淺析數(shù)控機(jī)床絲杠的支承結(jié)構(gòu)

王建軍

摘 要:數(shù)控機(jī)床就是一種通過邏輯分析來對信息進(jìn)行處理和實(shí)現(xiàn)的機(jī)床。另外,主軸支承結(jié)構(gòu)好壞起著數(shù)空機(jī)床有著決定性的作用。本文首先介紹了數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn),然后介紹了在數(shù)控技術(shù)中占有重要地位的支承結(jié)構(gòu),最后介紹了滾珠支桿在數(shù)控機(jī)床中的作用。

關(guān)鍵詞:數(shù)控機(jī)床主軸支承結(jié)構(gòu)滾珠支桿

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

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

1數(shù)控機(jī)床

1.1 數(shù)控機(jī)床的組成部分

數(shù)控機(jī)床種類多而雜,但是它的主要組成結(jié)構(gòu)卻是固定的。他們是加工程序、輸入裝置、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、輔助控制裝置、檢測裝置和機(jī)床本體。加工程序是一種通過機(jī)械來生產(chǎn)指令程序所要求的零件加工和相對應(yīng)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(shí)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(chǎn)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(jìn)行加工程序之前;數(shù)控系統(tǒng),他的主要任務(wù)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(yīng)的步驟;伺服系統(tǒng)主要是接收驅(qū)動的要求來控制主軸的啟動、停止、變速和各個(gè)軸的聯(lián)動。

1.2 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床是一種將目前最為先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)與機(jī)械設(shè)備相結(jié)合的設(shè)備,因此它具有較多的優(yōu)越性。（1）機(jī)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(dá)的零件和設(shè)備,使機(jī)床控制上了一個(gè)新的臺階;（3）交貨時(shí)間短,由于數(shù)字控制和機(jī)械化操作相結(jié)合,大大減少了產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí)間,提高了生產(chǎn)效率和效益;（4）能夠與計(jì)算機(jī)技術(shù)想結(jié)合,提高生產(chǎn)效率。

1.3 數(shù)控機(jī)床的使用范圍

數(shù)控機(jī)床的優(yōu)越性,使他具有比一般的機(jī)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(shù)量較小的零件;制作過程復(fù)雜,改形頻繁的零件;精確度高且急需的零件等。因?yàn)樗休^廣的應(yīng)用范圍,我們需要改進(jìn)數(shù)量機(jī)床中的不足之處,如:數(shù)控機(jī)床主軸的前端支承結(jié)構(gòu)。

2支承結(jié)構(gòu)

2.1 原有的數(shù)控機(jī)床主軸的前端支承結(jié)構(gòu)

原有的數(shù)控機(jī)床主軸的前端支承結(jié)構(gòu)是由3182100系列軸承和能承受雙向力的角接觸軸承構(gòu)成。這種支承結(jié)構(gòu)應(yīng)用較廣,但是精確度不高,需要人力調(diào)整。但是就算是人們進(jìn)行一步一步的調(diào)整,也會產(chǎn)生一寫誤差,如:扭緊圓螺母6來完成軸承2的預(yù)緊,但是調(diào)整墊1卻不能滿足裝配要求;扭緊圓螺母6開始預(yù)緊,軸承2與調(diào)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(shù)控機(jī)床主軸的前端支承結(jié)構(gòu)應(yīng)用復(fù)雜而且有致命的弊端,因此,我們需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。

2.2 改進(jìn)后的數(shù)控機(jī)床主軸的前端支承結(jié)構(gòu)

2.3 兩者的比較

改進(jìn)后的控機(jī)床主軸的前端支承結(jié)構(gòu)比之前的更加簡單;從操作狀況來說,改進(jìn)后的操作簡單,誤差幾乎為0,改進(jìn)前的操作復(fù)雜,誤差頻繁;從經(jīng)濟(jì)效益來說,改進(jìn)前數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生的效益和效率一般,改進(jìn)后數(shù)控機(jī)床產(chǎn)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(jìn)前主軸的剛度和韌度會受到一定的損減,改進(jìn)后則不會。

3滾珠支桿

3.1 滾珠支桿的支承結(jié)構(gòu)

因?yàn)闈L珠支桿能夠滿足數(shù)控機(jī)床主軸的前端支承結(jié)構(gòu)無間隙、低摩擦、低慣量、高剛的特點(diǎn),滾珠支桿是最好的支承結(jié)構(gòu)的選擇。滾珠支桿一般在數(shù)控機(jī)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(zhuǎn)還是轉(zhuǎn)都能做起到摩擦力的作用。滾珠支桿的調(diào)節(jié)了螺母和軸承之間的關(guān)系,減少了因?yàn)樘幚聿划?dāng)對主軸剛度和韌度造成的影響。

3.2 滾珠支桿兩端的調(diào)整

滾珠支桿為了減少受力后的變形,需要加入強(qiáng)筋在軸承底,加大其與機(jī)床的接觸面積。以下是幾種調(diào)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(diào)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(yuǎn)離安裝止推軸;（3）都裝上止推軸承,到達(dá)雙向定位的目的。

3.3 平衡和自動裝置在滾珠支桿上的應(yīng)用

平衡裝置主要是用在減少操作升降控制機(jī)床所需的電力和功率,因?yàn)樯蹬_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(shù)控機(jī)床停止操作時(shí),主軸被固定的時(shí)候。

為了獲得較好的效益和效率,我們需要對數(shù)控機(jī)床絲杠的支承結(jié)構(gòu)進(jìn)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(shù)控機(jī)床主軸的前端支承結(jié)構(gòu)無間隙、低摩擦、低慣量、高剛的特點(diǎn),所以在改造主軸的支承結(jié)構(gòu)時(shí),我們需要將滾珠支桿運(yùn)用到這里面去。

4結(jié)語

總而言之,我們首先通過介紹數(shù)控機(jī)床的相關(guān)特點(diǎn)以及其較廣的應(yīng)用范圍,明確了數(shù)控機(jī)床的重要性;然后分析了舊的數(shù)控機(jī)床主軸的前端支承結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)和不足之處,通過螺片和軸承的位置移動創(chuàng)造出新的數(shù)控機(jī)床主軸的前端支承結(jié)構(gòu),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(diǎn)。由于絲杠傳動結(jié)構(gòu)簡單,成本低,傳動精度、效率高,因此目前大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用滾珠絲桿傳動,只有一些大行程的數(shù)控機(jī)床采用了齒輪齒條的傳動結(jié)構(gòu)。目前,絲杠傳動的數(shù)控機(jī)床,進(jìn)給速度己達(dá)到60m/min,加速度達(dá)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(xiàn)

[1] 張宏柱，汪世益.數(shù)控機(jī)床絲杠軸承的支承剛度分析[J].機(jī)械工程師,2007（12）.

[2] 宋功國.如何采用數(shù)控機(jī)床[J].制造業(yè)自動化,1981（4）.

[3] 馬龍,高進(jìn).絲杠支承形式的改變對機(jī)床性能的提高[J].金屬加工(冷加工),2010（15）.