在CNC數(shù)控車床之主軸為重要的關(guān)鍵元件之一，心軸本體為速度、剛性與變性主要的關(guān)鍵參數(shù)，因此設(shè)計(jì)主軸時(shí)如何獲得高速與高剛性在心軸設(shè)計(jì)則相形重要。在傳動(dòng)方面主要分為皮帶式、齒輪式、內(nèi)藏式與直節(jié)式等傳動(dòng)動(dòng)力之形式，因此主軸也是常常利用傳動(dòng)形式進(jìn)行分類。一般主軸單元的總體要求是保證在相同的負(fù)載與轉(zhuǎn)速下，帶動(dòng)工件或刀具精確而穩(wěn)定的繞其軸心線旋轉(zhuǎn)，并長(zhǎng)期保持這種性能。因此有下列的基本要求﹕1.旋轉(zhuǎn)精度2.剛性3.抗振性4.溫升與熱變形等，本單元將介紹CNC工具機(jī)機(jī)械人才鑑定主軸設(shè)計(jì)與應(yīng)用相關(guān)科目與技術(shù)。
主軸分類原理：
CNC數(shù)控車床與數(shù)控銑床兩大類其應(yīng)用有所差異，一般車床主軸夾持工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則X/Z軸進(jìn)行切削加工運(yùn)動(dòng)，因此夾頭與旋轉(zhuǎn)油壓缸為重要的夾持機(jī)構(gòu)并且與主軸進(jìn)行整合。而銑床主軸夾持刀把與刀具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則X/Y/Z軸進(jìn)行切削加工運(yùn)動(dòng)，因此拉刀機(jī)構(gòu)為重要的刀具夾持機(jī)構(gòu)并且與主軸進(jìn)行整合。然而主軸設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮與計(jì)算之項(xiàng)目如下：
(1)計(jì)算切削力、馬達(dá)加減速時(shí)間等，作為主軸馬達(dá)選用相關(guān)料，也為計(jì)算軸承壽命之依據(jù);
(2)主軸心軸本體主要參數(shù)確定，主要在決定主軸之內(nèi)徑、外徑、懸伸量及跨距等;
(3)主軸剛性計(jì)算分析，主要包括徑向剛性、扭轉(zhuǎn)剛性及臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算分析;
(4)軸承的計(jì)算，依選定之軸承計(jì)算其疲勞壽命; (5)皮帶資料，此部份為廠商提供之技術(shù)資料;
(6)盤形彈簧計(jì)算，確認(rèn)其疲勞壽命;
(7)拉鬆刀力量分析等，在刀把主要有3種規(guī)格，包含BT系列錐度為7/24，HSK系列錐度為1/10，Capto系列錐度為1/20。
一般齒輪式主軸與皮帶式主軸應(yīng)用適合中重切削數(shù)控車床與低轉(zhuǎn)速之應(yīng)用，而直結(jié)式主軸與內(nèi)藏式主軸應(yīng)用于輕切削高進(jìn)給之應(yīng)用方式，直結(jié)式主軸為高速切削應(yīng)用的入門形式，主要優(yōu)點(diǎn)為構(gòu)造簡(jiǎn)單與容易直傳高速化，缺點(diǎn)為高速連軸器成本高、抓刀系統(tǒng)設(shè)計(jì)較困難與連軸器應(yīng)用技術(shù)等。在高速內(nèi)藏式主軸方面主要優(yōu)點(diǎn)為容易達(dá)到高轉(zhuǎn)速、震動(dòng)較低、容易模組化與噪音低，缺點(diǎn)為主軸需解決熱溫升之問題、製造維護(hù)成本高與模組製造技術(shù)要求較高。
臺(tái)灣程泰專業(yè)生產(chǎn)數(shù)控車床，其主軸皆由自己設(shè)計(jì)研發(fā)及生產(chǎn)，達(dá)成更高的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，其主軸標(biāo)均可配置皮帶式、齒輪式、內(nèi)藏式，主要看具體機(jī)型和配置要求。
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