臥式加工中心主軸靜剛度特性研究
精工機床主軸是整個機床的核心部件，對于臥式加工中心，它帶動刀具實現切削運動， 因此主軸部件的精度、靜剛度、抗振和熱變形能力對加工質量有直接影響。主軸靜剛度是數 控機床最基本的性能，而主軸的抗振性和熱變形與動剛度和熱剛度有關。精工機床既要完成 粗加工又要完成精加工，因此，對主軸逐漸剛度要求較高，研究其靜剛度特性對于提高整機 性能影響很大。精工機床主軸剛度主要反映主軸抵抗外載荷的能力。其影響因素眾多，包括主軸尺寸形 狀，軸承型號、數量和配置形式，前后支承距離，主軸懸伸長度以及傳動形式等。本文針對 多種形式主軸的一系列臥式精工加工中心開展靜剛度特性研究，找出******的主軸剛度配置。1靜剛度測試實驗儀器包括：永正稱重傳感器101BH，精度C3，量程500 kg，用于對主軸施加已知靜 載荷力；千分表，精度0.001 mm，用于測量主軸在力負載下的變形量；標準檢棒，承受已知 載荷。測試如圖1所示，以X向靜剛度測試為例，將千分表置于主軸端部，并使千分表的表針 與支架側向孔軸線位于同一水平面，調整Y坐標，同時觀察千分表讀數，使主軸軸線與千分 表表針位于同一水平面；在檢棒端部加力，讀取X向變形量，每隔50 kg加載一次，直到負 載達到300 kg開始卸載，同樣每隔50 kg卸載一次直至0 kg，分別記錄不同負載下的加卸載 主軸變形量；同理可得Y向變形量；Z向測試已知力在檢棒軸線處加力，讀取Z向變形量， 并且令千分表表針與支架頂部孔軸線組成的平面與X-Y平面垂直，記錄不同載荷下的變形量。2各種臥式加工中心主軸靜剛度曲線 50機床工作臺尺寸為500x500，可承受均布載荷500 kg; 63 1200 kg; 80 工作臺尺寸 800x800，載重 2000 kg。從圖3中可以看出同樣是型號80的機床，e系列各軸剛度都 50，h系列各軸都要遠大于e系列，說明h系列是三種系列中剛性最好的，而c系列最差。 再由e系列中不同型號機床比較可知，Z軸剛度是機床尺寸越大越好；X和Y軸則是80>50>63。 在從圖4中卸載時各型號機床剛度比較可知，各型號各系列機床剛度分布規律與加載時相同。e系列主軸結構完全一樣，尺寸上80e>63e>50e，c系列主軸結構與e系列大體一致，也 是采用機械式主軸結構，e為經濟型，c為普通型。而h系列主軸采用電主軸單元，為高速型 機床，因高速臥式加工中心對機床的綜合性能和加工精度要求較高，這里也可以看出該型機 床的配置最高。因此，可得出結論，采用機械式主軸結構的e和c系列主軸，經濟型機床配置單一、結 構簡單，最高轉速低于普通型機床，因轉速高的主軸在工作時的預加載荷較小，因此同樣尺 寸結構的主軸，一般最高轉速高的主軸剛度要小于最高轉速低的主軸剛度，經濟型機床的主 軸靜剛度要優于普通型。同為e系列（經濟型）機床，相同結構和轉速要求的主軸，一般尺 寸越大剛度越大。而相同尺寸機床，采用電主軸結構因采用電機直接驅動，減少了齒輪、帶 輪等中間傳動環節，相比機械式主軸，結構緊湊、運行平穩，剛度也得到大幅提高。4 結論(1) 臥式精工機床主軸靜剛度曲線在加載和卸載時都表現為線性關系，主軸卸載剛度大于 加載剛度。(2) 各型臥式精工機床中，最高轉速高的主軸剛度要小于最高轉速低的主軸剛度。(3) 電主軸結構中間傳動環節少，相比機械式主軸，結構緊湊、運行平穩，剛度更大。本文由海天精工整理發表文章均來自網絡僅供學習參考，轉載請注明！