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立式加工中心及数控铣床主轴结构、自动换刀工作与受力分析

  • 发布日期:2017-12-20      信息来源:本站      浏览次数:1260
    •     立式加工中心及数控铣床的主轴自动换刀,是机床加工中必不可少的功能。机床在进行换刀时,首先通过松刀动作后,才能将主轴上的刀具取下,待主轴换上新刀后,再进行拉刀动作,将主轴上的刀具拉紧后,方可进行加工。

      一、主轴结构及自动换刀工作原理
        
        立式加工中心及数控铣床主轴结构,多采用组件结构形式,所示主要由主轴套筒、主轴构件、主轴前、后支承轴承、实现自动换刀功能的主轴拉杆,蝶形弹簧及拉杆头部的拉爪机构组成。采用组件结构,便于主轴的生产、装配和维修。
        
        不带主轴轴承御荷装置立式加工中心主轴部件内部结构。其换刀过程如下:
        
        在加工过程中需要进行换刀时,松刀缸在高压油或压缩气体的作用下,松刀缸活塞杆下行,逐渐与主轴拉杆上端接触,压迫拉杆下行,拉杆的下端刚性连接着拉爪套和拉爪机构,拉爪机构在下行过程中瓣松开拉爪,这时主轴锥孔中的刀柄及拉钉被放开,在机械手的作用下实现自动换刀。待换刀完成后,松刀油缸回程,拉杆在蝶形弹簧的作用下上行,带动拉爪上行,通过刀柄上的拉钉实现刀具的拉紧。
        
      二、主轴轴承的受力分析
        
        立式加工中心及数控铣床换刀过程中,拉杆要下行一定距离,由于蝶形弹簧压缩量增大,使其内部作用力增大,而蝶形弹簧的作用力通过下垫板作用到主轴构件上,主轴前、后支承轴在轴承内隔圈及锁紧螺母的连接下,与主轴构件形成刚性联接,所以这个作力也就施加到了主轴轴承上,使得主轴轴承产生了一个较大的轴向力;由于拉爪结构的需要,主轴松刀行程一般要达到5-6.55mm左右,这样主轴轴承在每次换刀时,都会产生较大的轴向力,一般而言,40#主轴的松刀力将达到12kN左右,50#主轴的松刀力将达到18kN左右,而且加工中心在工作过程中,换刀是相当频繁的,这就造成主轴轴承要承受经常性的较大的轴向冲击力,严重影响了主轴的精度的稳定和使用寿命。

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