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型號:P1530高精密數控龍門導軌磨床

整機結構分析與設計

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

圖1 整機靜剛性分析

圖2 龍門磨床模型示意

豪特曼所研發的磨床皆經過靜剛性實測與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，自行開發本機專用臥軸。本機臥軸同時具備以下四個設計理念：(1)高結構剛性(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生之振動，對磨削穩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徑斜角滾珠軸承，心軸直徑達100mm以上，比同業所采用之70mm心軸(同業所采用之軸承多為7014，故心軸直徑為70mm)，其心軸徑向剛性預估可增加達3倍以上。

 本機臥磨頭主軸

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

(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壓采各自獨立；預壓力不會互相影響，精度易維持。另外主軸后端鎖緊螺帽與軸承間的預壓墊片上預留配重用螺絲孔，可在組裝最后皆段調整主軸之偏心量。

臥軸之防水防塵設計示意圖

  (4)本機臥軸能以最有效率之組裝流程，達到應有之效能，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.立磨頭采直結式設計，兼具高轉速及高可靠度，立磨頭(副頭)可左右轉動±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，確保切削質量，達到精良的切削功能。

3.防水設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。

高精密龍門磨床規格及參數