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小科普,浅谈一下齿轮头与皮带头大家都知道,主轴是加工中心最重

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小科普,浅谈一下齿轮头与皮带头

大家都知道,主轴是加工中心最重要的零部件之一,主轴的唯一作用就是为刀具提供切削力,那么主轴的切削力来源于主轴伺服电机。主轴与伺服电机之间,需要有一个动力输出的媒介。举个例子,汽车的发动机与各驱动轴之间,有变速箱的存在。不同的变速箱,动力转换比也不同。同一台2.0T350牛的发动机,手动变速箱的输出比通常在95%以上,液力AT变速箱只能到85%,近年来出现了双离合变速箱,其实也是手动变速箱的一个变种,输出比能达到90%。高效的输出比正是提速快慢与否的关键因素之一,其实加工中心的主轴也是同样的道理。这就引申出了加工中心主轴的几大传动模式,如皮带式,直联式,齿轮式,内藏式等等。今天我们主要讲最主要的两种传动模式,齿轮式和皮带式。


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来自iPhone客户端1楼2018-09-20 00:34
    首先我们说说齿轮式,其实齿轮式主又分为有两种形式。一种是传统的两段式齿轮箱结构,这种结构的传动顺序为伺服电机-齿轮箱-主轴,全程为刚性连接。也是大部分立加采用的齿轮传动模式。另外一种是采用ZF齿轮箱,传动顺序为伺服电机-ZF齿轮箱-同步带-主轴,比传动模式在龙门加工中心上用的较多,如图所示


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    来自iPhone客户端3楼2018-09-20 00:40
      大师又开贴了 什么时候讲讲二手机


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      来自iPhone客户端4楼2018-09-20 00:44
        皮带式主轴不需要我作太多的介绍,大家都很熟悉。
        现在我们就来做一个对比,既然对比,那么就要设定一些同等条件,我们设定主轴伺服电机都为约18-22千瓦,均为硬轨,BT50主轴的1580加工中心。插个题外话,开粗考验的就是扭矩,这是粗加工效率的最重要因素,没有之一。线轨和硬轨,只是和刚性有关。如果把线轨宽度以及线轨滑块提升到一个阶段,基本和硬轨是区别的,35宽的线轨和55宽的线轨,完全是两个概念。
        回归正题,齿轮头的扭矩输出一般是普通皮带头的3倍。举个切削实例,在切削普通45钢时,63R8的刀头,S800,F4000,切深1-1.2,系统负载表约为35-40%。而同样前提条件下的皮带头,S800,F2400,切深0.7,负载表约为35-40%。这些只是表面能看的到的差异,更深层次的发掘,就会发现采用齿轮式主轴的刀具,刀片寿命更长。这是为什么呢?原因在于齿轮式为刚性连接,在拐角切削,转向切削,螺旋下刀切削时,转速几乎是恒定不变的,降速不会超过5转。这也意味着切削环境更稳定,刀片的受力更均匀。以50R6开粗为例,切削材料5CrNiMo,可以7-8小时不用转刀片。而皮带式主轴的刀片寿命仅为3-4小时,因为皮带式主轴切削环境不稳定,降速比较厉害,一般为8-10%的降速范围。切削力的变化,会让刀片的寿命大幅度缩减。更危险的是,由于皮带式主轴属于柔性连接,皮带长时间使用后会松弛,会引起摩擦力下降,皮带打滑。这种现象主要表现为重切削时皮带很容易停转卡死,但主轴负载却在正常范围内。这是非常危险的现象,一旦出现,刀片刀头全毁是很正常的


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        来自iPhone客户端5楼2018-09-20 01:03
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          来自Android客户端6楼2018-09-20 01:12
            我一直认为,一个好的编程员,首先要对机床机构有所了解的。程序的好坏,首先是安全,其次是效率。安全又分为机床刀具的安全,加工产品的安全,操作人员的安全。加工产品的安全,在于工艺的正确解读,软件的正确使用,每个阶段的防错措施是否到位。人员安全在于员工的基础培训是否到位,安全意识是否提高,加工操作是否规范。而与编程员息息相关的,就是机床刀具的安全,这就需要对机床机构,系统参数有一个相当全面的了解,只有懂得了这些,才能因地制宜的提高加工效率。工欲善其事必先利其器,就是这个道理


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            来自iPhone客户端7楼2018-09-20 01:24
              看到这里,很多人可能会想:主轴是不可能换了,这辈子都不可能换个主轴了。那么怎样在皮带式主轴输出扭矩不变的前提下,尽可能的去提高效率呢?我有以下几个建议:一,轻量化高速切削,通过少吃快走来弥补扭矩上的不足,这不仅仅是简单的增加F就能解决的,首先我们最好采用专门的高速切削刀片,这是一种专门设计过的高速低负载刀片。其次,高进给带来的高惯性,势必在切削变向时产生较大的震动,这就要求机床的数控系统有一种模具高级加工功能,即铃型加减速(也成钟型加减速),尽量多的提前预读程序,对F值进行有效的减速,保持机床的精度和寿命。第二,在不改变床和刀具,甚至机床系统都不改变的前提下,通过软件来优化刀路和切入切出的F值。在前面我讲过,切削力的变化主要在三个地方体现,拐角切削,变向切削,下刀切削。这就要求我们在这三个地方,必须要做到减速,其次,利用软件,尽量多的增加平面螺旋切削。


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              来自iPhone客户端8楼2018-09-20 01:54
                我顶一下


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                来自Android客户端9楼2018-09-20 02:01
                  最后再讲一讲直联式主轴和内藏式主轴,直联式主轴顾名思义就是晚主轴与伺服电机通过联轴器直接连接,一般是高转速加工中心的首选,通常也会配大功率主轴,但是大功率并不意味着大扭矩,大功率也可以体现在高转速。所以直联式主轴转速高但扭矩低。
                  内藏式主轴好比是主轴界的特斯拉,他摈弃了传统的主轴与伺服电机分体的结构,做成了一体式,所以也是电主轴的一种表现形式。内藏式主轴是高扭矩和高转速的结合体,当然高扭矩和高转速是相对的,他的扭矩输出比不过齿轮式,却高于皮带式。转速也高于齿轮式和皮带式,却等于过小于直联式。


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                  来自iPhone客户端10楼2018-09-20 02:13
                    路过


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                    来自Android客户端11楼2018-09-20 02:14
                      以上四种主轴,除了皮带式主轴,其他三种都是使用多年,且有丰富使用经验的。皮带式主轴经过两个月不到的摸索,期间经历了修理张紧了皮带,各种刀具在皮带式主轴上的切削参数尝试,可以保证以上内容的真实性。希望能给各位同行一个满意的帖子。


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                      来自iPhone客户端12楼2018-09-20 02:38
                        1万转主轴,编程天天给8,9千,现在感觉没6500以上就干不动,主轴是不是废了


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                        来自Android客户端13楼2018-09-20 02:52
                          好贴


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                          14楼2018-09-20 05:47
                            好帖,尤其是铃型加减速这一块。讲解很到位。发那科系统,oi-mf系统就有这种区别,分为一包系统和五包系统。一包系统多了个AICC轮廓加工功能。使用的电机是广域伺服电机


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                            来自Android客户端15楼2018-09-20 07:31
                              好帖,这么用心的帖子可是不多了


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                              来自iPhone客户端16楼2018-09-20 09:08
                                大师辛苦,


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                                17楼2018-09-20 09:15
                                  推荐为精华帖,楼主大神分析的好到位,辛苦辛苦


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                                  18楼2018-09-20 09:24
                                    先顶一下,后面接着看。


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                                    来自iPhone客户端19楼2018-09-20 09:47
                                      好贴,学习了


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                                      20楼2018-09-20 09:56
                                        谢谢科普


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                                        21楼2018-09-20 09:57


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                                          来自Android客户端22楼2018-09-21 12:40
                                            好帖,17楼跳伞,不过我喜欢从飞机上跳,到点就按F


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                                            来自iPhone客户端23楼2018-09-21 16:04
                                              大师辛苦了,茅塞顿开


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                                              24楼2018-09-21 17:13
                                                顶一下


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                                                来自Android客户端25楼2018-09-21 19:54
                                                  说得不错


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                                                  来自手机贴吧26楼2018-09-21 20:08
                                                    好帖 连车一块说了


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                                                    来自Android客户端27楼2018-09-21 21:32
                                                      大神分析的好到位


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                                                      28楼2018-09-24 20:45
                                                        齿轮箱主轴唯一缺点是不能撞刀,否则


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                                                        来自Android客户端29楼2018-09-26 03:26
                                                          你好,想买台加工中心专做打孔,主要用U钻,除了带中心出水外,其他配置,如线规还是硬轨,主轴是齿轮式还是皮带式等,有什么好的建议吗?谢谢


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                                                          来自Android客户端30楼2018-09-28 02:32
                                                            谢谢,如果要是以开粗为主,齿轮式主轴,配硬轨好还是线规好?


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                                                            来自Android客户端31楼2018-09-28 20:24