数控机床精度和主轴技术介绍

  一、数控机床主轴:

  1.电主轴所融合的技术

  电主轴是在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术,它与直线电机技术、高速刀具技术一起,将会把高速加工推向一个新时代。电主轴是一套组件,它包括电主轴本身及其附件:电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置。
数控机床精度和机床主轴技术图

  2.电主轴所融合的技术:

  高速轴承技术:电主轴通常采用复合陶瓷轴承,耐磨耐热,寿命是传统轴承的几倍;有时也采用电磁悬浮轴承或静压轴承,内外圈不接触,理论上寿命无限。

  3、高速电机技术

  电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物,电动机的转子即为主轴的旋转部分,理论上可以把电主轴看作一台高速电动机。关键技术是高速度下的动平衡。

  4、润滑

  电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑;也可以采用脂润滑,但相应的速度要打折扣。所谓定时,就是每隔一定的时间间隔注一次油。所谓定量,就是通过一个叫定量阀的器件,精确地控制每次润滑油的油量。而油气润滑,指的是润滑油在压缩空气的携带下,被吹入陶瓷轴承。油量控制很重要,太少,起不到润滑作用;太多,在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。

  5、冷却装置:

  为了尽快给高速运行的电主轴散热,通常对电主轴的外壁通以循环冷却剂,冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。内置脉冲编码器:为了实现自动换刀以及刚性攻螺纹,电主轴内置一脉冲编码器,以实现准确的相角控制以及与进给的配合。自动换刀装置:为了应用于加工中心,电主轴配备了自动换刀装置,包括碟形簧、拉刀油缸等。、
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  二、机床精度

  机床的精度是指机床主要部件的形状、相互位置及相对运动的精确程度,包括几何精度、传动精度、运动精度、定位精度及精度保持性等几个方面。各类机床按精度可分为普通精度级、精密级和高精度级。以上三种精度等级的机床均有相应的精度标准,其允差若以普通级为1,则大致比例为1: 0.4 :0.25。在设计阶段主要从机床的精度分配、元件及材料选择等方面来提高机床的精度。

  1、 几何精度

  几何精度是指机床空载条件下,在不运动(机床主轴不转或工作台不移动等情况下) 或运动速度较低时各主要部件的形状、相互位置和相对运动的精确程度。如导轨的直线度,主轴径向跳动及轴向窜动,主轴中心线对滑台移动方向的平行度或垂直度等。几何精度直接影响加工工件的精度,是评价机床质量的基本指标。它主要决定于结构设计、制造和装配质量。

  2、 运动精度

  运动精度是指机床的主要零部件以工作状态的速度运动时的精度。如高速回转主轴的回转精度。对于高速精密的机床,运动精度是评价机床质量的一个重要指标。运动精度和几何精度是不同的。它还受到运动速度(转速)、运动件的重力、传动力和摩擦力的影响。它与结构设计及制造等因素有关。

  3、 传动精度

  传动精度是指机床传动系统各末端执行件之间相对运动的协调性和准确度。这方面的误差就成为该传动链的传动误差,如车床在车削螺纹时,主轴每转一转,刀架的移动量应等干螺纹的导程
数控机床精度和机床主轴技术图

。但实际上,由于主轴与刀架之间的传动链存在着误差,使得刀架的实际移距与该误差就是车床螺纹传动链的传动误差。传动精度由传动系统的设计、理想移距存在误差,传动件的制造和装配精度等决定。