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裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)在于機(jī)床，而加工中心機(jī)床集高精度與高效率于一體，同時(shí)是產(chǎn)品質(zhì)量的保證。上從上世紀(jì) 90 年代后期，將機(jī)床主軸作為機(jī)床的關(guān)鍵功能部件逐步由機(jī)床主機(jī)廠分立出來，目前國內(nèi)90%以上中主軸產(chǎn)品是中國臺(tái)灣及其他國外產(chǎn)品。加工中心機(jī)床主軸分為電主軸和機(jī)械主軸，電主軸是將電動(dòng)機(jī)內(nèi)置于主軸單元的*產(chǎn)品，將變頻電動(dòng)機(jī)和機(jī)床主軸合二為一，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的零傳動(dòng)， 尤其在磨床上和雕銑機(jī)床上得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)比電主軸與機(jī)械主軸，電主軸存在制作成本高，潤滑冷卻裝置復(fù)雜，需要控制系統(tǒng)等外圍設(shè)備，維護(hù)和維修成本高，而機(jī)械主軸具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，使用配置簡(jiǎn)單， 維護(hù)和維修成本低，機(jī)械主軸得到大量應(yīng)用。
　　加工中心機(jī)械主軸的高速切削，因切削摩擦而產(chǎn)生大量的切削熱是影響加工中心機(jī)床加工精度和表面 質(zhì)量的主要因素，同時(shí)，摩擦熱產(chǎn)生導(dǎo)致切削溫度的升 高，從而加劇了刀具的磨損，縮短刀具的使用壽命。
1 AP1230 加工中心機(jī)械主軸簡(jiǎn)介
一般的加工中心機(jī)械主軸結(jié)構(gòu)，如圖 1 所示，主軸內(nèi)部設(shè)計(jì)有松拉刀機(jī)構(gòu)，外部設(shè)置有同步帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)方式多是皮帶傳動(dòng)，即采用普通電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)， 通過電動(dòng)機(jī)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶驅(qū)動(dòng)加工中心主軸同步轉(zhuǎn) 動(dòng)，松拉刀機(jī)構(gòu)采用氣缸推動(dòng)拉桿的方式。這種加工中心機(jī)械主軸的傳動(dòng)方式存在較多的缺點(diǎn)，如傳動(dòng)不平穩(wěn)，皮帶的振動(dòng)會(huì)影響加工中心機(jī)械主軸的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，影響主軸的加工精度，噪音大，低速重切削時(shí)易出現(xiàn)皮帶跳脫打滑問題。另外多級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)造成加工中心機(jī)床結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜，占用空間大。
　　現(xiàn)有加工中心機(jī)械主軸的冷卻一般解決主軸的自 身溫升，大都采用殼體設(shè)計(jì)有螺旋冷卻水槽結(jié)構(gòu)，通過 循環(huán)冷卻水降低主軸高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的溫升。對(duì)加工工 件銑削部位和刀具產(chǎn)生的熱量，一般通過加工中心機(jī)床自帶的冷卻管噴射冷卻液進(jìn)行冷卻，存在冷卻液的噴射方向單一，在改變加工工件部位和更換不同刀具等工況發(fā)生變化時(shí)，冷卻液的噴射卻不會(huì)及時(shí)自行調(diào)整噴射角度和高低等，對(duì)正在加工銑削中心部位的冷卻效果大大降低，因切削高溫加劇刀具磨損，縮短使用 壽命，進(jìn)一步造成工件加工精度的超差。
2 APHZ1230 加工中心機(jī)械主軸結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)
　　機(jī)械主軸主要分為齒輪傳動(dòng)式、皮帶傳動(dòng)式和直聯(lián)式 3 種傳動(dòng)方式。從加工中心高速性能的要求，相比之下只有直聯(lián)式傳動(dòng)方式符合。直聯(lián)式主軸是由聯(lián) 軸器直接將電動(dòng)機(jī)和主軸單元相聯(lián)，優(yōu)點(diǎn)是省去了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，傳輸功率損耗小，可實(shí)現(xiàn)高速，且噪音低于皮帶式主軸。
　　同時(shí)，為降低刀具與工件切削產(chǎn)生的熱量，延長加工刀具的使用壽命，從主軸的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部冷卻結(jié)構(gòu)方面考慮，結(jié)合現(xiàn)有的加工中心機(jī)械主軸冷卻方式的發(fā)展，在原有加工中心機(jī)械主軸的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上， 設(shè)計(jì)一種創(chuàng)新型的環(huán)噴直聯(lián)式加工中心機(jī)械主軸，主要?jiǎng)?chuàng)新結(jié)構(gòu)有三部分，如圖 2 所示