型號:P1530高精密數(shù)控龍門導(dǎo)軌磨床

整機結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計

本機主要結(jié)構(gòu)設(shè)計理念為門柱寬度2000mm及有效研磨工件高度1000mm的兩大關(guān)鍵功能指針需求下，并必須兼具高靜剛性及動態(tài)磨削性能下，因此利用有限元素分析軟件(ANSYS)為工具，經(jīng)過合理之模型假設(shè)以提高整機分析效率，輔以有系統(tǒng)、可靠度佳的設(shè)計方式，同時鑄件結(jié)構(gòu)的強度設(shè)計、進給系統(tǒng)剛性設(shè)計皆周詳?shù)慕?jīng)過多次的模擬比較(圖1)，以決定出最佳構(gòu)型(圖2)。

圖1 整機靜剛性分析

圖2 龍門磨床模型示意

豪特曼所研發(fā)的磨床皆經(jīng)過靜剛性實測與CAE分析之比較確認，以驗證有限元素模型之正確性，圖3為本公司開發(fā)之CAE模型與實際驗證過程；在右圖中以手持荷重計(Load cell)施加一固定力量并以千分表量測各軸之變形，以計算其剛性值。

圖3 機臺剛性實測與CAE分析之驗證過程

豪特曼特別根據(jù)研磨制程對主軸之需求，并同時考慮日后精度壽命維持、組裝及維修等問題點，自行開發(fā)本機專用臥軸。本機臥軸同時具備以下四個設(shè)計理念：(1)高結(jié)構(gòu)剛性(2)易組裝(3)高精度及(4)前后端防水吹氣，茲將各理念分述如下：

(1)本機臥軸采高剛性之設(shè)計考慮，可抵抗重磨削之外力以及皮帶拉力造成主軸變形，并可抑制磨削力所產(chǎn)生之振動，對磨削穩(wěn)定性及精度維持相當重要。本機臥軸采用前后各一組背對背(DB)斜角滾珠軸承配列；前端配列用以抵抗砂輪重量及磨削力；后端配列用以支撐皮帶拉力。另外本機臥軸采用大內(nèi)徑斜角滾珠軸承，心軸直徑達100mm以上，比同業(yè)所采用之70mm心軸(同業(yè)所采用之軸承多為7014，故心軸直徑為70mm)，其心軸徑向剛性預(yù)估可增加達3倍以上。

 本機臥磨頭主軸

(2)臥軸內(nèi)部前后端皆設(shè)計防水迷宮環(huán)可預(yù)防切削液由研磨區(qū)滲入軸承內(nèi)部，另外轉(zhuǎn)動件上之斷水溝可將滲入主軸的水氣甩出，并在主軸套下方設(shè)計排水孔，可藉此將積存在主軸內(nèi)部的水氣排出。除此之外，臥軸前后并加入防塵氣幕造成主軸內(nèi)部正壓空間，可阻止研磨過程之水氣、粉塵及切屑經(jīng)間隙進入主軸內(nèi)部。為了有效保護主軸內(nèi)部，無論加工與否，氣幕預(yù)設(shè)為開啟。

(3)臥軸精度來自于心軸加工以及軸承精度，其中軸承采用高精度之P4級軸承。所有組裝基準以心軸前端面為主，可減少影響該主軸精度之變量。該主軸前后端之軸承預(yù)壓采各自獨立；預(yù)壓力不會互相影響，精度易維持。另外主軸后端鎖緊螺帽與軸承間的預(yù)壓墊片上預(yù)留配重用螺絲孔，可在組裝最后皆段調(diào)整主軸之偏心量。

臥軸之防水防塵設(shè)計示意圖

  (4)本機臥軸能以最有效率之組裝流程，達到應(yīng)有之效能，因此所有零件皆有明確之鎖定位置，只要依序裝配到位即可，配合簡潔之組裝流程可提 高主軸性能穩(wěn)定性，同時有利于日后校驗及拆解維修。    

立軸模塊

1.立磨頭采直結(jié)式設(shè)計，兼具高轉(zhuǎn)速及高可靠度，立磨頭(副頭)可左右轉(zhuǎn)動±90度，大幅提升可加工范圍。

2.采NSK或同級之高剛性精密軸承，使切削力平均有效傳遞，確保切削質(zhì)量，達到精良的切削功能。

3.防水設(shè)計采雙層迷宮及氣幕，有效達到防水防塵效果，確保軸承使用環(huán)境，以延長主軸使用壽命。

4.主軸馬達為臺灣大同，可輸出974kgf-cm扭力，足以包含重切削等各式加工條件。

高精密龍門磨床規(guī)格及參數(shù)