雕铣机加工中心主轴组件的分类、功能、性能要求 

 一、主轴组件的分类：皮带式主轴、直结式主轴、内藏式主轴（电主轴）

皮带式主轴、直结式主轴、内藏式主轴（电主轴）使用环境：皮带式主轴广泛用于小型机床上，并能满足机床对转矩特性的要求；直结式主轴虽然简化了主轴结构，有效地提高了主轴刚度，但主轴输出转矩小，电动机发热对主轴精度影响大；内藏式主轴是集皮带式主轴和直结式主轴优点，具有高速度，高精度，以及良好的稳定性能等多项优点，广泛用于数控钻铣设备，精密雕刻、雕铣、木工机械、精密磨床及其他数控高速机械。 

皮带式主轴、直结式主轴、内藏式主轴（电主轴）发展趋势：从当前机床行业看，大多立式加工中心还是采用皮带式主轴，主要满足机床对转矩的要求，直结式的较少，因为电主轴已经有取代直结式主轴的趋势了。 

二、加工中心主轴组件功能： 

1、调速功能   

为了适应不同工序、各种工件材料及刀具等各切削工艺要求，主轴必须具有一定的调速范围并实现无级变速，以保证加工时选用合理的切削用量，从而获得最佳切削效率、加工精度和表面质量；调速范围的指标主要由各种加工工艺对主轴最低转速和最高转速的要求来确定。目前加工中心主轴基本实现无级变速。 

2、刀具自动夹紧功能   

加工中心突出的特点是自动换刀功能，为保证加工过程的连续实施，加工中心主轴系统与其他主轴系统相比，必须具有刀具自动夹紧功能。 

3、主轴定位功能要求   

主轴准停功能又称主轴的定位功能，即当主轴停止时，控制主轴停在固定的位置，这是自动换刀所必须的功能。在自动换刀时，切削转矩通常通过刀杆的端面键来传递的，这就是要求主轴具有准确定位于圆周上的特定角度的功能。      

三、主轴组件主要参数： 

机床主传动系统的参数有动力和运动参数。动力参数是指主运动驱动电机的功率，运动参数是指主运动的变速范围。 

1、主传动功率

通过查阅搜集的主轴相关资料，主轴功率分以下几种：30

（BT30,DIN30,CAT30）锥孔规格的主轴电机功率大部分为3Kw或5Kw；40锥孔规格的主轴电机功率大部分为7.5Kw或11Kw，50锥孔规格的主轴电机功率大部分为15Kw或18.5Kw。 

2、主轴组件的最高转速   

现在加工中心机械主轴的转速大部分是6000、8000、10000、12000，在往上走就是电主轴转速范围了。

四、主轴组件性能要求： 

1、回转精度 

     主轴组件的回转精度，是指机床在空载低速旋转时，主轴前端安装工件或刀具部位的径向和轴向跳动值满足要求（其值可参考有关机床精度标准）。目的是保证加工零件的几何精度和表面粗糙度。当主轴做回转运动时，线速度为零的点的连线称为主轴的回转中心线。回转中心线的空间位置，在理想的情况下应是固定不变的。实际上，由于主轴组件中各种因素的影响，回转中心线的空间位置每一个瞬间多是变化的，这些瞬时回转中心的平均空间位置称为理想回转中心线。瞬时回转中心线相对于理想回转中心线在空间的位置距离，就是主轴的回转误差，回转误差的范围就是的回转精度。纯径向误差、角度误差和轴向误差它们很少单独存在。当径向误差和角度误差同时存在时，构成径向跳动，而轴向误差和角度误差同时存在时构成端面跳动。在加工过程中这些误差直接影响到工件的表面形状等加工质量。因此，在设计主轴组件是必须对回转精度加以控制。      

2、刚度 

主轴组件的刚度是指受外力（例如切削力）作用时，主轴组件抵抗变形的能力。通常以主轴前端产生单位位移量时，在位移方向上所施加的作用力大小来表示。主轴组件的刚度越大，主轴受力的变形就越小。主轴组件的刚度不足，在切削力及其他力的作用下，主轴将产生较大的变形，不仅影响工件的加工质量，还会破坏承的正常工作条件，使其加快磨损，降低精度。可见主轴的刚度直接影响到主轴组件的性能。主轴部件的刚度与主轴结构尺寸、支承跨距、所选用的轴承类型及配置形式、轴承间隙的调整、主轴上传动元件的位置等有关。 

3、抗振性 

主轴组件的抗振性是指切削加工时，主轴保持平稳地运转而不发生振动的能力。主轴组件抗振性差，工作时容易产生振动，不仅降低加工质量，而且限制了机床生产率的的提高，使刀具耐用度下降。提高主轴抗振性必须提高主轴组件的静刚度，采用较大的阻尼比的前轴承，以及在必要时安装阻尼消振器。另外主轴固有频率应远远大于激振力频率。 

4、温升和热变形 

主轴组件在运转过程中，温升过高会引起两方面的不良结果：一是主轴组件和箱体因热膨胀而变形，主轴的回转中心与机床其他件的相对位置发生变化，直接影响加工精度；其次是轴承等元件会因温度过高而改变已调好的间隙和破坏正常的润滑条件，影响轴承的正常工作。严重时甚至会发生抱轴现象。所以要提高主轴组件的性能，必须控制主轴温升。大部分主轴厂家的控制温升为+10°C、+15°C、+20°C。 

5、耐磨性 

主轴组件必须有足够的耐磨性，以便能长期保持精度。主轴上易磨损的地方是刀具或工件的安装部位以及移动式主轴的工件部位。为了提高耐磨度，主轴的上述部位应该淬硬，或者经过氮化处理，以提高其硬度增加耐磨性。主轴轴承也需有良好的润滑，提高其耐磨性。 以上所述各项要求，要综合考虑，例如高刚度与高速，高速与低温升，高速与高精度等方面的矛盾就要具体问题具体分析。

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