mcv2520加工中心電主軸的選用

1、中心電主軸的選用M CV 2520, 王珂(河南機電高等?？茖W(xué)校, 河南 新鄉(xiāng) 453002)摘 要:以 M CV 2520 小型立式中心電主軸的選擇為例, 介紹了電主軸的結(jié)構(gòu) 、軸承 、電機驅(qū)動模塊、潤滑冷卻方式及主要參數(shù)選擇的方法和步驟。這不僅保證了中心具有較高的生產(chǎn)率, 且使其結(jié)構(gòu)更加緊湊。中心;電主軸 ;軸承;潤滑號 :TG 659文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :B直接驅(qū)動, 實現(xiàn)了主1) 主電置于主軸前、后軸承之間電主軸是由內(nèi)裝式電與機床主軸的, 可電做成標(biāo)準(zhǔn)化的圖 2 所示的高速電主軸是電主軸的基本結(jié)構(gòu)形功能部件。有以下優(yōu)點 1 , 機械結(jié)構(gòu)簡單, 傳動慣量小, 因而快速響應(yīng)性好, 能快速實現(xiàn)高速

2、、加(度和定角度的快速準(zhǔn)停。輸出功率大, 調(diào)速范圍寬,有比較理想的扭矩功率特性。一次裝夾可實現(xiàn)粗、式。其優(yōu)點是主軸單元的軸向較短, 主軸剛度高, 出力大, 目前大多數(shù)電主軸都采用這種結(jié)構(gòu)形式。精。還有主軸與振動等機床運行參數(shù)的功能, 其高速運轉(zhuǎn)的可靠性與安全性好。因此, 在機床高速主軸上得到了廣泛應(yīng)用。1選擇電主軸應(yīng)考慮的問題MCV 2520 中心是一種體積小 、結(jié)構(gòu)緊湊 、生產(chǎn)效率高、精度較高, 能完成銑、鉆、攻絲等多種加工工序的小型立式 中心。能對小型板類 、盤類 、模具類等復(fù)雜零件上的小 小平面進(jìn)行 , 其圖 2 主電2) 主電置于主軸前、后軸承之間的電主軸 2置于主軸后軸承之后結(jié)構(gòu)如圖

3、 1 所示。為提高其生產(chǎn)率, 必須提高圖 3 所示為主軸箱和主電作軸向的同軸布其主軸轉(zhuǎn)速, 所以選用了高速電主軸。但在選擇電置。這種布局有利于減小電主軸前端的徑向電的散熱也較好。但整個主軸單元的軸向,主軸時必須從多方面進(jìn)行考慮, 以保證性能。中心的較大, 常用于高速精密模具型腔的中心。圖 3 主電為保證立式位于后軸承之后的電主軸 2中心高度較小, 電主軸采用主電置于主軸前 、后軸承之間的結(jié)構(gòu)。1. 2 電主軸軸承的選擇目前, 電主軸采用的軸承主要有滾動軸承、流體靜壓軸承、陶瓷球混合軸承和磁懸浮軸承 。由于流體靜壓軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 使用條件苛刻, 且圖 1 M CV 2520 小型立式1. 1電主

4、軸結(jié)構(gòu)布局中心總體結(jié)構(gòu)示意圖在高速條件下, 液面攪動, 消耗功率大,已很少應(yīng)用于電主軸。高, 目前根據(jù)主電和主軸軸承相對位置的不同, 高速電主軸有 2 種布局方式。新技術(shù)新工藝 機械滾動軸承具有剛度高、高速性能好、結(jié)構(gòu)簡單緊 67 工藝與裝備 2006 年 第 8 期湊、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、品種規(guī)格繁多、便于維修更換、價格適中和便于選擇等優(yōu)點, 因而在電主軸中得到最廣泛的應(yīng)用。電主軸一般采用適應(yīng)高速且可同時承受徑向和軸向負(fù)荷的精密角接觸球軸承 1 。目前國內(nèi)外絕大多數(shù)高速電主軸都采用角接觸陶瓷球軸承, 其滾球用Si3 N 材料制成, 其外徑比同規(guī)格鋼質(zhì)球軸承小 1 / 3 。這種陶瓷材料軸承具有密度

5、小 、硬度高、熱膨脹系數(shù)小、彈性模量大、使用長等優(yōu)點。使用角接觸陶瓷球軸承工作時, 即使采用性油脂潤滑, 也可使電主軸獲得運轉(zhuǎn)速度高高25 % 35 %。2) 油 氣潤滑是一種新型的 、較為理想的方式, 它利用分配閥, 對所需潤滑的不同部位, 按照其實際需要, 定時、定量(最佳微量)地供給油 氣混合物, 能保證軸承的各個不同部位既不缺潤滑, 又因潤滑過量而造成更大的, 并且油霧污染小。降溫效果較好, 但需要特殊的裝置。1. 4. 2電主軸的冷卻設(shè)計中采用冷卻。性油脂潤滑和外循環(huán)油 水6(dm n 值高達(dá) 2 10 )、小 、剛度大、長等一圖 4 所示為高速電主軸的外循環(huán)油 水冷卻系系列優(yōu)良特性

6、。雖然這種軸承的價格比同規(guī)格同精統(tǒng)。在主電定子的外面加一帶螺旋槽的鋁質(zhì)外度等級的鋼質(zhì)球軸承高 2 2. 5 倍, 但其使用高 3 6 倍, 因此其性能價格比并不差 2 。在滿足使用性能的前提下, 對 MCV 2520中心電主軸進(jìn)行選擇時選用了精密鋼質(zhì)角接觸陶瓷球混合軸承。1. 3電主軸電及驅(qū)動模塊電主軸的電均采用交流異步感應(yīng)電,有 2 種驅(qū)動和方式。套, 機床工作時, 冷卻油不斷在該螺旋槽中, 從要的熱量及時、迅速地帶走 。冷卻油的而把主電流量可按主電的發(fā)熱量進(jìn)行計算。1) 普通變頻器驅(qū)動和驅(qū)動器, 在低速時輸出功率不夠穩(wěn)定, 不能滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求, 也不具備主軸準(zhǔn)停和 C 軸功能。2)

7、矢量驅(qū)動器在低速端為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動, 在圖 4 電主軸的油交換系統(tǒng)中、高速端為恒功率驅(qū)動。在剛啟動時仍具有很大的轉(zhuǎn)矩值, 再加上電主軸的轉(zhuǎn)動慣量很小, 保證實現(xiàn)啟動時, 瞬時達(dá)到最高速。這種驅(qū)動器又有開環(huán)和閉環(huán) 2 種。閉環(huán)驅(qū)動在主軸上裝有位置傳感器, 可實現(xiàn)位置和速度的反饋, 不僅有更好的動態(tài)性能, 還電主軸種類的選擇中心用電主軸要求主軸具有松、拉刀機構(gòu),2碼盤, 矢量驅(qū)動器的驅(qū)動和, 以實現(xiàn)自動換及準(zhǔn)停。中心用電主軸有很多種, 如生產(chǎn)的中心用電主軸、國刀和對轉(zhuǎn)速的精確滿足以上要求的國產(chǎn)的洛陽軸承一設(shè)置和 C 軸功能;且價可實現(xiàn)主軸準(zhǔn)停格較便宜。因此, 設(shè)計中采用了矢量驅(qū)動和。1. 4 電主軸潤

8、滑和冷卻方式的選擇電主軸的內(nèi)部有 2 個主要熱源, 一個是內(nèi)藏式主電 , 另一個是主軸軸承。電 的發(fā)熱會直接降低軸承的工作精度, 同時軸承和主軸部件 、電機等之間在高速下產(chǎn)生強烈的摩擦, 也會影響機床工作的可靠性。因此要求電主軸必須有良好的潤滑和冷卻。1. 4. 1 電主軸的潤滑電主軸主要有油脂潤滑和油氣潤滑 2 種潤滑方式。驅(qū)動器的外的有 FISCHER 公司 、IBAG 公司、ST EP TEC 公司以及意大利GAMFIOR 公司、FA EMAT 公司等生產(chǎn)的一系列 中心用電主軸。中心的結(jié)構(gòu)并能滿足以上要求, 選用根據(jù)了意大利 FAEM AT 公司生產(chǎn)的主軸。中心用電電主軸主要參數(shù)的選擇電

9、主軸的主要技術(shù)參數(shù)選擇如下:由于設(shè)計中采用整體硬質(zhì)合金鉆頭, 最大鉆頭直徑為 d =10 mm , 最小鉆頭直徑為 d =0. 4 mm 。在最大鉆頭直徑為 d =10 m m 時, 切削用量為f =0. 2 mm /r , v =40 m / min 的條件下鉆削鋼時, 扭矩 M 、轉(zhuǎn)速 n 和功率 P 分別為:31) 油脂潤滑為加裝置和特別維護(hù)。但其潤滑, 不需要任何附較高,軸承工作的最高轉(zhuǎn)速較低, 一般dn 值在 1陶瓷 混 合 軸 承 條 件 下, 其106 以下, 在使用dn 值 可 以 提· 68 新技術(shù)新工藝 機械工藝與裝備 2006 年 第 8 期1. 9750. 8

10、85- 0. 11M =345. 3dfv4結(jié)語通過以上方法選擇的電主軸, 具有良好的綜合性能, 特別是有較高的轉(zhuǎn)速, 從而可以保證小小平面時有較高的生產(chǎn)率, 而且由于結(jié)構(gòu)較5 216N mm =5. 216N m=1 000v =1 00040 1 274 r / minnd3. 1410= Mn =5. 2161 274=0. 696 kWP9 5509 550小, 可保證中心結(jié)構(gòu)小而緊湊。在最小鉆頭直徑為 d =0. 4 mm 時, 切削用量為 f =0. 2 mm / r , v =20 m /min 的條件下鉆削鋼時, 扭矩 M 、轉(zhuǎn)速 n 和功率 P 分別為: 參考文獻(xiàn)霖. 高速切

11、削技術(shù)及應(yīng)用 M . 北京:機械工業(yè) 1社, 2002. 2M =345. 3d1. 975f 0. 885v- 0. 119. 787N mm 0. 01 N m霖,. 高速電主軸設(shè)計制造中若干問1 000v1 00020nmax =d= 3. 140. 415 924 r /min題的探討 J . 制造技術(shù)與機床, 2001(7) :12 14. 3 意大利 FA EM A T 公司. FA EM A T 電主軸= Mnmax = 0. 0115 924說明書.= 0. 168 kWP9 5509 550根據(jù)使用說明書, 電主軸型號可選擇為FA 120CUV , 其主要技術(shù)參數(shù)如表 1 所

12、示。表 1 電主軸的主要技術(shù)參數(shù) 3作者簡介(1966 ), 女, 河南原陽人, 副教授,主要從事機械設(shè)計與制造、CAD /CA M 等方面的教學(xué)與研究。收稿日期:2006 年 3 月 30 日最高轉(zhuǎn)速/ r 最大輸出最大電流 頻率 電壓 重量 松刀最小 軸端轉(zhuǎn)矩 / 功率/ kW/Pa 連接/ A/ H z/ V/ kg(S 1 / S6)1N n責(zé)任編輯 周守清ISO /8 000 5. 3 60 / 226600 3 530506 BT 30艾克斯特解決方案全面升級十余年來, 艾克斯特始終推崇前沿技術(shù), 以謀求自強不息 ;推崇精誠服務(wù) , 以傳承厚德載物。十年磨就一劍的艾克斯特自 03

13、年率先提出制造業(yè)信息化 CA D /CA PP /CA M / PDM / ERP / M ES / PLM 一體化解決方案 , 歷經(jīng)實戰(zhàn)考驗、實現(xiàn)客戶應(yīng)用, 取得了寶貴的實踐積淀與業(yè)內(nèi)各界廣泛認(rèn)可。2006年,“ 十一五”期間 , 此次 , 艾克斯特隆重推出解決方案升級版, 為廣大的制造行業(yè)用戶再獻(xiàn)夏日精品。6 月30 日, TeamDesigner“ 設(shè)計”集成化設(shè)計系統(tǒng)(簡稱 TD)4. 0 以及XTCAPP“ 工藝系統(tǒng)”(簡地在稱CA PP)6. 0 率先登場, 7 月 20 日, XTPDM “數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)” 4. 0 再次出擊。據(jù)悉, 完全A 2006 開發(fā)包的平臺給予TeamDe

14、sig ner4. 0 的完全編譯處理, 能夠全面 、穩(wěn)定地支持 TeamDesig ner4. 0 在A 2006 平臺上的掛接和具體功能模塊的調(diào)用, 完善的標(biāo)準(zhǔn)件庫以及全面實現(xiàn) 2003新標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注的CAD執(zhí)行規(guī)范。XTCAPP 作為企業(yè)CIMS 系統(tǒng)中的重要組成部分, 為工藝部門提供了工作的平臺, 產(chǎn)生和管理工藝數(shù)據(jù), 成為連接PDM 和E RP 的橋梁。而XTCAPP6. 0 在原來工藝文件管理的基礎(chǔ)上逐漸轉(zhuǎn)向以工藝路線為 的工藝全生命周期的管理, 完善了XTCAPP5. 5 實用過程中的一些需求和問題。在 XTCAPP5. 5 的基礎(chǔ)上, 以統(tǒng)一基礎(chǔ)庫取代原來的CA PP 基礎(chǔ)庫, 并集成了統(tǒng)一編碼 ;增加了 BOM 調(diào)整 、和變更 BOM模塊, 可以處理 EBOM 到PBOM 的生成, 并將 EBOM 的變更應(yīng)用到 PBOM