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数控机床主轴动的计算

更新时间  2021-11-29 10:26:20 阅读 196

随着数控机床的不断发展,对主轴转速的要求越来越高。数控机床主轴组件在设计、制造和装配过程中不可避免的会产生由结构、材质及装配等原因引起的重心偏离旋转中心的现象,使机床产生振动、噪音轴承发热等,转速越高不平衡引起的振动越剧烈。由于受到制造工艺、装配质量、单件质量和零件形状不对称等影响,主轴在整体装配后旋转时会出现重心偏离主轴中心旋转的现象即所谓主轴旋转不平衡。主轴旋转不平衡会使主轴产生振动并产生噪声和发热。


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通过对主轴进行动平衡校核能有效的减小主轴、轴承的振动,从而达到降低主轴温升、提高主轴轴承使用寿命的目的。TK6920落地铣镗床主轴在动平衡矫正时采用上海SCHENCK卧式动平衡机,方法为刚性轴动平衡法,即在固定转速下进行动平衡,该方法能够保证主轴在一定范围工作转速下达到平衡。根据ISO 1940对不同类型的转子动平衡精度等级的规定,精密主轴组件可采用G2.5、G1和G0.4级。本文范例机床TK6920数控落地铣镗床主轴动平衡精度等级采用G0.4级。此机床的最高转速为1 800r/min,根据ISO1940-1973国际标准规定其动平衡等级按照以下公式进行计算:



G=eω/1 000 (1)


式中,G是动平衡等级(mm/s);e 是主轴的偏心距(m m);ω 是弧度(rad/s)。


e=G1 000/ω (2)


剩余不平衡量U与主轴质量m的关系式


e=U/m (3)


式中,U是允许不平衡量(g·mm);m 是主轴质量(kg)。


根据公式(3)可得


U=em (4)


TK6920数控落地铣镗床主轴组件相应参数为: 总质量为1 600kg、工作最高转速为1 800r/min。按照主轴精度标准选用动平衡精度等级G0.4级,根据上述公式可以计算出主轴的允许不平衡量


ω = 2 πn / 6 0 = 2 × 3 . 1 4 ×1 800/60=188.4rad/s (5)


将188.4(r a d/s)代入公式(2),得


e=0.4×1 000/188.4=2.12mm


根据公式(4),可得


U =2.12/1 000×1 600×1 000=3 392g·mm


由于主轴动平衡需在两个校核面校核,所以每个校核面的允许不平衡量为3 392/2=1 696g·mm。



主轴在进行动平衡矫正时需要在主轴上去除相应质量的材料,由于主轴本身结构限制不能去除材料,因此可以选用增加外置动平衡套的方式进行去料调整。其主轴平衡组件由L 001垫圈(联接盘)、L 002调整垫圈(动平衡套)、L 003调整垫圈(动平衡套)、主轴、铣轴、隔套、齿轮和夹刀机构等组成。