淺析數控機床絲杠的支承結構

王建軍

摘 要:數控機床就是一種通過邏輯分析來對信息進行處理和實現的機床。另外,主軸支承結構好壞起著數空機床有著決定性的作用。本文首先介紹了數控機床的特點,然后介紹了在數控技術中占有重要地位的支承結構,最后介紹了滾珠支桿在數控機床中的作用。

關鍵詞:數控機床主軸支承結構滾珠支桿

中圖分類號:TG659 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0021-01

數控機床種類繁多,但是他們的組織結構卻是單一的。他們是加工程序、輸入裝置、數控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、輔助控制裝置、檢測裝置和機床本體。其中主軸在數控機床中占有重要地位,而其支承技術的好壞對于主軸結構有著關鍵的作用,過去主軸的支承結構使用繁瑣不說,而且容易出錯。因此為了改進這一支承結構,我們引進了滾珠支桿。

1數控機床

1.1 數控機床的組成部分

數控機床種類多而雜,但是它的主要組成結構卻是固定的。他們是加工程序、輸入裝置、數控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、輔助控制裝置、檢測裝置和機床本體。加工程序是一種通過機械來生產指令程序所要求的零件加工和相對應工具位移的程序,它是以代碼的形態(tài)被儲存在信息載體上,磁帶、穿孔紙帶和磁盤等都是它會用到得控制工具在實施過程中;輸入裝置是一種與加工程序首尾相連的步驟,它的產生是為了提高加工程序的效率,它通過操作面板上的鍵盤和按鈕將加工信息錄入信息載體在進行加工程序之前;數控系統(tǒng),他的主要任務是通過分析和處理所接收的加工信息和零件從而得到總的控制信息分配給相對應的步驟;伺服系統(tǒng)主要是接收驅動的要求來控制主軸的啟動、停止、變速和各個軸的聯(lián)動。

1.2 數控機床的特點

數控機床是一種將目前最為先進的數字技術與機械設備相結合的設備,因此它具有較多的優(yōu)越性。（1）機械化程度高,人力參與度較小,通過代碼的方式來儲存指令和控制操作,消減了人力參與度;（2）能夠制作出人力所不能到達的零件和設備,使機床控制上了一個新的臺階;（3）交貨時間短,由于數字控制和機械化操作相結合,大大減少了產品的生產時間,提高了生產效率和效益;（4）能夠與計算機技術想結合,提高生產效率。

1.3 數控機床的使用范圍

數控機床的優(yōu)越性,使他具有比一般的機床要廣的多的利用范圍,他適用于以下幾種零件類型。種類多而雜,數量較小的零件;制作過程復雜,改形頻繁的零件;精確度高且急需的零件等。因為它有較廣的應用范圍,我們需要改進數量機床中的不足之處,如:數控機床主軸的前端支承結構。

2支承結構

2.1 原有的數控機床主軸的前端支承結構

原有的數控機床主軸的前端支承結構是由3182100系列軸承和能承受雙向力的角接觸軸承構成。這種支承結構應用較廣,但是精確度不高,需要人力調整。但是就算是人們進行一步一步的調整,也會產生一寫誤差,如:扭緊圓螺母6來完成軸承2的預緊,但是調整墊1卻不能滿足裝配要求;扭緊圓螺母6開始預緊,軸承2與調整墊1想靠近,但是由于螺絲扭緊且不能扭動,軸承2回不到原有的位子,使得主軸的剛度和韌性下降等,所以原有的數控機床主軸的前端支承結構應用復雜而且有致命的弊端,因此,我們需要在此基礎上進行改進。

2.2 改進后的數控機床主軸的前端支承結構

2.3 兩者的比較

改進后的控機床主軸的前端支承結構比之前的更加簡單;從操作狀況來說,改進后的操作簡單,誤差幾乎為0,改進前的操作復雜,誤差頻繁;從經濟效益來說,改進前數控機床產生的效益和效率一般,改進后數控機床產生的效益和效率得到顯著提高;從主軸的韌度和剛度上來說,改進前主軸的剛度和韌度會受到一定的損減,改進后則不會。

3滾珠支桿

3.1 滾珠支桿的支承結構

因為滾珠支桿能夠滿足數控機床主軸的前端支承結構無間隙、低摩擦、低慣量、高剛的特點,滾珠支桿是最好的支承結構的選擇。滾珠支桿一般在數控機床中起著摩擦源的作用,它一般被用在螺母和絲桿軸之間,不論正轉還是轉都能做起到摩擦力的作用。滾珠支桿的調節(jié)了螺母和軸承之間的關系,減少了因為處理不當對主軸剛度和韌度造成的影響。

3.2 滾珠支桿兩端的調整

滾珠支桿為了減少受力后的變形,需要加入強筋在軸承底,加大其與機床的接觸面積。以下是幾種調節(jié)情況:（1）單向裝上止推軸承,但是它的剛度較小、承受能力小,它只使用與升降調節(jié)環(huán)節(jié);（2）一邊裝上推力承軸,一邊裝上向心承軸,它一般用于滾珠支桿過長,另外使得長期在熱源和絲桿下工作的那一部分遠離安裝止推軸;（3）都裝上止推軸承,到達雙向定位的目的。

3.3 平衡和自動裝置在滾珠支桿上的應用

平衡裝置主要是用在減少操作升降控制機床所需的電力和功率,因為升降臺本身的重量很重,它的操作需要較大的功率和電力,為了減少功率和電力的消耗量,人們采用了平衡裝置。自動裝置是用于鎖定滾珠支桿的裝置,特別是在數控機床停止操作時,主軸被固定的時候。

為了獲得較好的效益和效率,我們需要對數控機床絲杠的支承結構進行改造和優(yōu)化。首先為了減少在操作過程中對于主軸剛度和韌度的損失,需要改變螺片和軸承的位置,使它們向前移動;另外,滾珠支桿能夠滿足數控機床主軸的前端支承結構無間隙、低摩擦、低慣量、高剛的特點,所以在改造主軸的支承結構時,我們需要將滾珠支桿運用到這里面去。

4結語

總而言之,我們首先通過介紹數控機床的相關特點以及其較廣的應用范圍,明確了數控機床的重要性;然后分析了舊的數控機床主軸的前端支承結構的缺點和不足之處,通過螺片和軸承的位置移動創(chuàng)造出新的數控機床主軸的前端支承結構,減少了其對于主軸韌度和剛度的損失,最后將滾珠支桿帶入,滾珠支桿具有無間隙、低摩擦、低慣量、高剛等特點。由于絲杠傳動結構簡單,成本低,傳動精度、效率高,因此目前大多數數控機床采用滾珠絲桿傳動,只有一些大行程的數控機床采用了齒輪齒條的傳動結構。目前,絲杠傳動的數控機床,進給速度己達到60m/min,加速度達lg以上,而定位精度在要求在0.01以上,由此對絲杠支承部分的要求也隨之改變。

參考文獻

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