超精密重型工具機技術:全靜壓主軸結構

簡介

隨著機械製造技術水平不斷提高,對工作母機也提出了更高的要求。

超精密重型機床技術:全靜壓主軸結構

大規格 ( 鏜 軸直徑≥ φ260mm) 數控落地銑鏜床的需求量增加,在大規格的同時還要求母機具有高轉 速、高精度、高複合性等特點。

超精密重型機床技術:全靜壓主軸結構

因此,主軸結構成了銑鏜床的關鍵技術。 現行的銑鏜床主軸結構為全主軸滾珠軸承式結構,該結構簡單,安裝方便,能保證 主軸有較高的精度,工作轉速高,加裝了冷卻套後還可以控制主軸因高速而產生的溫升。但 對於大規格的機床主軸,由於其對應的主軸軸承需要向國外著名供應商特殊定貨,訂貨周 期長,價位高,資源奇缺,無法滿足市場的需求。

超精密重型機床技術:全靜壓主軸結構

全靜壓主軸結構

超精密重型機床技術:全靜壓主軸結構

全靜壓主軸結構實施例示意圖。在主軸 1 的兩端 設置有前徑向靜壓軸承 2 和後徑向靜壓軸承 3,用來支撐主軸系統,承受主軸上的徑向力, 在每個徑向靜壓軸承中,設置有兩個或兩個以上的靜壓腔 19a、19b、19c、……19n 和 20a、 20b、20c、……20n。

超精密重型機床技術:全靜壓主軸結構

平面靜壓軸承 4 設置在前、後徑向靜壓軸承 2、3 之間,通過鎖緊裝置 8 固定在前軸承套 5 和後軸承套 7 之間,在平面靜壓軸承 4 兩側設置有靜壓腔 21a、21b,平面 靜壓軸承 4 和主軸 1 之間設置有隔墊 6,隔墊 6 的寬度應大於平面靜壓軸承 4 的寬度,用來 保證平面靜壓軸承 4 與前軸承套 5 和後軸承套 7 之間的間隙,在通入靜壓油後,平面靜壓軸 承 4 與前軸承套 5 和後軸承套 7 之間會有油膜,通過油膜剛度承載主軸的軸向力 ;整個主軸 系統通過靜壓油的循環帶走摩擦阻力產生的熱量,便於控制主軸的溫度。所說的平面靜壓 軸承可以是平面推力靜壓軸承,所說的鎖緊裝置可以是鎖緊螺母。

超精密重型機床技術:全靜壓主軸結構

全靜壓主軸結構液壓原理示意圖。串聯齒輪泵組 12、13、14 按一泵一腔的方式分別連接到前、後徑向靜壓軸承 2、3 和平面靜壓軸承 4 上開的 每個靜壓腔上,保證每個靜壓軸承的各靜壓腔內的流量保持一致,組成恆流靜壓軸承,在每 個泵的出口均設置有油路監控裝置,即都裝有流量繼電器 15 和壓力繼電器 16 對油路實時 監控 ;在串聯齒輪泵組前設置有油質提供保證裝置,即單獨設置有前置齒輪泵 10 為整個油 路提供足量的靜壓油,以及在前置齒輪泵 10 的出口設置有精過濾器 11 以保證液壓油的清 潔度。此外,本實用新型所說的結構還配置有靜壓油回收和處理機構,所有的靜壓油都回 收到油箱 17 中供循環使用,並配有溫控箱 18,通過降低循環油的溫度,保證進入靜壓軸承 內的靜壓油的溫度在設定範圍內,有足夠的黏度,保證靜壓軸承的壓力,並能帶走主軸的熱 量,控制主軸的溫升。

優點

全靜壓主軸結構,其徑向靜壓軸承和主軸之間通過加工保證 間隙達到設計值,當通入靜壓油後,主軸在靜壓油的壓力作用下懸浮在靜壓軸承中,通過油 膜剛度承載主軸徑向力,因而保證了主軸在各工況下的迴轉精度 ;在全靜壓狀態下減少了 主軸的迴轉摩擦阻力,降低了消耗的功率。由流量繼電器、壓力繼電器、溫控箱等組件構成 的管路監測和溫控機構,通過對靜壓油的溫度控制以及串聯齒輪泵組的每個出口的流量及 壓力進行實時的監控,達到保護靜壓軸承目的。

超精密重型機床技術:全靜壓主軸結構

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