数控机床主轴部件

　　机床主轴对加工质量有直接影响，数控机床主轴部件应有更高的动静刚度和抵抗热变形的能力。 

　　1．主轴的支承

　　数控机床主轴轴承的支承形式、轴承材料、安装方式均不同于普通机床，其目的是保证足够的主轴精度。目前的数控机床主轴轴承配置三种主要形式。 

　　(1)前后支撑采用不同轴承

　　前支撑采用双列短圆柱滚子轴承和600舟接触双列向心推力球轴承组合，后支撑采用成对向心推力球轴承。此配置形式使主轴的综合剐度大幅度提高，可以满足强力切屑的要求，因此普遍应用于各类数控机床。

　　(2)前轴承采用高精度双列向心推力球轴承

　　向心推力球轴承高速时性能良好，主轴最高转速可达4000r/min。但是，它的承载能力小，因而适用于高速、轻载和精密的数控车床的主轴。

　　(3)双列和单列圆锥滚子轴承这种轴承径向和轴向刚度高，能承受重载荷，尤其能承受较强的动载荷，安装与调整性能好。但是，这种轴承限制了主轴的最高转速和精度，因此使用中等精度、低速与重载的数控机床。在主轴的机构上，要处理好卡盘和刀架的装夹、主轴的卸荷、主轴轴承的定位和间隙调整。

　　2．主轴内部刀具自动夹紧结构

　　主轴内部刀具自动夹紧结构是数控机床特别是加工中心的特有结构。刀具由机械手或其他方法装到主轴孔，拉杆是空心的，为的是每次换刀时要用压缩空气清洁主  轴孑c和刀具锥柄，以保证刀具的准确安装。由液压或气压装置予以实现；而切屑清除则是通过设于主轴孔内的压缩空气喷嘴来实现，其孔眼分布及其角度是影响清除效果的关键。

　　其刀具可以在主轴上自动装卸并进行自动夹紧，其工作原理是：当刀具装到主轴孔后，其刀柄后部的拉钉便被送到主轴拉杆的前端，在碟形弹簧的作用下，通过弹性卡爪将刀具拉紧。当需要换刀时，电气控制指令给液压系统发出信号，使液压缸的活塞左移，带动推杆向左移动，推动固定在拉杆上的轴套，使整个拉杆向左移动，当弹性卡爪向前伸出一段距离后，在弹性力作用下，卡爪自动松开拉钉，此时拉杆继续向左移动，喷气嘴的端部把刀具顶松，机械手便可把刀具取出进行换刀。装刀之前，压缩空气从喷气嘴中喷出，吹掉锥孔内脏物，当机械手把刀具装入之后，压力油通人液压缸的左腔，使推杆退回原处，在碟形弹簧的作用下，通过拉杆又把刀具拉紧。冷却液喷嘴l用来在切削时对刀具进行大流量冷却。

　　3．主轴准停装置

　　主轴准停也叫主轴定向停止，在加工中心上，由于使用机械手自动换刀，要求刀柄上的链槽必须对准主轴的端面键此主轴每次必须停在一个固定准确的位置上，以便于机械手换刀。另外，在镗孔时为避免退刀时刀尖划伤加工表面，要让刀尖退出加工表面一个微小量，由于退刀方向是固定的，因而要求主轴必须在一固定方向上停止。另一方面，在加工精密的坐标孔时，由于每次都能在主轴固定的圆周位置上装刀，就能保证刀尖与主轴相对位置的一致性，从而减少被加工孔的尺寸误差。主轴准停装置有机械式和电气式两种。此外，数控车床为加工各种螺纹，需安装与主轴同步运转的脉冲编码器，以便发出检测脉冲信号使主轴的旋转与进给运动相协调，而数控车削中心往往增加了主轴的轴功能，能在数控系统的控制下实现圆周进给，以便与z轴、x轴联动插补。

　　4．润滑与冷却

　　低速时，采用油脂、油液循环润滑；高速时采用油雾、油气润滑。主轴的冷却以减少轴承及切割磁力线发热，有效控制热源为主。为了尽可能减少主轴部件温升热变形对机床工作精度的影响，通常利用润滑油的循环系统把主轴部件的热量带走，使主轴部件与箱体保持恒定的温度。在某些数控镗、铣床上采用专用的制冷装置，方便地实现了温度控制。近年来，某些数控机床的主轴轴承采用高级油脂,用封入方式进行润滑，每加3次油脂可以使用7—10年。为了不使润滑油和油脂混合，通常采用迷宫密封方式。

　　对于数控车身；主轴，因为在它的两端安装着结构笨重的动力卡盘和夹紧油缸，所以主轴刚度必须进一步提高，并应设计合理的连接端，以改善动力卡盘与主轴端度的连接刚度。对于数控镗床或铣床的主轴，考虑到实现刀具的快速或自动装卸，主轴上还配有刀具自动装卸、主轴准停和主轴孔内切屑的清除装置。

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