主轴升温对加工精度的影响及措施。

一、主轴升温的影响

1.加工精度

钻攻机是一款集速度和精度于一体的高精度加工设备,主轴是钻攻机上提供加工主动力的核心部件。研究表明,主轴热误差占机床总误差比例最大可以达70%。其中,主轴热伸长表现尤为突出,该误差沿主轴轴线方向,钻攻机为Z向,亦为加工误差敏感方向。主轴的精度对于整台机床精度有着十分重要的影响。钻攻机在加工过程中,主轴热伸长影响其Z值变化,随着加工时间的增加,热伸长数值越大,越影响加工零件的加工精度。

2.主轴轴承的使用寿命

研究表明,轴承的使用寿命随着温度的升高而降低,且温度越高,降低的梯度越大。

3.刀库使用寿命

市面现有钻攻机,刀库具有换刀速度快,响应迅速等特点,但相对机械手刀库,刀夹相对薄弱。目前钻攻机最高转速多为24 000 rpm,在高速运转中,需要3000N的拉力。根据分子运动论,分子在永不停息的做无规则运动,且温度越高,分子热运动越剧烈,更容易使刀柄与主轴锥孔产生粘连,在持续高速转动-粘连-换刀-高速转动-粘连-换刀的过程中,刀夹在较大的交变应力作用下,易使得刀夹根部产生疲劳破坏,从而影响刀库的使用寿命。

二、降低主轴升温的措施

1.选择适中的加工参数

切削用量是影响主轴受到轴向及径向力的主要来源,在加工过程中需要选择合理的切削用量才能够充分利用刀具的切削性能及机床性能。不同的加工性质,对切削加工制订不同切削用量,就是要在已选择好刀具和加工材料的基础上,确定合理的切削深度ap、进给量f及切削速度vc。只有选择合理的切削用量,才能将机台性能发挥到极致,同时保证不至因主轴轴承受力过大,而导致的主轴温度升高过高,从而影响机台的加工精度。

2.优化主轴轴承的安装方式

采用合理的安装调试方式,适合的安装工具,以及无尘的车间环境,是轴承获得较高速度、较低温升较、较高精度的必要条件。优化主轴轴承的安装方式对提高主轴的使用寿命至关重要,假设主轴材质为各项同性材料,优化安装方式能够保证主轴轴承径向及轴向受力的均匀性,如采用热装法,均匀施压安装法等安装方式。

         3.加装主轴油冷机

主轴是钻攻机中重要的组成部分,由于钻攻机主轴转速很高,常规钻攻机主轴转数为20000 rpm,运转时产生大量的热,引起主轴温升,从而影响主轴的正常工作。油冷机在油泵作用下,将冷却油强制的在主轴外圈与主轴箱之间进行流动。加装油冷机后,主轴将热量传递给循环的冷却油,之后冷却油再进入油冷机,在压缩泵作用下进行冷却,从而进行循环使用。

4.上面的第三点是针对使用钢轴承的主轴需要加装主轴油冷机的。现在渡扬数控的钻攻机的主轴选择的是陶瓷轴承。陶瓷轴承受热胀冷缩的影响比钢轴承小,因而在轴的间隙一定时,可允许轴在温差变化较为剧烈的环境中工作。而且陶瓷表面更光滑,能减少摩擦力,使的温度因摩擦升温比钢的更少。能够减少主轴因摩擦而升温。故渡扬数控的钻攻机不需要加装主轴油冷机。油冷机的运行本身就有震动,这样的震动有可能会影响设备的精度,产生刀纹等现像。使用陶瓷轴承的好处还有很多,今天就不详说了,下次专门出一期钻攻机主轴使用陶瓷轴承的优点分析。


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