本站原创随着科学技术的高速发展,对机械设备加工精度要求越来越高,加工零件的批量化生产,在电子、汽车、洗衣机、医疗器械等机械加工行业数控机床以高效率、高精度等优势得到广泛应用.
我国从上世纪80年代对数控机床的初步认识,到现在各机械加工行业对数控机床大量需求,可以说是世界上制造和使用数控机床最多的国家,特别是中、小型数控机床用量很大.生产这种数控机床的企业巨增.但是我国生产的大部分数控机床加工精度比较差,维修率高,达不到加工高精度机械零件的要求.只好依赖进口机床.
从目前看数控机床控制系统除国外的一些知名品牌外,我国的广州数控和北京凯恩帝数控等公司开发的数控系统性能基本稳定可靠,控制精度也比较高.致使部分数控机床加工精度低、稳定性差、维修率高的主要原因是机床结构设计不合理,机床本身零件加工精度低,再加上装配工艺等因素造成的.与国外同类机床相比有较大差距.
数控车床占数控机床中的主要比例.φ360以下回转直径中小型数控车床使用数量最多.这类数控车床大多都采用变频电机无级调速直接驱动车床主轴进行切削加工的.要提高车床加工精度,除提高床身、床鞍、滚珠丝杠等部件的精度外,车床主轴部分是提高车床加工精度和使用寿命的关键部件.经过十多年对中、小型数控车床主轴结构的分析研究,设计出了一套比较理想的主轴结构,该主轴结构转速高,精度高,使用寿命长,装配简单,维修方便,防水性能好.
下面对该主轴结构及特点进行分析,主轴结构图如图1
（注：1.主轴2.轴承垫3.前法兰4.车头箱体5.角接触串联轴承对6.轴承内垫7.轴承外垫8.角接触轴承9.轴承调整垫10轴承压紧环11.锁紧螺母12.轴承内垫13角接触背对背轴承对14.后法兰15.轴承垫16.锁紧螺17.编码器同步轮18.主轴皮带轮）
一、主轴结构解析
在主轴前端采用一对角接触串联轴承（5）加一个单独角接触轴承（8）,组成角接触轴承对.单独角触轴承通过锁紧螺母（11）锁住轴承.在主轴后端采用一对角接触背对背组合轴承.轴承由锁紧螺母（16）通过轴承垫（15）锁紧.这种五轴承支撑结构,因前端采用了一对串联角接触轴承,另加配一单独角接触轴承,具有高转速、高精度、高刚性特点.
二、主轴结构主要特点
1.在主轴（1）上设计有两道摔水槽.在前法兰（3）上加工有挡水槽,在法兰下部开有流水孔.一旦冷却液液从主轴与前法兰缝隙进入,由于主轴高速旋转,冷却液在离心力的作用下摔到前法兰挡水槽中,从下部流水孔排出.在轴承垫（2）上又设计了一道摔水槽,达到了二次防水之目的.在后轴承部分也设计有与前端相同防水结构.其防水结构效果甚佳,确保冷却液不能进入轴承而致轴承损坏.
2.主轴可作为一个部件除皮带轮（18）外,先装好整个轴承、轴承垫.并调整好轴承间隙,再整体装入车头箱体孔内,锁紧前法兰螺钉即可.在前端串联轴承之间有轴承内外环调整垫（6）（7）,可事先在工装上通过研磨调整垫调整轴承（5）与（8）轴承间隙.轴承装在主轴上可将前后锁紧螺母紧到最紧,而不至于将轴承因为压的太紧而被损坏.排除了普通主轴结构中,通过调整主轴尾部锁紧螺母来直接调整主轴轴承间隙时因装配工人经验不足而造成主轴轴承过紧或过松的不良后果.当轴承用到一定时间,出现轴承磨损.还可以通过研磨轴承内垫（6）,重新调整轴承间隙,以恢复主轴回转精度.
3.车头箱后端轴承孔是无台阶孔,当主轴运转产生热胀冷缩长度发生变化时,后轴承外环随之在轴承孔内微量移动,以保证主轴回转精度,增加轴承的使用寿命.
4.维修拆卸很方便,当需要拆卸主轴维修时,先拆下主轴皮带轮（18）,再卸去前法兰上的紧固螺钉,直接从主轴后部将主轴及全部主轴轴承一起从车头箱体推出.因轴承内环直径小,拆卸轴承很不容易.为使轴承内环方便拆下,而不使轴承外环脱圈损坏轴承,设计了拆轴承用垫（2）（12）,这样就可以轻松从主轴上拆下轴承.
以上解析了这种数控车床优化主轴结构的主要特点,供同行参考.总而言之,数控机床主轴部分在数控机床中起到重要作用,它关系到数控机床的性能、精度及使用寿命.对数控机床生产企业而言,能否有很好的数控产品,是关系到自己的数控机床产品能否得到广大用户的认可和欢迎.在竞争非常激烈的数控机床市场能否得到一席之地主要因素.对数控机床使用者而言,能有优良的数控机床,为企业创造更多效益,是很多企业家梦寐以求愿望.对国家而言数控机床质量提高和发展,摆脱了一些科技发大国家在数控技术领域对我国的封锁.促进了我国军事、医疗、航空航天技术等行业的发展.