數控機床主軸裝置影響模具加工精度的探討
        們發現不管在龍門加工中心、臥式加工中心或立式數控機床上加工模具零件,經常會發現產品的加工精度其中包括平面和圓孔孔徑不符合工藝要求,存在平面度、Ra值超差并伴有明顯振動波紋,孔徑存在圓柱度、圓度等精度超差的現象。上述情況的產生,大部分造成的原因及因素都和該設備的主軸部分裝置的問題有著相當大的關系。為此,針對主軸部分裝置的故障和問題進行分類探討分析,本文暫不對因數控系統的原因來展開分析和討論。
        1.精度超差分析原因一:主軸裝置中軸承本身精度的超差和預緊問題

        對所有機床來說,主軸裝置中的軸承是保證加工產品精度最關鍵的部件,如果是剛投入運行的新設備就發現,在加工孔徑時存在圓度精度超差的現象,那就要首先考慮主軸軸承本身的精度和裝配質量問題。機床廠家在設計和裝配主軸軸承時,會根據機床的各種技術參數和要求,來正確選擇主軸軸承的規格、形式和裝配工藝,并且這些主軸軸承都是采用成組成套配對的經過精密測量和人工選配后,并在恒溫條件下組裝而成的,這些過程在任何一個環節上沒有加以嚴格的質量控制,沒有按照正確的裝配工藝執行,就會造成上述的精度超差問題。
        如果在加工孔徑時,孔徑表面存在切削刀痕紊亂,在排除刀具和材料因素的情況下,就要考慮主軸軸承預緊力的問題,主軸軸承的預緊力過大,就會造成主軸在運轉瞬間軸承溫升超過25度,加速軸承的磨損縮短使用壽命直至燒壞。如果主軸軸承的預緊力過小,就會造成孔徑表面切削刀痕紊亂,并明顯伴有加工無力的現象。預緊力的大小一般可以通過精密測量軸向間隙和軸徑方向的變形量獲得,也可以憑實際經驗用手感來檢查預緊力的大小。但是,最終的實際效果還是要通過加工產品來論證。
        2.精度超差分析原因二:刀具拉緊裝置拉緊力不足故障

        目前各種類型的數控機床刀具拉緊裝置,基本都采用碟形彈簧拉緊液壓松開的結構形式。它的原理是在主軸孔中間拉桿的左面一側連接著刀具拉釘的拉爪,通過一組碟形彈簧對拉桿的作用力,使拉爪拉緊刀具拉釘實現刀具的錐柄與主軸錐孔緊密配合,這個動作就完成了機床的裝刀過程。松刀是通過液壓油缸推動拉桿,同時壓縮碟形彈簧使拉桿移動到一定的距離后,拉爪會自動打開釋放對刀具拉釘的作用力,這時刀具可以通過手動或者自動取下,完成卸刀的過程。整個刀具拉緊和松開的過程就實現了自動化的功能。
        但是,我們在這具有自動化功能的機床上加工孔徑時,發現加工的孔徑有不規則大小、錐度和振痕,經過診斷和分析認為刀具沒有拉緊所至。因為我們經過用數字拉力儀測定,一般主軸錐孔是莫氏50的,它的拉力基本達到2—2.5噸,錐孔是莫氏60的,它的拉力基本達到3噸和超過3噸這個數量等級。拉爪的位移量基本都在7—8mm左右,經過測量發現位移量只有4.5mm,可以肯定主軸刀具拉緊裝置的碟形彈簧破損,導致拉爪位移量減少,失去了碟形彈簧應有的拉緊功能。雖然機床能正常執行加工程序,但機床采集的信號只能檢測作用于拉桿的液壓油缸松開和拉緊的位置,而機床本身是不能及時發現碟形彈簧破損的。按照裝配的工藝要求,經過更換新的碟形彈簧,重新對產品進行加工,上述問題得到了徹底的解決。
        3.精度超差分析原因三:刀具錐柄與主軸錐孔接觸不良

        這種刀具錐柄與主軸錐孔接觸不良,同樣會造成在加工孔徑時存在圓柱度、圓度等精度超差的現象。發生的原因是在更換刀具時,刀具的中心線與主軸的中心線不在同一軸線上,使刀具的拉釘端頭無意中久而久之地碰撞主軸的錐孔,使刀具錐柄與主軸錐孔接觸面達不到70%,這種現象造成了刀具錐柄沒有緊密配合與主軸錐孔,刀具在加工工件時有晃動現象的存在。這種不合理的碰撞來源于不正確的手動裝刀和機械手自動裝刀不在裝刀位才會造成,最好的辦法是修磨主軸錐孔,也可以通過電動磨輪或者手工進行打磨,盡快給以處理和修復。使二者在集合面能達到75%以上。以上的現象較為普遍,我們應該加以重視。
        總之,影響加工精度的因素還有許多,又如在預緊主軸軸承時,預緊鑼帽端面與軸心線不垂直,就會造成對軸承不均勻加載、主軸箱軸孔的精度等問題都會發生以上的現象。這就需要我們不斷地去認真摸索和探討,通過現象進行合理的排除,來解決新問題新情況。使我們的設備始終處于良好的狀態。
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