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加工中心直聯機械主軸結構
閱讀：704 發布時間：2020-8-10 裝備制造業的基礎在于機床，而加工中心機床集高精度與高效率于一體，同時是產品質量的保證。上從上世紀 90 年代后期，將機床主軸作為機床的關鍵功能部件逐步由機床主機廠分立出來，目前國內90%以上中主軸產品是中國臺灣及其他國外產品。加工中心機床主軸分為電主軸和機械主軸，電主軸是將電動機內置于主軸單元的*產品，將變頻電動機和機床主軸合二為一，實現了機床的零傳動， 尤其在磨床上和雕銑機床上得到了廣泛的應用。對比電主軸與機械主軸，電主軸存在制作成本高，潤滑冷卻裝置復雜，需要控制系統等外圍設備，維護和維修成本高，而機械主軸具有結構簡單成本低，使用配置簡單， 維護和維修成本低，機械主軸得到大量應用。
加工中心機械主軸的高速切削，因切削摩擦而產生大量的切削熱是影響加工中心機床加工精度和表面 質量的主要因素，同時，摩擦熱產生導致切削溫度的升 高，從而加劇了刀具的磨損，縮短刀具的使用壽命。
1 AP1230 加工中心機械主軸簡介
一般的加工中心機械主軸結構，如圖 1 所示，主軸內部設計有松拉刀機構，外部設置有同步帶輪傳動機構，傳動方式多是皮帶傳動，即采用普通電動機驅動， 通過電動機帶輪轉動皮帶驅動加工中心主軸同步轉 動，松拉刀機構采用氣缸推動拉桿的方式。這種加工中心機械主軸的傳動方式存在較多的缺點，如傳動不平穩，皮帶的振動會影響加工中心機械主軸的正常運轉，影響主軸的加工精度，噪音大，低速重切削時易出現皮帶跳脫打滑問題。另外多級傳動機構造成加工中心機床結構龐大復雜，占用空間大。
現有加工中心機械主軸的冷卻一般解決主軸的自 身溫升，大都采用殼體設計有螺旋冷卻水槽結構，通過 循環冷卻水降低主軸高速旋轉產生的溫升。對加工工 件銑削部位和刀具產生的熱量，一般通過加工中心機床自帶的冷卻管噴射冷卻液進行冷卻，存在冷卻液的噴射方向單一，在改變加工工件部位和更換不同刀具等工況發生變化時，冷卻液的噴射卻不會及時自行調整噴射角度和高低等，對正在加工銑削中心部位的冷卻效果大大降低，因切削高溫加劇刀具磨損，縮短使用 壽命，進一步造成工件加工精度的超差。
2 APHZ1230 加工中心機械主軸結構的創新設計
機械主軸主要分為齒輪傳動式、皮帶傳動式和直聯式 3 種傳動方式。從加工中心高速性能的要求，相比之下只有直聯式傳動方式符合。直聯式主軸是由聯 軸器直接將電動機和主軸單元相聯，優點是省去了中間傳動環節，傳輸功率損耗小，可實現高速，且噪音低于皮帶式主軸。
同時，為降低刀具與工件切削產生的熱量，延長加工刀具的使用壽命，從主軸的傳動系統結構和內部冷卻結構方面考慮，結合現有的加工中心機械主軸冷卻方式的發展，在原有加工中心機械主軸的結構基礎上， 設計一種創新型的環噴直聯式加工中心機械主軸，主要創新結構有三部分，如圖 2 所示