交叉滾子軸承在新型高速立式車床工作臺(tái)應(yīng)用設(shè)計(jì)案例
交叉滾子軸承在新型高速立式車床工作臺(tái)應(yīng)用設(shè)計(jì)案例
- 2022/6/27 9:06:30
我數(shù)控立式機(jī)床工作臺(tái)般采用工作臺(tái)底座側(cè)面與立柱前面聯(lián)接固定的方式。先，工作臺(tái)底座與立柱的聯(lián)接剛度不高;其次，工作臺(tái)的中心與立柱的中心不重合，機(jī)床整機(jī)不是熱對(duì)稱結(jié)構(gòu);后，工作臺(tái)在高速、重載條件下工作時(shí)，工作臺(tái)底座熱變形嚴(yán)重，工作臺(tái)在長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作時(shí)精度穩(wěn)定性低，嚴(yán)重影響了機(jī)床的整機(jī)精度，并且工作臺(tái)的主傳動(dòng)需要單的主變速箱傳動(dòng)，傳動(dòng)鏈長(zhǎng)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及傳動(dòng)率低。目前，數(shù)控?cái)?shù)控立式機(jī)床工作臺(tái)導(dǎo)軌般采用滾動(dòng)導(dǎo)軌或靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，滾動(dòng)導(dǎo)軌般由1套雙列圓柱滾子軸承和2套推力軸承組成，工作臺(tái)跳、徑跳精度分別需要徑向、軸向2種、共3套軸承來(lái)保證?，F(xiàn)工作臺(tái)滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)軸承種類和數(shù)量多、零件多、成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于零件綜合累積誤差過大而使工作臺(tái)精度超差的問題經(jīng)常發(fā)生。而靜壓導(dǎo)軌工作臺(tái)結(jié)構(gòu)除了采用靜壓油室代替大型推力軸承承受工件載荷和切削力外，其余結(jié)構(gòu)與滾動(dòng)導(dǎo)軌工作臺(tái)結(jié)構(gòu)相同。靜壓導(dǎo)軌工作臺(tái)結(jié)構(gòu)還需要套液壓裝置。靜壓導(dǎo)軌工作臺(tái)結(jié)構(gòu)的制造、日常維護(hù)成本高。
1、新型高速數(shù)控立式機(jī)床工作臺(tái)結(jié)構(gòu) 為了解決上述問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了種新型高速數(shù)控立式機(jī)床工作臺(tái)結(jié)構(gòu)，見圖1。該工作臺(tái)結(jié)構(gòu)主要由工作臺(tái)、齒圈組件、工作臺(tái)底座組件、Ⅱ軸組件、主電動(dòng)機(jī)組件和編碼器組件等組成。
1．1 工作臺(tái)底座組件的結(jié)構(gòu) 交叉滾子軸承5內(nèi)環(huán)圓柱孔安裝在工作臺(tái)底座7上部定心外圓柱面上，內(nèi)環(huán)下面靠緊工作臺(tái)底座7上部定心外圓柱面的軸肩。壓環(huán)4的下面與工作臺(tái)底座7上部定心外圓柱面的上面聯(lián)接配合，壓環(huán)4的外圈軸肩壓緊交叉滾子軸承5內(nèi)環(huán)上面，將交叉滾子軸承5內(nèi)環(huán)軸向定位在工作臺(tái)底座7上。立柱10安裝在工作臺(tái)底座7后部上聯(lián)接面上。
1．2 工作臺(tái)的結(jié)構(gòu) 工作臺(tái)1安裝在工作臺(tái)底座7的上部，工作臺(tái)1下面與齒圈座2上面聯(lián)接配合，工作臺(tái)1的下部定心止口外圓柱面與齒圈座2定心內(nèi)孔配合，并通過與齒圈座2配合的交叉滾子軸承5與工作臺(tái)底座7保持同心。工件和工作臺(tái)1的重量部通過交叉滾子軸承5作用在工作臺(tái)底座7上。交叉滾子軸承5同時(shí)承受工作臺(tái)1、工件和切削力等載荷所產(chǎn)生的軸向力和徑向力。
1．3 齒圈組件的結(jié)構(gòu) 齒圈座2的圓柱孔安裝在交叉滾子軸承5外環(huán)的外圓柱面上，齒圈座2內(nèi)圓柱沉孔的臺(tái)階面壓緊交叉滾子軸承5外環(huán)上面，齒圈3內(nèi)孔套在齒圈座2外圓柱面上，齒圈3上面緊靠在齒圈座2外軸肩下面上。法蘭盤6上面安裝在齒圈座2下面上，法蘭盤6沉孔面壓緊交叉滾子軸承5外環(huán)下面，將齒圈座2、齒圈3軸向定位在工作臺(tái)底座7上。
1．4 Ⅱ軸組件的結(jié)構(gòu) Ⅱ軸9安裝在工作臺(tái)底座7右部Ⅱ軸孔中，齒輪8花鍵孔套在Ⅱ軸9上部花鍵軸上。齒輪8與齒圈3嚙合傳動(dòng)，卸荷法蘭盤13安裝在工作臺(tái)底座7的Ⅱ軸孔下面上，深溝球軸承14內(nèi)環(huán)套在卸荷法蘭盤13的卸荷定心軸上，大皮帶輪12的內(nèi)孔套在深溝球軸承14的外環(huán)上?；ㄦI套15的花鍵孔套在Ⅱ軸9下部的花鍵軸上，花鍵套15的沉孔面壓在深溝球軸承14外環(huán)面上，并通過深溝球軸承14將大皮帶輪12軸向定位在Ⅱ軸的下部。聯(lián)組皮帶11對(duì)大皮帶輪12的拉力通過深溝球軸承14、卸荷法蘭盤13作用在工作臺(tái)底座7的Ⅱ軸孔下面上。
1．5 主電動(dòng)機(jī)組件的結(jié)構(gòu) 電動(dòng)機(jī)座18安裝在工作臺(tái)底座7的后部側(cè)面上，減速器17下面安裝在電動(dòng)機(jī)座18上面上。主電動(dòng)機(jī)16與減速器17直聯(lián)傳動(dòng)，并安裝在減速器17上面上。小皮帶輪19內(nèi)孔固定在減速器17的輸出軸上，聯(lián)組皮帶11套在小皮帶輪19、大皮帶輪12的V形槽上。
1．6 編碼器組件的結(jié)構(gòu) 下法蘭盤23安裝在工作臺(tái)底座7中部的中心孔 上面上，編碼器22安裝在下法蘭盤23上部聯(lián)接面上。上法蘭盤20安裝在工作臺(tái)1中心孔臺(tái)階面上，小軸21安裝在上法蘭盤20的中心處，并通過編碼器22的聯(lián)接接頭與編碼器22相聯(lián)接。
2、新型工作臺(tái)結(jié)構(gòu)點(diǎn) 該工作臺(tái)采用整體式熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)，立柱底面坐在工作臺(tái)底座后部上聯(lián)接面上，立柱與工作臺(tái)底座的聯(lián)接剛度高，立柱中心與工作臺(tái)底座中心重合，工作臺(tái)熱穩(wěn)態(tài)精度高。工作臺(tái)的主傳動(dòng)采用主電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器二檔變速后，通過聯(lián)組皮帶直接將主電動(dòng)機(jī)扭矩傳至工作臺(tái)Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)，工作臺(tái)主傳動(dòng)鏈短，傳動(dòng)率高。 本工作臺(tái)結(jié)構(gòu)具有熱對(duì)稱、動(dòng)靜剛度高、精度高、精度保持性好、承受載荷大、轉(zhuǎn)速高、軸承種類和數(shù)量少、零件數(shù)量少、成本低、可靠性高、工藝性好的點(diǎn)。
3新型高速式車床工作臺(tái)的工作過程通過按鈕站控制主電動(dòng)機(jī)16得電，主電動(dòng)機(jī)16通過減速器17降速后驅(qū)動(dòng)小皮帶輪19旋轉(zhuǎn)，再通過聯(lián)組皮帶11將扭矩傳遞給大皮帶輪12，再通過花鍵套15帶動(dòng)Ⅱ軸9、齒輪8旋轉(zhuǎn)、齒輪8與齒圈3嚙合傳動(dòng)通過齒圈座2驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)1旋轉(zhuǎn)。工作臺(tái)1通過固定在其中心孔處的上法蘭盤20、小軸21帶動(dòng)編碼器22旋轉(zhuǎn)，編碼器22將工作臺(tái)1的轉(zhuǎn)速反饋給數(shù)控系統(tǒng)形成閉環(huán)控制。