卧式车床主轴范文

卧式车床主轴范文（精选5篇）

卧式车床主轴 第1篇

关键词：卧式车床,主轴,测速,光电编码器

0引言

本文的研究内容是利用光电编码器测量卧式车床的主轴转速, 该测速系统用于普通卧式车床的转动信息采集。系统实时显示机床转速信息, 有助于提高机床操作人员作业的精度和准确性［1］。

常规测速方法分为模拟电路测速和数字电路测速两类。模拟电路测速方法虽然应用的比数字方法要早, 但是随着电子技术的发展, 数字电路测速方法的优越性逐渐显现出来［2-3］。无论在测速范围、测速精度等方面都超越了模拟方法, 而模拟测速方法本身发展较为缓慢且存在一些固有的缺陷, 已经逐渐边缘化［4］。

目前数字测速系统中采用较多的方法是利用旋转式光电编码器进行信号采集。编码器模块中输出的信息本身就是数字量, 无需经过A/D转换芯片, 此类方法可以实现较高的测速精度［5 － 9］。本文选用的编码器为F5809C, 该型号编码器输出三路差分信号。但是随着被测转速的提高, 编码器单位时间内输出的脉冲密度变大, 采用复杂可编程逻辑器件 ( EPM570) 结合单片机 ( STC89C52RD) 的测速方案, 把大密度的计算量交给可编程逻辑器件实现, 并且改进了传统的测速方法, 实现转速测量的准确性、可靠性。

1工作原理

1. 1测速过程

编码器在转动过程中不断地输出脉冲, 一个脉冲相对应一定角度的位移, 但不能表示该角度位移对应的绝对位置, 输出脉冲则相当于增量信号。编码器的脉冲信号进入CPLD后经过计算得到测量的转速, 然后存入相应的存贮逻辑中可供单片机随时读取显示。实现过程如图1所示。

1. 2测速原理

增量式光电编码器的基本测速原理是测量一定时间内编码器输出的脉冲的个数。编码器单位时间内输出的脉冲的个数与被测的转速成正比, 转速越快, 单位时间内输出的脉冲数越多。转速测量方法大致可分成3种: 1) M法测速, 该方法是测量频率; 2) T法测速, 这种方法是测量周期; 3) M/T法测速, 这种方法实际上是同时测量周期和频率。本文主要研究M/T方法, 并且在此基础上提出一些改进。

M / T法的原理是结合了M法和T法, 检测一定时间内编码器脉冲数和计时时钟的数目, 如图2所示。

M / T法测速与M法的不同之处在于采用高频时钟计数器来代替测速时间, 但其误差主要来源是编码器脉冲的不确定性, 所以与M法相比, 其测量精度没有提高; 和T法测速相比较, 该法不同之处是测量多个编码器脉冲周期内高频计数脉冲的数目, 其测量转速的范围广, 但精度有所下降。改进后, 通过数字电路只测量整数个编码器脉冲时间段内高频计数脉冲的数目, 既能使测速精度得到提高, 又能提高测量转速的范围。改进后的主要测速指标:

分辨率: 根据分辨率的定义, 分辨率Q为:

测量精度: 从分辨率的表达式中看出, 分母中含有乘积项m2 (m2+ 1) , 由于2高频计数时钟频率较高, m2 (m2+ 1) 的值远大于编码器脉冲m1的值; 由m2引起的误差为:;系统的时钟频率一般在几十M左右, 于是, 电机转速较慢时, 由m2引起的误差值可以达到10-5以下;此种情况下则需要考虑到编码器自身的精度问题, 给定其比例系数为εm, 误差可表示为;则该测速方法的整体误差为:

2系统构成与实现

2. 1系统硬件设计

系统的硬件电路包括键盘输入电路、数字电路采集部分、显示部分、存储电路等, 如图3所示。

a) 数字电路采集部分

在数字电路采集部分中采样的工作由Altera公司的MAX II系列的CPLD ( 具体型号为EPM570T100 ) 实现, 该系列的CPLD是基于查找表结构和FLASH工艺的, 具有非易失、瞬时接通可编程的特性。EPM570T100包含570个逻辑单元 ( LE) , 等价于440个典型宏单元, 最大用户I/O引脚76, 最快速度4. 5 ns, 内部的最大时钟频率304 MHz, 用户可用闪存8192bit。增量式测速结果直接在CPLD中计算得出, 同时在CPLD中实现八位数据总线, 由单片机读取。总控制部分单片机选取了STC的89C52RD型号, 要实现单片机和CPLD之间的通信还需要一块5 V和3. 3 V可实现双向通信的电平转换芯片。 如图4所示。

单片机和CPLD之间通过8位的数据总线传输数据, 通过地址总线区分存贮区域。

b) 显示模块

LCD模块采用一块OCM480272T430 - 1B, 该LCD是一个文字与绘图模式的液晶显示模块, 可结合文字或者2D图形应用。支持65K色的480 × 272单图层显示。提供8位或者16位的总线接口, 指令简单, 易于操作, 非常适合本设计中选择的单片机。

c) 存储部分

在存储部分考虑到经济性和设计的实际需求, 选择了一片基于串行E2PROM工艺的24C02。串行E2PROM是基于I2C - BUS的存储器件, 遵循二线制协议, 由于其具有接口方便, 体积小, 数据掉电不丢失等特点, 在仪器仪表及工业自动化控制中得到大量的应用。24C02与单片机的接口非常简单, 不同厂家的24C02大同小异, 一般为三根可设置的地址线, WP为写保护引脚, 以及两个符合I2C总线协议的二线串行接口SDA、SCL。

2. 2系统软件设计

在该测速系统中主控单片机电路采用Keil C语言编程, 主要实现功能包括部分数据的计算和转换、显示数据的控制传输。CPLD模块用VHDL语言编写, 并在Quartus II集成开发环境下, 完成CPLD电路的设计与输入、仿真、 优化、布局布线、验证、下载等。系统通电初始化后, 开始读取编码器过来的数据, 并计数存储到设定的地址供单片机读取。主程序的流程图如图5所示。

3实验结果

实验选择伺服驱动电机来模拟车床的运行, 在伺服电机与编码器之间采用了一对模数、齿数相同的齿轮来进行等速传动。把需测量的转轴转速传给增量式光电编码器。 实验环境如图6, 图7。

实验测试的结果如表1所示。

4结论

本文将大规模、高集成度、高可靠性的CPLD技术和非常具有灵活性的单片机技术相结合, 应用于卧式车床主轴测速系统中, 突破了传统电子系统设计的局限性, 使得设计的系统结构紧凑、体积小、可靠性高、测速准确、精度高等优点。

参考文献

[1]卢志刚, 吴杰, 吴潮.数字伺服控制系统与设计[M].北京:机械工业出版社, 2007.

[2]潘松, 黄继业.EDA技术与VHDL[M].北京:清华大学出版社, 2005.

[3]王明顺, 沈谋全.虚拟编码器设计与转速测量[J].仪器仪表学报, 2008, 29 (6) :1300-1305.

[4]王书峰.基于可编程逻辑器件的光电编码器测速方法研究[D].北京:北京邮电大学, 2012.

[5]李福进, 陈至坤, 王汝琳, 等.基于单片机的转速测量方法[J].工矿自动化, 2006 (1) :54-55.

[6]周正干, 李然, 李和平, 等.高精度数字式转速测量系统的研究[J].测控技术, 2000, 19 (5) :60-62.

[7]吴利涛, 洪帆.高精度智能转速测量模板的设计[J].计算机测量与控制, 2003, 11 (6) :412-414.

[8]夏俊超, 陈敏琍, 曾胜, 等.基于单片机的高精度转速测量算法[J].化工机械, 2006, 33 (3) :141-144.

卧式车床主轴 第2篇

【关键词】数控重型卧式车床；尾座；主轴轴承；润滑油路；改进措施

CK61160×8M/32T数控重型卧式车床在参与我公司日常生产工作的过程当中，有极为突出的应用优势：包括精度高，设备运行期间稳定可靠；吃刀量到，结构布置合理，整体布局科学；数控操作系统简便精确，加工效率高；控制面板设计科学，节约人力、时间消耗等，因此得到了广泛的应用。具体至该数控车床尾座部分，主轴轴承运行期间，为避免其与尾座套筒因频繁摩擦出现磨损问题，就需要依赖于润滑油路对两者之间的润滑关系进行改进。换句话来说，一旦润滑油路出现运行问题，则将直接对整个尾座部分的运行产生影响，干预主轴轴承的平稳运行，带来严重的经济损失，需要改进润滑条件，提高运行稳定性。

1、润滑油路问题表现

唐山钢铁集团重机装备有限公司所使用CK61160×8M/32T数控重型卧式车床为重型机床，该机床正常运行状态下所加工工件的极限长度为12000.0mm，过刀架最大工件回转直径尺寸为φ1250.0mm，机床整体中心高度为900.0mm，主轴转动速度承载标准为（按每分钟计）1.0～200.0r。分析该CK61160×8M/32T数控重型卧式车床尾座部分可知：从结构组成的角度上，主要由上尾座、以及下尾座这两个部分所构成。其中，上尾座的主要价值在于：确保在整个车床的正常运行状态下，尾座套筒能够以机动运行方式快速响应操作指令并接近工件，同时对工件进行必要的预紧处理。该部分主要由电子测力计、以及主轴套筒部件等构成。而下尾座的主要价值则在于：确保在整个车床的正常运行状态下，尾座移动的到位，尾座下体放松、卡紧等动作相应的可靠。整体运行期间，尾座上体结构、下体结构、乃至螺母丝杠的润滑完全取决于尾座主轴轴承的运行，在尾座启动前，需要预先对油泵进行启动。但在该CK61160×8M/32T数控重型卧式车床的实际运行过程当中发现：受到尾座主轴轴承润滑条件的限制性因素影响，因无法及时获取可靠的润滑保障，从而频繁性的出现设备因故停台的问题，对数控车床的正常运行产生了极为不良的影响，一方面造成了主轴轴承的严重损坏，另一方面经济损失严重。为解决这一问题，我公司对该CK61160×8M/32T数控重型卧式车床进行停机处理，拟对在尾座主轴轴承润滑油路中存在的问题进行根除。

2、润滑油路缺陷机制分析

从该CK61160×8M/32T数控重型卧式车床尾座对应的结构图纸当中分析不难得知：在数控车装尾座当中，套筒座体上方仅对应有一个与套筒移动所使用螺母部件连接的润滑油孔，即在整个数控车床的运行过程当中，仅该润滑油孔能够面向支持套筒移动的螺母丝杠提供润滑作业。但与之相对应的运行工况在于：只有在该车床尾座套筒处于移动状态的情况下，该润滑油路能够实施润滑动作。从实际运行的角度上来说，主轴前后轴承仅能够依托于螺母丝杠研磨处理基础之上的微量机油发挥润滑功效。这一实际情况所造成的问题在于：在车床尾座主轴轴承处于正常运行的状态下，受到较差润滑条件的因素影响，主轴轴承的研磨与损坏问题在所难免，且会对润滑油路的正常运行产生极为不良的影响。基于上述分析可知：整个CK61160×8M/32T数控重型卧式车床尾座主轴轴承润滑油路所存在的最主要问题，以及改进的核心内容在于：对车床尾座主轴轴承对应润滑条件进行改进，优化螺母丝杠的润滑供应条件，最大限度的控制轴承磨损问题。

3、润滑油路改进思路及其措施

结合上述分析，对CK61160×8M/32T数控重型卧式车床尾座进行如下改进：第一步，需要在车床尾座套筒部件上选择合理的钻孔，定位钻孔与隔套能够保持良好的贯通状态。在反复的观察与比选后，借助于套筒导向槽内既有的螺纹孔，使用任意螺纹孔进行钻孔钻通作业，避免在钻进期间对螺纹孔产生损伤。借助于此种方式，以本数控车床既有供油油路，将主轴轴承润滑油集中引流至定距隔套部件当中；第二步，以引流后的定距隔套为对象，在其辅助作用之下加工润滑油油槽，油槽加工标准为：长度300.0mm。同时，为面向主轴轴承提供可靠的润滑油保障，需要在所加工油槽的左右两端分别钻标准孔，确保能够有效的改善车床尾座主轴轴承所对应的润滑条件。

结合上述改进思路，在将该思路实际作用于CK61160×8M/32T数控重型卧式车床尾座主轴轴承润滑油路改进的过程当中，依照如下方式实施：首先，需要在停机状态下，对车床尾座套筒进行拆卸处理，同时分解相关零部件。观察可知：在该车床尾座套筒导向槽内部设置有两个M8标准尺寸的螺纹孔。选取前端螺纹孔，使用φ6钻头钻通该螺纹孔，钻进期间对螺纹孔螺纹进行必要防护；其次，在划线操作平台上，按照定距隔套φ320变径过渡设置标准位置，标注中心线，并根据中心线在操作平台上画出油槽加工线（油槽加工尺寸的控制标准为：长度300.0mm，宽度10.0mm，高度5.0mm），镗床加工完成润滑油油槽加工作业；再次，油槽底部两端位置钻孔，钻孔控制标准尺寸为：φ6钻头，钻进角度45.0°；最后，完成对所拆卸尾座套筒零部件的装配工作，并恢复车床的正常运行。

4、结束语

通过对主轴轴承润滑油路的改进与优化，重新装配与开机后，整个CK61160×8M/32T数控重型卧式车床的运行稳定性得到了保障。通过在运行期间的动态观察可知：该车床尾座主轴轴承的润滑条件较改进前明显好转，极大程度上的避免了因尾座润滑失效而对主轴轴承外观产生的磨损或性能产生的影响，降低了机损率，提高了车床运行的经济性、安全性。总结本次改进的主要经验在于：以钻通导向槽内部前端螺纹孔，设施油槽加工线的方式，优化螺母丝杠的润滑供应条件，最大限度的控制轴承磨损问题。该经验可为后续同类事故的处理与优化提供一定的参考、借鉴。

参考文献

[1]陈佰江，高中庸，李书平等.齿轮啮合中的摩擦激励频率分析与润滑降噪特性研究[J].润滑与密封，2009，34（6）：66-69.

卧式车床主轴 第3篇

根据主轴的负荷集中在前支撑处的特点, 经过对主轴径向轴承严格细致的筛选, 主轴前支撑处采用瓦房店凯威精工轴承制造有限公司生产的NNU49/630/W33型号轴承, 此轴承的主要参数为:额定载荷Cr=4000KN, Cor=10800KN;主轴后支撑处采用该公司生产的NNU49/500/W33, 此轴承的主要参数为:额定载荷Cr=2720KN, Cor=7200KN, 这次改造后机床要达到承载80T工件的能力, 要求连续工作5年 (每年按300个工作日计) , 车床的最大切削力为P=200KN,

1.1 轴承的预期寿命L'h

1.2 轴承应具有的基本额定动载荷值

因此该轴承可靠。

2 主轴副改造及工艺过程

主轴副改造的装配工艺过程:

(1) 装配前仔细研究装配图纸, 做到心中有数。

(2) 挡环1和挡环8装配前要与后瓦座端面和相接触轴承端面配研, 要求接触率在75%以上。

(3) 双列圆柱滚子轴承内环在装配前要放在油内加热至200℃保温一段时间, 装配前用内径千分尺检测, 要求尺寸比加热前增加1-1.5‰, 安装要迅速, 与轴端面接触到位。

(4) 挡块2和挡块9在装配时要均匀分布在圆周上, 配作6-M10螺纹孔深30, 12-φ10销孔深45, 12-M10螺纹孔深10, 螺钉和销装配时要涂厌氧胶 (乐泰262螺纹锁固胶) 。

(5) M480×2螺母装配时要保证轴向窜动在0.03mm以内, 定位要牢靠, 螺母和紧固螺钉涂厌氧胶 (乐泰262螺纹锁固胶) 。

(6) 管接头5与原轴瓦接头联接, 接头尺寸M33×1.5, 再与扩口式端直通管接头14和紫铜管φ14×1连接至前后瓦上瓦座的螺纹Rc3/8处, 要求铜管布局合理, 无死弯角, 美观并且和其它部件没有干涉。

(7) 挡板14螺钉中心线尺寸为φ870, 装配时不能在垂直和水平面上分布, 而是与垂直面成45°上面分布 (即上瓦座和下瓦座各两个) , 配作16-M12深30螺纹孔, 螺钉涂厌氧胶 (乐泰262螺纹锁固胶) 。

(8) 总装完成试车前保证各部螺纹联接可靠, 各油管油量充足。

(9) 主轴空转运行4小时以上, 轴承温升不超过40℃。

3 结束语

卧式车床主轴 第4篇

旋转接头是数控机床的常用零件, 比如当镗床主轴需要内冷或吹气的时候, 就需要使用旋转接头。在生产实践中, 常会出现由于安装或使用不当而造成旋转接头泄漏的情况。由于旋转接头安装在主轴后端, 与主轴后轴承、进给丝杠及其轴承距离很近 (见图1) , 一旦发生泄漏而未及时发现, 会使轴承及丝杠进水, 发生研伤, 造成经济损失。因此, 除了正确的安装, 加强日常维护外, 对于存在较大泄漏隐患的使用情况, 也可以安装报警装置。本文将对常见的导致泄漏的原因逐一分析并介绍一种适用于卧式镗床主轴的简单实用的报警装置。

1 旋转接头简介

旋转接头用于有相对转动的管路的连接, 可以将流体从静态系统输入到动态旋转系统。它有单进单出型、单进双出型、多路型等多种通路形式[1]。用于数控镗床主轴内冷和吹气的旋转接头属于单进单出型。按照内部有无轴承又可分为轴承内藏式 (整体式) 和无轴承式 (分离式) 。目前在数控机床上使用较为普遍的是轴承内藏式。该类型旋转接头是由壳体、轴承、旋转部分和固定部分等部件组成的一体式接头。由于其独立于主轴之外, 安装与维护都较为简单。无轴承旋转接头是较为新型的产品, 体积小巧, 能够适用于小型机床和高转速机床。

2 泄漏原因分析

存在于机床生产环节的导致泄漏的常见原因有以下三点:

1) 相关零件加工精度或安装精度低, 其中主要包括:旋转接头安装基面与主轴垂直度差;旋转接头安装孔与主轴同轴度差。对于此类原因, 处理办法只有提高机床的相关精度, 并进行严格的检验。

2) 主轴后端悬伸长, 旋转接头振动较大

有的镗床主轴后端悬伸较长, 在不安装旋转接头时, 对于机床并无影响。当安装了旋转接头后, 摆动及振动增大, 长时间工作后会造成旋转接头损坏。对于这种情况, 处理办法是在主轴后端增加定心轴承。

3) 旋转接头安装方法不正确

旋转接头应按照安装使用说明书的要求正确安装, 这其中包括, 充分的安装前检查及准备工作 (比如清除管道和接头内污物、对螺纹联接处进行密封处理) 、正确的安装顺序、使用适宜的安装工具以保证接头不被损坏等。

存在于机床使用环节的导致泄漏的常见原因有以下三点:

1) 未及时加注润滑油脂

2) 工况差、切削液脏, 有污垢进入接头

对于该种情况, 用户应该提高滤网的过滤精度, 并经常对其进行检查和清洁。发现滤网有破损或塞死的情况要及时更换, 必要时更换切削液。

3) 长时间超速、超温运转

针对以上三点原因, 用户应遵守机床操作规程, 严格执行维护保养计划。这是防止或减少发生故障的保证[2]。发现问题后, 应及时停机并妥善处理。

3 报警装置结构介绍

该报警装置的原理是通过防护罩将外泄的冷却水收积并导入底部积水盒, 通过安装于积水盒底部的光电式液位开关实现报警, 具体结构如图2所示。

该结构设计要点主要有以下两点:第一, 防护罩应该在长度方向和圆周方向上尽量将旋转接头完全罩住, 以增大防护面积;防护罩下部积水盒要尽量小。这样, 当发生泄漏时防护罩可将冷却水尽快收积, 并且由于积水盒小, 液位高度可迅速达到液位开关报警要求, 可缩短报警时间, 减少损失。第二, 应选择结构小巧的液位开关。液位开关的种类很多, 有浮子式、电容式、光电式等, 其中以浮子式较为常见, 且价格便宜。但浮子式一般体积较大, 需要较大水量才能将浮子浮起, 反应较慢。本文推荐使用光电式液位开关。光电式液位开关无移动部件, 结构紧凑, 可靠性高, 适用于油, 水和腐蚀性介质。其检测原理是基于全反射原理, 在探头顶部玻璃壳体内安装有一个光电发射器和一个接收器, 当没有液体时, 发射光会被玻璃顶盖完全反射回来, 当有液体时, 一部分发射光会逃逸出去, 接收器接收到的光会减弱, 由此来判断介质的有无。光电式液位开关测头直径只有数毫米, 将测头水平安装于积水盒底部, 只要液位没过测头便可发讯, 响应时间仅为30ms左右, 报警迅速、准确。

4 结论

旋转接头泄漏可导致主轴轴承、进给丝杠损坏, 不容小视。提高机床本身精度和设计的合理性, 正确的使用机床, 良好的日常维护才能减少或避免问题的发生。在必要时可增加报警装置。防护罩加光电式液位开关的报警装置结构简单, 报警迅速, 具有较强的实用性。

摘要：本文分析了造成镗床主轴旋转接头泄漏的主要原因, 给出了相应解决办法;介绍了一种由防护罩和液位开关组成的报警装置的设计方法。

关键词：旋转接头,泄漏,报警

参考文献

[1]机械设计手册编委会.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社, 2004.

重型卧式车床跨系列通用关系 第5篇

根据用户实际需要及市场需求, 采用了国际上先进的设计手段和制造技术, 采用CAD优化设计方法, 现以形成机电液一体化的高科技术含量的产品, 机床结构性能先进, 且适用, 机床的动静刚度高, 几何精度稳定, 加工效率高, 宜人性优良, 各项功能安全可靠使用寿命长等优点。

以卧式为基型的落地车、轧辊车、形成三大系列卧式机床, 落地车系列为卧车的轻型和特轻型机床, 它适用于造船行业、水泥行业、锅炉及造纸等行业的体积大重量轻的大型零件加工, 如水泥滚筒、锅炉体、造纸烘缸、大型管道的联接法兰等零件。轧辊车床系列为卧车的重型和特重型车床, 它适用于全国各大钢厂, 如上海宝钢、包钢、湖北冶钢、鞍钢、邢钢、天津大无缝、攀钢、唐钢、莱钢等企业, 主要加工轧钢机上的轧辊, 轧辊有轧板材的平辊、轧型材的孔形辊, 也可用于轴类零件的加工。

三大系列卧式车床的主要功能部件如:床身、床头箱、尾座、刀架、溜板箱、进给箱等基本通用, 大型零件的通用量达到9 0%以上, 由于通用率高, 给技术管理及生产管理带来方便, 给工厂节省费用, 降低产品制造成本。

卧成车床三大系列通用关系见表1。

注:机床采用公比φ=1.25或φ=1.26

卧式车床主要技术规格见表2。

卧车、落地车、轧辊车三大系列机床, 在性能参数见表3、表4、表5-6, 它们的关系与机床的规格参数是对应的, 各表上的曲线对各系列机床及DH系列重车 (西德) 表达的比较清淅。

参考文献

[1]企业卧式车床系列型谱.

[2]JB1771-76卧式标准.