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机床主轴拉刀组织的优化解决方案

作者: 浏览:372 来源: 时间:2019-09-21

机床的生产效率和加工精度的要求被不断进步,主轴的滚动越来越快,主轴的高速化是目前精密机械的发展趋势,同时机床的稳定性和运用寿命也相应的变得越来越重要,这些改变直接导致了对机床组件要求的进步。作为主轴要害部件的碟形绷簧组,它的合理选型及安装可以进步机床的运用效率,削减主轴的修理频率.碟形绷簧具有小变形大承载力的特色,主轴拉刀组织采用碟形绷簧供给拉刀力,有效地解决了刀具滚动过程中夹具系统夹持力缺乏的缺点。从国内主轴修理的现状来看,碟形绷簧失效主要表现为开裂和破碎,也就是说,在碟形绷簧未达到其规划的疲劳寿命时,绷簧已呈现开裂或开裂现象。

究其原因,主要有下述几个方面:  


1. 原资料选取

  依照新版碟形绷簧规范 GB1972-2005,碟簧资料可以挑选 60Si2Mn 或 50CrV4。从原资料特性来看,硅锰钢系列资料中的硅能固溶于铁素体和奥氏体中,可进步钢的硬度、强度、弹性极限、屈强比和疲惫强度,还能进步资料的回火稳定性和抗氧化性;锰能进步资料的淬透性。但硅含量容易发生石墨化现象和增加外表脱碳倾向,并在钢种易生成硅酸盐夹杂物,该夹杂物在晶界析出,易导致淬火开裂现象。即便淬火进程中没有呈现开裂,其开裂倾向也会在绷簧加载进程中逐步扩大,导致绷簧寿数下降,终究失效原由于开裂或碎裂。50CrV4中铬和钒能进步钢的耐性、强度和弹性极限,下降钢的过热敏感性和脱碳倾向,从而改进了碟簧外表质量,进步资料的疲惫强度。其淬透性也比硅锰钢要好。此外铬钒钢回火稳定性较高,500℃-550℃回火后仍有较高的强度和弹性极限,作业环境允许达200℃。因而,铬锰钢是碟形绷簧资料的钢种,也是 DIN2093规范规则的规范原资料。作为大型碟形绷簧生产厂德国Mubea公司原资料的冷轧和热处理 是在公司内进行的,这样更大可能的确保了原资料质量.

2. 加工精度

  跟着转数的进步碟形绷簧的加工精度直接影响主轴的稳定性和使用寿数.过大的绷簧内径构成主轴高速滚动时绷簧过多的向外滑动,由此构成的离心力 (F=mω2r) 相应变大,轴承和主轴的担负加剧.较小的平面度和平行度确保绷簧组内单片绷簧受力均匀,绷簧横向位移变小,绷簧组的垂直性更好.关于碟形绷簧在主轴拉刀组织的使用Mubea公司专门开发了高精度碟形绷簧.通过它的特别边际结构导向杆和绷簧之间的冲突被下降, 绷簧疲惫寿数也相应增加.

3. 喷丸处理

  碟形绷簧为中空的锥形环片,由于其特别的形状,加工进程中绷簧上下外表具有不同的应力状况。通常来讲,上外表为压应力状况,下外表为拉应力状况。依照 DIN 2093 规范和我国规范要求,承受动态载荷的碟形绷簧必须进行喷丸处理以改动绷簧外表的应力状况,使绷簧下外表残余应力为压应力状况,以进步碟形绷簧的疲惫寿数。因而,制品碟形绷簧不允许进行任何的后续机械加工。现在,国内主轴修理时常常遇到购买的规范类型碟形绷簧尺度不能满意主轴装置空间的要求,因而修理商乃至是制造商会对绷簧进行后续的车削或磨削加工。这种额定的机械加工严重改动了碟形绷簧外表或者是内外径边际处的应力状况,从而导致应力集中,构成绷簧开裂。简直一切的慕贝尔碟形绷簧都在工厂内通过喷丸处理,从而使产品具有高出DIN2093规则的疲惫寿数.

4. 装置

  作为一种相对较新的绷簧方式,碟形绷簧的特性和装置要求还不太为国内机床行业的客户所熟知。我们在帮助客户做选型作业的时候,通常会提示客户在装置进程中注意以下问题:

  A-碟形绷簧组装置时,绷簧组两头要确保绷簧外径(而不是内径)与装置空间附件相触摸,如受规划要求所限,至少要确保受力端是绷簧外径与装置空间附件相触摸。

  B-导向杆或导向套与绷簧组间保存必定空隙,可查询DIN2093规范或我国规范GB1972-2005。

  C-导向件导向外表以及与碟形绷簧组两头相触摸的装置空间附件外表须做硬化和抛光处理,外表硬度不小于55HRC,外表粗糙度Ra<3.2。

  D-装置于主轴内的碟形绷簧组随主轴高速旋转,越接近绷簧组中心部位的单片绷簧,由于受离心力的作用,就越容易偏离绷簧组轴线方位。主轴长度越大,绷簧组总高度也越大,这种现象也越为显着,这也是导致主轴发生振动的关键原因之一。我们主张依照下面的公式来挑选绷簧组的高度:L0≤ 3De,其间:L0-绷簧组高度 De-碟形绷簧外径 如受主轴行程和推拉刀载荷的限制,绷簧组高度无法满意上式要求的话,主张在绷簧组中心增加垫片,使垫片间的绷簧组高度满意上式要求,垫片外表处理与导向件相同。

  虽然影响主轴精度和寿数的因素有许多,但从其修理作业的现状来看,碟形绷簧的替换作业仍占有相当大的比重,这也从别的一个旁边面反映了主轴制造进程中和国外厂家相比关于碟形绷簧组的规划选型和装置作业仍亟待进一步的完善和进步。