浅析数控机床丝杠的支承结构

摘 要:数控机床就是一种通过逻辑分析来对信息进行处理和实现的机床。另外,主轴支承结构好坏起着数空机床有着决定性的作用。本文首先介绍了数控机床的特点,然后介绍了在数控技术中占有重要地位的支承结构,最后介绍了滚珠支杆在数控机床中的作用。

关键词:数控机床 主轴 支承结构 滚珠支杆

中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0021-01

数控机床种类繁多,但是他们的组织结构却是单一的。他们是加工程序、输入装置、数控系统、伺服系统、辅助控制装置、检测装置和机床本体。其中主轴在数控机床中占有重要地位,而其支承技术的好坏对于主轴结构有着关键的作用,过去主轴的支承结构使用繁琐不说,而且容易出错。因此为了改进这一支承结构,我们引进了滚珠支杆。

1 数控机床

1.1 数控机床的组成部分

数控机床种类多而杂,但是它的主要组成结构却是固定的。他们是加工程序、输入装置、数控系统、伺服系统、辅助控制装置、检测装置和机床本体。加工程序是一种通过机械来生产指令程序所要求的零件加工和相对应工具位移的程序,它是以代码的形态被储存在信息载体上,磁带、穿孔纸带和磁盘等都是它会用到得控制工具在实施过程中;输入装置是一种与加工程序首尾相连的步骤,它的产生是为了提高加工程序的效率,它通过操作面板上的键盘和按钮将加工信息录入信息载体在进行加工程序之前;数控系统,他的主要任务是通过分析和处理所接收的加工信息和零件从而得到总的控制信息分配给相对应的步骤;伺服系统主要是接收驱动的要求来控制主轴的启动、停止、变速和各个轴的联动。

1.2 数控机床的特点

数控机床是一种将目前最为先进的数字技术与机械设备相结合的设备,因此它具有较多的优越性。（1）机械化程度高,人力参与度较小,通过代码的方式来储存指令和控制操作,消减了人力参与度;（2）能够制作出人力所不能到达的零件和设备,使机床控制上了一个新的台阶;（3）交货时间短,由于数字控制和机械化操作相结合,大大减少了产品的生产时间,提高了生产效率和效益;（4）能够与计算机技术想结合,提高生产效率。

1.3 数控机床的使用范围

数控机床的优越性,使他具有比一般的机床要广的多的利用范围,他适用于以下几种零件类型。种类多而杂,数量较小的零件;制作过程复杂,改形频繁的零件;精确度高且急需的零件等。因为它有较广的应用范围,我们需要改进数量机床中的不足之处,如:数控机床主轴的前端支承结构。

2 支承结构

2.1 原有的数控机床主轴的前端支承结构

原有的数控机床主轴的前端支承结构是由3182100系列轴承和能承受双向力的角接触轴承构成。这种支承结构应用较广,但是精确度不高,需要人力调整。但是就算是人们进行一步一步的调整,也会产生一写误差,如:扭紧圆螺母6来完成轴承2的预紧,但是调整垫1却不能满足装配要求;扭紧圆螺母6开始预紧,轴承2与调整垫1想靠近,但是由于螺丝扭紧且不能扭动,轴承2回不到原有的位子,使得主轴的刚度和韧性下降等,所以原有的数控机床主轴的前端支承结构应用复杂而且有致命的弊端,因此,我们需要在此基础上进行改进。

2.2 改进后的数控机床主轴的前端支承结构

2.3 两者的比较

改进后的控机床主轴的前端支承结构比之前的更加简单;从操作状况来说,改进后的操作简单,误差几乎为0,改进前的操作复杂,误差频繁;从经济效益来说,改进前数控机床产生的效益和效率一般,改进后数控机床产生的效益和效率得到显著提高;从主轴的韧度和刚度上来说,改进前主轴的刚度和韧度会受到一定的损减,改进后则不会。

3 滚珠支杆

3.1 滚珠支杆的支承结构

因为滚珠支杆能够满足数控机床主轴的前端支承结构无间隙、低摩擦、低惯量、高刚的特点,滚珠支杆是最好的支承结构的选择。滚珠支杆一般在数控机床中起着摩擦源的作用,它一般被用在螺母和丝杆轴之间,不论正转还是转都能做起到摩擦力的作用。滚珠支杆的调节了螺母和轴承之间的关系,减少了因为处理不当对主轴刚度和韧度造成的影响。

3.2 滚珠支杆两端的调整

滚珠支杆为了减少受力后的变形,需要加入强筋在轴承底,加大其与机床的接触面积。以下是几种调节情况:（1）单向装上止推轴承,但是它的刚度较小、承受能力小,它只使用与升降调节环节;（2）一边装上推力承轴,一边装上向心承轴,它一般用于滚珠支杆过长,另外使得长期在热源和丝杆下工作的那一部分远离安装止推轴;（3）都装上止推轴承,到达双向定位的目的。

3.3 平衡和自动装置在滚珠支杆上的应用

平衡装置主要是用在减少操作升降控制机床所需的电力和功率,因为升降台本身的重量很重,它的操作需要较大的功率和电力,为了减少功率和电力的消耗量,人们采用了平衡装置。自动装置是用于锁定滚珠支杆的装置,特别是在数控机床停止操作时,主轴被固定的时候。

为了获得较好的效益和效率,我们需要对数控机床丝杠的支承结构进行改造和优化。首先为了减少在操作过程中对于主轴刚度和韧度的损失,需要改变螺片和轴承的位置,使它们向前移动;另外,滚珠支杆能够满足数控机床主轴的前端支承结构无间隙、低摩擦、低惯量、高刚的特点,所以在改造主轴的支承结构时,我们需要将滚珠支杆运用到这里面去。

4 结语

总而言之,我们首先通过介绍数控机床的相关特点以及其较广的应用范围,明确了数控机床的重要性;然后分析了旧的数控机床主轴的前端支承结构的缺点和不足之处,通过螺片和轴承的位置移动创造出新的数控机床主轴的前端支承结构,减少了其对于主轴韧度和刚度的损失,最后将滚珠支杆带入,滚珠支杆具有无间隙、低摩擦、低惯量、高刚等特点。由于丝杠传动结构简单,成本低,传动精度、效率高,因此目前大多数数控机床采用滚珠丝杆传动,只有一些大行程的数控机床采用了齿轮齿条的传动结构。目前,丝杠传动的数控机床,进给速度己达到60m/min,加速度达lg以上,而定位精度在要求在0.01以上,由此对丝杠支承部分的要求也随之改变。

参考文献

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