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标题: 低成本高精度无动力主轴的巧妙选材与制作（10楼有关键内容） [打印本页]
作者: ly800608    时间: 2013-7-16 08:26
标题: 低成本高精度无动力主轴的巧妙选材与制作（10楼有关键内容）
本帖最后由 ly800608 于 2014-5-22 19:50 编辑

前些天终于把自己的小铣床装完了，朋友们都对无动力主轴部分非常感兴趣，特开一贴，与大家交流一下，如果有可以改进的地方，希望大家不吝指教，如果有更好的方案也请尽量拿出来与大家交流。
本方案不排斥有心的网友仿造甚至出套件造福广大DIYer，但仿造引用时希望能提到这个办法的原创ly800608，也算对鄙人有限的智慧的一点点肯定。

不多说了，先上图，这个是最开始的方案，当时只是在网上找到了各种导套规格，有些想当然，结果导套买回来才发现，好多地方与想象的不一样，后续会上最终成功的方案，希望大家不要着急，也希望大家不要走弯路。
(, 下载次数: 803)
选材
模具用的导套：价格一般在5元以下，较长的那个法兰导套10元左右。
弹簧：选用钢丝为1.5mm直径，外径22mm的一般强度的就行，太强了装配困难，且由于预压力太大导致轴承容易发热。
ER延长杆：有成品可以选用，我选的是ER11，C8L100 （直径8，长度100mm），建议选直径10的，好买，且价格可能便宜些，配套轴承也要做相应更改
带轮：铝合金，自己用钟标车慢慢加工的，轴承：角接触球轴承一对（DIY的精度不用选择太高，普通精度就行，20块钱左右）而且是两个轴承的方案，两个轴承离得较远，不需要配对

另外请注意外壳两段轴套的点焊部位







作者: ly800608    时间: 2013-7-16 08:27



(, 下载次数: 602)
这张图可能更清楚
但不得不承认，这是一个失败的设计，因为最外层的导套是买不到的

作者: hzssw    时间: 2013-7-16 08:29
这个要顶出来·
作者: 365171757    时间: 2013-7-16 08:52



请教用弹簧的意义何在,能直接用内管做轴最止口吗

作者: 365171757    时间: 2013-7-16 08:55
打掉字了是轴承挡边
作者: ly800608    时间: 2013-7-16 08:55
本帖最后由 ly800608 于 2013-7-16 08:57 编辑

下面是最终的方案，有些拼凑，但基本是成功的，目前看12000转左右，稳定工作60分钟，轴承及ER11杆温热，肯定不烫手。目测主轴的跳动应该在0.03以下，至于能不能达到0.01，也不好说，呵呵，不要说我太主观，太装。
（备注：0.05的跳动我心里非常有数，因为调整小车床的时候，主轴在这个精度上持续调整了几个小时，就是不见好转，后来干脆都不用打表就知道，还要继续调。小车床目前的精度状态在0.03左右）
(, 下载次数: 439)


作者: ly800608    时间: 2013-7-16 08:59
被插了，哈~！等我都说完，再看各位的回帖，忙着做图片呢
作者: ly800608    时间: 2013-7-16 09:02
上内部图
(, 下载次数: 216)

(, 下载次数: 221)

作者: 影忠    时间: 2013-7-16 09:05
这个不错，很实用
作者: ly800608    时间: 2013-7-16 09:11
制作说明：
(, 下载次数: 235)
外套： 换成两段一个40mm长，一个35mm长，这种短的导套，整个内表面都是加工过的，内径都是22mm，80mm长那种内表面只有一多半是加工过的，一半是未加工的。
中间用一个30mm长外径22mm的内套链接前来，并在红色位置，点焊几处。
(, 下载次数: 184)
内部的分成6段，上下是轴承，蓝色的两段分别是10mm和20mm长外径22的两个导套，还有一段弹簧。中间那段灰色的是刚才说的被点焊的一段。
其实如果有合适的规格可以选，内部的结构还能简化。

装配的时候，用带轮压紧上面的轴承，压力凭感觉调整吧，压的越多，预压力越大，轴承越容易热，主轴刚性越好，但平时diy用的轴承精度不用太高，所以预压力大了，更容易发热。我是轻轻压紧的，大约用单手拇指和食指无名指用一般的力气可以压动。


作者: ly800608    时间: 2013-7-16 09:14
最后，再说一下，受力。
其实加工的时候，主要是底下的轴承承受来自刀具Z向以及侧向的力，
顶上的轴承受力不多，Z向力是弹簧预压的力，还有就是杠杆作用过来的刀具的侧向力，其实可以换成普通的深沟球轴承。
作者: zihe98    时间: 2013-7-16 09:15
ly800608 发表于 2013-7-16 09:02
上内部图

5年前我拆过德国大型电主轴一支除了工作端口是4支轴承外--上部端口应用了弹簧预紧机构，那么说明你的思路已经跟上德国人民的思路了，祝福你的成功

作者: ly800608    时间: 2013-7-16 09:15
365171757 发表于 2013-7-16 08:52
请教用弹簧的意义何在,能直接用内管做轴最止口吗

弹簧可以提供给供轴承恒定预拉力的，同时可以消除由于零件精度原因带来的端面不平的影响。
比直接刚性的预压要容易调整很多

作者: ly800608    时间: 2013-7-16 09:20
标题: 多
本帖最后由 ly800608 于 2013-7-16 09:24 编辑
zihe98 发表于 2013-7-16 09:15
5年前我拆过德国大型电主轴一支除了工作端口是4支轴承外--上部端口应用了弹簧预紧机构，那么说明你的思路 ...


兄弟，我的主轴已经用上了，好多网友看了我的小铣床，觉得主轴比较有参考价值，我才单开的帖子介绍这个主轴的。
好多主轴的设计都是弹簧预压，单端轴承浮动的，这样即使轴承略有磨损，弹簧也可以保持预压力不变，主轴间隙不变




作者: i雕铣机    时间: 2013-7-16 09:26
ly800608 发表于 2013-7-16 09:15
弹簧可以提供给供轴承恒定预拉力的，同时可以消除由于零件精度原因带来的端面不平的影响。
比直接刚性的 ...

弹簧预紧还可以避免撞刀产生的强力冲击

作者: ly800608    时间: 2013-7-16 09:29
i雕铣机 发表于 2013-7-16 09:26
弹簧预紧还可以避免撞刀产生的强力冲击

这个是不可能的，这个预紧是单向的，刀具受到向上的力被焊死的那个导套平衡了，不是靠弹簧平衡的。侧向力被外壁平衡了，而且角接触的角度比较大，也不会因为斜坡原理传到弹簧上，所以，对于加工工件，刀具是刚性的
作者: ly800608    时间: 2013-7-16 09:34
上传几张零件的照片，装好到铣床上的就不拆了。相信我说的已经够仔细了
(, 下载次数: 188)
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作者: 触觉的爱    时间: 2013-7-16 09:47
有创意，这种方法不错。
貌似不少人有兴趣，楼主有时间考虑弄些来方便坛友呀，反正你熟悉门路了
作者: waterren2002    时间: 2013-7-16 10:05
好经验，学习收藏。
作者: ly800608    时间: 2013-7-16 10:06
触觉的爱 发表于 2013-7-16 09:47
有创意，这种方法不错。
貌似不少人有兴趣，楼主有时间考虑弄些来方便坛友呀，反正你熟悉门路了

这个方法适合diy，因为加工非常简单，基本不用加工。
但不适合商用。因为利润率太低，呵呵，忙忙碌碌几天，赚不了几百块。
刀杆40元，轴承30元，导套20元，带轮外加工20元。成本就100多了，加上运费，你说卖多少？
200块，没有价格优势，150块，就有二三十的利润。也没啥量，呵呵。


作者: mgahz    时间: 2013-7-16 11:24
请问楼主导套哪里有买，谢谢！
作者: 快乐516    时间: 2013-7-16 11:43
这个好，要好好学习一下
作者: ynymwtb    时间: 2013-7-16 12:25
麻烦上实物图
作者: ccgf    时间: 2013-7-16 12:27
没搞过主轴，看半天还是不太清楚，请教楼主大概意思理解对否：
1、下面轴承定位，尤其是轴向就靠下面。
2、上面轴承浮动，靠带轮和弹簧预紧，共同完成径向定位。

主要解决轴承配对问题？？
作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-16 12:43
我来讲讲吧，拼凑出来的东西离实际应用还是有一定距离，把玩把玩没有问题

1，ER刀杆的直径公差和轴承不是配合关系，通常主轴芯和轴承之间是过盈配合，过盈量用两种方法来实现，一种是绝对尺寸的过盈，轴承内经小于轴心直径通过热装配或其他方式安装，另一种是预压过盈，通过对轴承外圈轴向施压让滚珠产生径向的挤压力挤压内圈变相让轴承内径缩小，这两种方式对尺寸要求都很严格，实际上绝大多数ER刀杆都不符合这个配合要求，装上去都是松垮垮的（也许你感觉紧了，其实是松的）达不到使用效果，经过仔细筛选的刀杆可以用，不经任何筛选的基本不能用，所以用ER刀杆做主轴芯是不可以的，会劳大多数民伤大多数财，极少数运气好成功的不在此列
作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-16 12:51
        2，轴向串动的问题没有在设计上体现出来，这个结构一看就知道，整体轴心会因震动或撞刀导致轴心部分整体向上位移，这个问题不是很大，可以多装几只轴承并加以合适的预紧力来缓解这个轴向串动
        3，无动力适合中低速大扭力应用场合，不是很适合高速，高速的话还是建议用直驱式的电主轴为好，因为高速下皮带磨损，皮带轮的动平衡都是问题

作者: ly800608    时间: 2013-7-16 12:54
标题: BT50：直径100mm公差是-0.05到0；梯形槽底直径85mm；梯形槽槽顶部宽度为15mm公差是0到
本帖最后由 ly800608 于 2013-7-16 13:07 编辑
阿拉汀神油 发表于 2013-7-16 12:43
我来讲讲吧，拼凑出来的东西离实际应用还是有一定距离，把玩把玩没有问题

1，ER刀杆的直径公差和轴承不是 ...


还真没认真研究这个问题，实际上国家以及行业标准对轴承公差是有要求的，内孔为负差，即偏向过赢配合(紧配合）
“滚动轴承的内圈是随轴一起旋转的，为防止内圈和轴颈的配合面之间相对滑动而导致磨损，影响轴承的工作性能和使用寿命，因此要求滚动轴承的内圈和轴颈配合具有一定的过盈，同时考虑到内圈是薄壁件，其过盈量又不能太大。如果作为基准孔的轴承内圈内径仍采用基本偏差代号H的公差带布置，轴颈公差带从GB/T1801-1999中的优先、常用和一般公差带中选取，则这样的过渡配合的过盈量太小，而过盈配合的过盈量又太大，不能满足轴承工作的需要。而轴颈一般又不能采用非标准的公差带。所以，国家标准规定：滚动轴承内径为基准孔公差带，但其位置由原来的位于零线的上方而改为位于以公称内径d为零线的下方，即上偏差为零，下偏差为负值。当它与GB/T1801-1999中的过渡配合的轴相配合时，能保证获得一定大小的过盈量，从而满足轴承的内孔与轴颈的配合要求。”

对刀具延长杆的尺寸要求待我找来，给大家参考
找不到延长杆的标准，这有有一个刀柄的公差标准，只能参考，按这个标准，刀杆和轴承室过赢的紧配合，

BT50：直径100mm公差是-0.05到0；梯形槽底直径85mm；梯形槽槽顶部宽度为15mm公差是0到+0.1

当然我装配的时候是稍微有点紧，用WD40洗了一下，轻轻可以推入。
关键的问题不是刀杆和轴承，是导套的精度不够高，想买合格的导套也不是很容易。

作者: ly800608    时间: 2013-7-16 12:59
阿拉汀神油 发表于 2013-7-16 12:51
2，轴向串动的问题没有在设计上体现出来，这个结构一看就知道，整体轴心会因震动或撞刀导致轴心部分 ...

不得不承认神油可能是主轴方面的专家，
主轴在受到Z向力时候会上移这一点，我不是很理解，因为内轴套已经与外轴套焊死了，它顶住了轴承的外圈，刀杆通过台阶与内圈结合，被弹簧向上拉紧了，受力后的变形只有滚动体以及轴承本身的应力变形，这个值应该非常小才对，按NHK的滚动体许用条件，应该不超过滚动体直径的千分之三（记得是这个数），滚动体直径大约是2mm左右，不考虑预压增加刚性的作用，Z向变形应该不超过0.006mm，diy应用足够了

作者: ly800608    时间: 2013-7-16 13:01
也许我用了“高精度”一词，太过敏感，哈哈
作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-16 13:04
ly800608 发表于 2013-7-16 12:59
不得不承认神油可能是主轴方面的专家，
主轴在受到Z向力时候会上移这一点，我不是很理解，因为内轴套已经 ...

      你把轴心也焊死了？
作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-16 13:07
        这样，你用小锤在轴心前后都敲敲看，看看轴心会不会上下移位，不要用很大力，掂几下就行
作者: ly800608    时间: 2013-7-16 13:09
阿拉汀神油 发表于 2013-7-16 13:07
这样，你用小锤在轴心前后都敲敲看，看看轴心会不会上下移位，不要用很大力，掂几下就行

(, 下载次数: 79)
可以看这个图，灰色的那段内导套，是和外导套焊死的，红色的地方时焊点，

作者: ly800608    时间: 2013-7-16 13:13
阿拉汀神油 发表于 2013-7-16 13:07
这样，你用小锤在轴心前后都敲敲看，看看轴心会不会上下移位，不要用很大力，掂几下就行

当然，主轴的应用很有局限性，ER11的刀杆最粗就能夹7mm的刀具，我这个小床子也就加工一些铝合金算是硬活儿了，所以刚度够用。
至于为什么用无动力，
一是，电机功率小，60多W而已，低速力矩不够，1：2减速后，3000转，配合6mm刀，加工铝合金勉强够用
二是，电机转速高不成低不就，加速2:1后，也有12000转的转速，
三是，用皮带轮可以免去联轴器等零件，对电机的安装精度要求也降低了

作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-16 13:19
        我对轴向串动的问题是这样理解的，运动系统给主轴的力如果是五公斤的话，那么至少在三倍的这个力下主轴自身不会产生轴向串动，也就是在设计时要考虑主轴轴向施力15公斤下不能出现明显的位移，再加三倍，45公斤下就要考虑主轴适当产生一点位移比如0.1~0.5毫米来缓解冲击力，再加三倍135公斤下主轴不能崩溃，让他产生1毫米位移也可以，这些数据只是假设，要根据轴承极限受力和精度要求情况来设定
作者: ly800608    时间: 2013-7-16 13:25
阿拉汀神油 发表于 2013-7-16 13:19
我对轴向串动的问题是这样理解的，运动系统给主轴的力如果是五公斤的话，那么至少在三倍的这个力下 ...

这一点我是不能同意的，主轴在加工过程中，Z向是绝对不允许有这种位移的，否则加工精度如何保证，如果Z向向上有了位移，就是”让刀“了，认为预留这个让刀是错误的设计。宁可因为刀具不够强，或者主轴机架等不够强，被破坏，也不希望出现这种让刀。当然床子是有一定的许用条件的，不能小床上50mm的飞刀，然后一刀干掉2mm料，肯定损坏啊

作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-16 13:28
        实践出真知，这个主轴思路应该有值得借鉴的地方，但是还是要投入实际使用后再谈感受吧，我也不能断定这个方案不行，但肯定一点，在没有被实际验证之前不适合推广这个办法
作者: 股股阳光    时间: 2013-7-16 13:28
插入，看两大神在华山论剑
作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-16 13:32
ly800608 发表于 2013-7-16 13:25
这一点我是不能同意的，主轴在加工过程中，Z向是绝对不允许有这种位移的，否则加工精度如何保证，如果Z向 ...

        定压预紧是一种主轴/电机行业通行的预紧方式，超过这个定压产生位移是允许的，属于一种柔性预压，好处是不易损坏轴承和主轴其他配件，同时起到有效的减振作用，你的理解是错误的

作者: ly800608    时间: 2013-7-16 13:33
阿拉汀神油 发表于 2013-7-16 13:28
实践出真知，这个主轴思路应该有值得借鉴的地方，但是还是要投入实际使用后再谈感受吧，我也不能断 ...

支持严谨的态度，但很多时候先要有，然后才能提高。
就如最开始的蒸汽机，也许活塞和气缸间有0.2mm的间隙，但毕竟它动起来了，也能创造出价值，当时也不具备现在的缸内离子喷镀技术，可它适合当时的生产条件。

对于很多DIYer来说，动起来是第一目的，至于提高精度，是下一步的事情，从感性到理性需要一个过程。

没有那个业余DIYer有神油兄的那么系列化的测量仪器。

希望你能赞同这个观点


作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-16 13:37
ly800608 发表于 2013-7-16 13:33
支持严谨的态度，但很多时候先要有，然后才能提高。
就如最开始的蒸汽机，也许活塞和气缸间有0.2mm的间隙 ...

      我完全赞同你的说法，我也是从菜鸟慢慢过来的，一边折腾一边学习，走点弯路很正常，我只是想用我的现有知识让大家尽量少走弯路罢了，可以尝试，但不能把尝试的思路进行推广，推广的应该是成果，对不对
作者: ly800608    时间: 2013-7-16 13:39
这个主轴已经用到这个小机器上了，虽然制作简陋，噪音有点大，但效果还算满意。毕竟我没有用几百块的P4旋翼承，带轮车的精度也一般，PU带的接头处处理的也不可能完美，这些不确定因素都是震动的根源，现在整机有几个共振点（大约是7000，11500转时候），工作的时候我都是调整转速，尽量避开共振点使用的。

http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=811611


作者: 554888270    时间: 2013-7-16 13:43
路过
作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-16 13:46
ly800608 发表于 2013-7-16 13:39
这个主轴已经用到这个小机器上了，虽然制作简陋，噪音有点大，但效果还算满意。毕竟我没有用几百块的P4旋翼 ...

        这个机器做工很精致，花了很多时间，死了很多脑细胞，说实话让我做到这个精致程度我可能还做不出来，但是用专业的眼光来看还是需要进一步提高，比如防尘挡削这块就属于比较专业的考虑的，我设计的ER主轴芯，双向挡屑，既可以有限度的防止ER螺帽进水进碎屑，也可以挡住一部分进主轴的尘屑，你可以借鉴下

(, 下载次数: 77)


作者: ly800608    时间: 2013-7-16 13:58
阿拉汀神油 发表于 2013-7-16 13:46
这个机器做工很精致，花了很多时间，死了很多脑细胞，说实话让我做到这个精致程度我可能还做不出 ...

这个轴心，40块钱买不到吧，再加一个零还差不多，你让我怎么玩。
防尘挡屑我准备直接上一个百得的便携吸尘器，调低电压，对着刀尖吸，基本不会有飞屑了
作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-16 14:00
        这个主轴芯公差要求比较严格，锥度部分和轴承位公差等级IT4，其他未注明出公差要求IT7，出厂检验内锥跳动不大于0.003毫米，轴承位跳动不大于0.003毫米（0.5μ分度值扭簧表检测），实际收货时都要放松，不然没办法收货，一般不大于0.005我就勉强收下了，超过0.005才让厂家自行报废或整改
作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-16 14:04
ly800608 发表于 2013-7-16 13:58
这个轴心，40块钱买不到吧，再加一个零还差不多，你让我怎么玩。
防尘挡屑我准备直接上一个百得的便携吸 ...

        只是回应下你的主题，没别的意思，高精度不可能是低成本
作者: mach4    时间: 2013-7-16 14:05
升级专用
作者: ly800608    时间: 2013-7-16 14:11
阿拉汀神油 发表于 2013-7-16 14:04
只是回应下你的主题，没别的意思，高精度不可能是低成本

其实神油兄出现在我的贴子里，还和我讨论了这么久，已经是蓬荜生辉了，呵呵
作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-16 14:16
ly800608 发表于 2013-7-16 14:11
其实神油兄出现在我的贴子里，还和我讨论了这么久，已经是蓬荜生辉了，呵呵

        承让了，只是谈到了我的专业方向，谈其他的我可能还插不上嘴，谈主轴嘛，嘿嘿

作者: ren8wei    时间: 2013-7-16 16:51
支持自己动手的！
作者: zj77718    时间: 2013-7-16 18:29
学习收藏了
作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-16 18:33
       对于低精度要求，用一根电机专用的ER夹头就足够了，几十块钱一个，还不烦神，电机配上他就是一个价廉物美的玩具级电主轴，搞点塑料木料基本够用，搞有精度要求的软金属不行哦。铁就别想了，很快会挂掉，即使不挂掉，加工过程也是受罪过程


(, 下载次数: 69)

作者: $$$$$$$$    时间: 2013-7-16 19:12
这图画的，不往后面看，还真以为，轴心会往里面缩。。。


作者: $$$$$$$$    时间: 2013-7-16 19:17
好像还有个问题，虽然一般加工，Z向受力是竖直向上，但是也不排除把Z轴往下拉的情况吧，这个Z周往下并没有约束，那个弹簧貌似搞不住，
作者: lyw888    时间: 2013-7-16 19:45
拉倒吧，雕刻机哪那么金贵，又不是铣铁，一般雕木头塑料这种就足够了，不过pu带做传动的确不行，用联轴器或皮带轮吧
作者: duanyz    时间: 2013-7-16 19:57
夹头前面的内导套其实就是普通主轴的那个台阶的作用吧？使用弹簧就是不用前后螺母固定了，免去了加工螺纹的需要
作者: 闲云孤鹤    时间: 2013-7-16 20:44
免去了加工外套的麻烦，值得借鉴。。。。。
作者: ly800608    时间: 2013-7-16 20:54
duanyz 发表于 2013-7-16 19:57
夹头前面的内导套其实就是普通主轴的那个台阶的作用吧？使用弹簧就是不用前后螺母固定了，免去了加工螺纹的 ...

朋友说的对,就是这个想法
作者: cisforcer    时间: 2013-7-17 02:05
标题: RE: 低成本高精度无动力主轴的巧妙选材与制作
ly800608 发表于 2013-7-16 10:06
这个方法适合diy，因为加工非常简单，基本不用加工。
但不适合商用。因为利润率太低，呵呵，忙忙碌碌几天 ...

出贴了！造福没加工设备的同好了。谁家车床给兄弟我车两轮子吧。。。
作者: cisforcer    时间: 2013-7-17 02:11
标题: RE: 低成本高精度无动力主轴的巧妙选材与制作
阿拉汀神油 发表于 2013-7-16 18:33
对于低精度要求，用一根电机专用的ER夹头就足够了，几十块钱一个，还不烦神，电机配上他就是一个价廉 ...

同样的小电机，您说那种只能非金属的，如果换成无动力的话，电机还是那个电机，加工范围能提升一个档次么？从勉强干铝，到不勉强
作者: yangguofei    时间: 2013-7-17 06:06
很不错的设计！低成本，可以玩！
作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-17 07:05
cisforcer 发表于 2013-7-17 02:11
同样的小电机，您说那种只能非金属的，如果换成无动力的话，电机还是那个电机，加工范围能提升一个档次么 ...

        这个不好说的，通常主轴芯越粗（惯量大），轴承刚性越好，能承载更多的切削功率，这不是绝对的，只是相对的，大多数情况下是这样


        如何去看待切削功率，可以换个思路简单去看这个问题，假设机器本身刚性无穷大，刀具永不磨损，传动部分传动效率100%，把切削功率和材料去除率挂钩，这时电功率全部转化成切削功率，切削功率全部用材料去除率来表达


        下面还有个选择：最大材料去除率（粗加工），最优材料去除率（半精和精加工）


        最大材料去除时，低速大扭矩，主轴和机架运动系统受力最大，满负荷或超负荷运行，机器震动较大，工件加工质量不高，刀具损耗大，运动系统磨损大

        最优材料去除时半精状态下，属于经济航速，机器震动适中，工件质量尚可，刀具磨损正常，系统磨损中

        最优材料去除时精加工状态下，属于轻载高速，机器震动低，工件质量高，刀具磨损小，系统磨损小


       电主轴和无动力也没有绝对的划分，好的电主轴也可以低速大马力，次一点的无动力主轴切豆腐可能都切不好

作者: sd-song    时间: 2013-7-17 07:14
把链接也发了吧！一站到底。
作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-17 07:30
        主轴刚性好坏应该如何看待，除了检测静态精度之外，最简单的办法就是看主轴先起振还是机架先起振，主轴先于机架起振，主轴劣机架（以及运动系统）好，主轴后于机架起振，主轴优机架（以及运动系统）劣，中间还要考虑刀具的起振因素，这个不大好直接判断，要多试几个主轴才有数，用振动来判断机器的各部分刚性是最直观的，但也不能完全依照这个办法，因为可能有共振点或其他不可预测的干扰因素需要排除下

作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-17 07:49
        一般ER20这种级别的主轴的共振点都在1-200HZ以下，BT30的固有共振点在几十HZ级别，主轴越大自身固有的共振频率就越小，而且共振特性不明显，如果在几百HZ，几K，十几K不等的频率下出现共振都是不正常的，这是设计上的缺陷，主轴就是要尽量把

内部塞满，尽可能避免大量的规则形状空腔或其他规则形状的薄壁，薄片，薄条这些极易产生共振的形状物出现，我看过很多进口主轴里面都塞得满满的，国产的就不行，里面空荡荡的没什么内容就容易起振，起振还特别强烈




作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-17 07:57
        我设计的主轴也有一点空隙在里面，但是我都想办法把这些空隙尽可能填满，基本就一整体铁疙瘩，实在没刚性材料填充就用油脂填充，所以我做的主轴震动极低，绝对不可能出现先于机架振动的状况，除非机架真的刚性无穷大

作者: ly800608    时间: 2013-7-17 08:28
本帖最后由 ly800608 于 2013-7-17 08:52 编辑
阿拉汀神油 发表于 2013-7-17 07:57
我设计的主轴也有一点空隙在里面，但是我都想办法把这些空隙尽可能填满，基本就一整体铁疙瘩，实在 ...

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其实神油兄的指点是真的很有启发性，在我理解，动平衡做的好的主轴，共振的原因如下（纯粹个人理解，不是书本知识，难免有误）：
首先，共振的能量来源是震动源，动平衡好的主轴，共振源很可能的来源有，
1、轴承
由于滚动体与轴承内外圈不可能百分百完美配合，而且有预压的情况下必然有应力释放与压紧的过程，这个过程会产生震动，这个震动的频率以及强度与滚动体的数量、轴承的精度、主轴的转速有关，
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2、联轴器安装或电机与主轴芯动力耦合系统（例如皮带轮，齿带）
由于联轴器安装的精度或带轮，齿带的精度问题，会导致固定频率的振动，这个与零件精度，以及主轴转速有关。比如电机轴与主轴不在一条直线上（角度，或者偏距），齿带与带轮的啮合，带轮的偏心，皮带的节点等都会引起振动。
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3、主轴电机的电磁特性
由于无论是无刷主轴还是有刷主轴，都是有限磁极的，在磁极的转换过程中会有振动，无论是交流变频驱动，还是直流驱动都会有电流与磁场的交变，在磁场的变化过程正会产生振动，这个频率与主轴转速，磁极对数，驱动频率都有关系
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4、刀具切削产生的振动也有一定的固有频率，
因为刀具齿数是一定的，切削金属也不是线性连续的切削，所以也会产生振动，增加齿数（比如磨床相当于无限多个刀齿），合理的齿形与刃型，可以降低振动。

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5、其他原因（经验有限，还没想到，哈）

一旦以上的各类振动的频率与主轴本体，或者机架的固有频率重合，必然会产生共振。而且物体的共振频率不是唯一的，它是分为多阶的，一般用模态来评估，由于相对频率较低，一阶，二阶模态比较容易被激励，这时候物体振动最强。

解决振动的方法
1、增加整机及局部的刚度，提高固有频率（模态），这样共振频率被提升到很高的数值后，远超过主轴各类的共振频率，就不会共振了，所以大型机床的床身都非常笨重
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2、增加系统阻尼，振动的幅度由于受到阻尼作用会降低，如果振动源的能量不足以抵抗系统的阻尼，自然振动会被衰减，以至于无法起振（无线电里也有同样的问题），所以大型机床会选用灰口铸铁，因为这种铸铁的内部阻尼相对来说比较大。
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3、主轴及机架安置在适当的悬置系统上，比如橡胶，液压阻尼台等。所以大型机床对安置面的处理都非常重视，甚至都要建设特殊地基。小床子安置在橡胶片上也有类似效果。
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4、提高加工精度，采用高精度轴承，高精度电机，优化驱动系统的驱动电压及电流波形，优化电机的转子及定子的磁极排列（比如斜向的磁极，可以尽量平缓的完成相邻两极的交接），选用合理的转速，设置档位避开共振频率也是业余可以采用的方法。
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5、改变系统质心的位置，比如将Z轴高度设计在合理的位置，质心的变化也会改变系统的共振频率，避免在工作转速上共振。
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大概就这些了，这里面有一些是业余情况下很容易做到的，例如尽量选好刀，机床加垫脚垫片，选择合理的工作转速等。








作者: cisforcer    时间: 2013-7-17 10:00
阿拉汀神油 发表于 2013-7-17 07:05
这个不好说的，通常主轴芯越粗（惯量大），轴承刚性越好，能承载更多的切削功率，这不是绝对的， ...

感谢 神油大神的回复 我想寻找一个廉价的方案（资金不足），能够让我切割8mm厚的铝板， 期望效率要超过： F200 Z轴下刀量只有 0.1MM 。 对于无动力主轴这种工作方式（貌似很多人推崇）也不是了解的很清楚（不过了解到刚性这个指标，无动力头要比我的小电机E240+er11要好很多），想山寨楼主的无动力，看看

还有一个重要原因是，我做的机架刚性不足，因为是铝型材做的。 0 0！


作者: cisforcer    时间: 2013-7-17 10:11
阿拉汀神油 发表于 2013-7-17 07:30
主轴刚性好坏应该如何看待，除了检测静态精度之外，最简单的办法就是看主轴先起振还是机架先起振， ...

判断 是谁先振动，靠手摸吗？
作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-17 10:56
cisforcer 发表于 2013-7-17 10:00
感谢 神油大神的回复 我想寻找一个廉价的方案（资金不足），能够让我切割8mm厚的铝板， 期望效率要超过： ...

        楼主这个无动力因为是加工条件不允许所以是利用一些成品零件拼凑出来的，精度和刚性肯定不会理想，动手尝试下是完全可以的，可以充分理解主轴的概念，对无动力有切身的体会，期望值不能高，但是制作还是要严谨的，我建议把前面的轴承增加到两个或三个，这样和电机的轴承分布彻底区别开，一般电机只用两个轴承基本扛不住这些切削振动力的，振振就挂了
作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-17 11:01
cisforcer 发表于 2013-7-17 10:11
判断 是谁先振动，靠手摸吗？

      这个要根据经验来判定的，主轴起振频率高，振幅小，机架起振频率低，振幅大，经常玩机的人都有数，主轴起振不一定带动机架振动，机架起振一定会带着主轴一起振，很多情况下是同时振，频率还不一样
作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-17 11:03
        振动的问题很复杂，大多数DIY出来的机器都是乱振，什么地方都会引起振动，所以这个真的不好说，不加载空跑都在晃悠，就谈不上振动了，就是扯淡了
作者: cisforcer    时间: 2013-7-18 12:12
阿拉汀神油 发表于 2013-7-17 11:03
振动的问题很复杂，大多数DIY出来的机器都是乱振，什么地方都会引起振动，所以这个真的不好说，不加 ...

空跑震动 没有， 电机空转 跑 也不会震
作者: cisforcer    时间: 2013-7-18 12:14
阿拉汀神油 发表于 2013-7-17 10:56
楼主这个无动力因为是加工条件不允许所以是利用一些成品零件拼凑出来的，精度和刚性肯定不会理想 ...

学习了 头上多几个轴承 能让主轴 抗多点侧向的切削力的，能够理解
作者: ly800608    时间: 2013-7-18 16:23
cisforcer 发表于 2013-7-18 12:14
学习了 头上多几个轴承 能让主轴 抗多点侧向的切削力的，能够理解

角接触轴承背靠背安装的确是增加侧向刚度的办法，但不要忘记，背靠背安装的一对轴承室需要预压的，也就是说结构要变得复杂得多，
看看成品3轴承主轴就知道了，千万不要简单增加一个角接触轴承，没有意义，因为角接触轴承在没有预压的情况下，就没有精度，内圈都在乱晃

作者: wwym    时间: 2013-7-18 16:55
学习了  学习了
作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-18 18:18
        机械是一门博大精深的学问，不可以投机，不可以取巧，一份耕耘一分收获，人际上，生意上可以做点卑鄙下流的动作，干点投机取巧的事，机械上你想走捷径是不可能达到理想的境界，玩机械就是要下本钱，花功夫

作者: zxf    时间: 2013-7-18 19:17
学习了
作者: cisforcer    时间: 2013-7-18 22:24
本地市场也不见得买的到便宜，还要跑好几个店，大热天的，一件东西都没买到，难道真要为物流业做贡献了么。。。
作者: eachone    时间: 2013-7-19 14:58
多么期望楼主给开团方便大众，但是本坛的特点，有团必有血，教训啊，不知道咔嚓了多少了
作者: 阿拉汀神油    时间: 2013-7-19 17:29
        精密主轴是每个玩机械的人都有的梦，这个“精密”主轴目前还停留在做梦阶段，只能切切豆腐还切不齐，想要让他能实实在在长期从事较为精密的工作，还要做些实实在在的事，而不是拼凑
作者: 智能搜寻    时间: 2013-7-19 22:26
强大  需要技术和工具
作者: 踏平青山    时间: 2013-7-19 23:06
ly800608 发表于 2013-7-16 09:34
上传几张零件的照片，装好到铣床上的就不拆了。相信我说的已经够仔细了

看了又看，没看出是用什么材料，具体解释一下。

作者: jorho    时间: 2013-7-24 23:41
30长外22mm的导套是和外壳焊成一体了，对吧？
作者: 蒋琥    时间: 2013-7-25 07:26
ly800608 发表于 2013-7-16 09:14
最后，再说一下，受力。
其实加工的时候，主要是底下的轴承承受来自刀具Z向以及侧向的力，
顶上的轴承受力 ...

在某些铣削情况下，铣刀会受到向下的拉力，有时，这个拉力还挺大。不知道弹簧是否有足够的力抵抗？
作者: ly800608    时间: 2013-7-25 07:39
蒋琥 发表于 2013-7-25 07:26
在某些铣削情况下，铣刀会受到向下的拉力，有时，这个拉力还挺大。不知道弹簧是否有足够的力抵抗？

的确有这种情况，例如铣燕尾槽，侧面开槽等，但小铣床应该不会有这类工况，说到底，这个主轴方案的加工范围的确存在一定的局限性，具体是否应用与自己的diy，看各自的需求吧

作者: 老油条    时间: 2013-7-25 16:37
好方法有时间玩玩
作者: hemain    时间: 2013-7-25 17:34
"单端轴承浮动的"这个是该轴的关键技术。好久之前就想制作一下，就是因为没有好方法克服这个问题，今天看了这大大的文章！有收获！呵呵

作者: drawerworm    时间: 2013-7-27 22:13
似懂非懂中
作者: 猎鸳鸯    时间: 2013-7-29 00:08
占位学习中，但还是看不明白结构
作者: 潘多拉之神    时间: 2013-8-3 08:31
不错的想法
作者: zhbsmart    时间: 2013-10-7 22:40
强帖，留个记号，以后D主轴时再来好好研究
作者: 呱呱的等待    时间: 2013-10-12 13:11
直接买个电机连接的ER11的接杆 效果怎么样啊？

作者: 青菜lj    时间: 2013-10-12 13:29
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
作者: onion999    时间: 2013-11-15 23:12
我感觉你这台机器太牛逼，太帅了，能不能给我也来一个啊，一定要加我的Q啊，625538695，具体事情好商量

作者: dzs998    时间: 2013-12-25 18:08
请问楼主导套哪里有买，谢谢！

作者: 158478419    时间: 2014-3-12 21:56
我觉得应该在夹头那面加一个双列滚柱轴承   稳定性提升一个层次
作者: fnwlq    时间: 2014-3-12 23:49
为啥这老些被禁言的啊，啥原因啊，楼主为啥把外套做成2段啊，一段不好吗
作者: nige62    时间: 2014-3-13 01:26



这种主轴能不能帮忙做一个，先谢了！！
等回复哦  


作者: ly800608    时间: 2014-3-13 07:43
dzs998 发表于 2013-12-25 18:08
请问楼主导套哪里有买，谢谢！

那种客户到客户的网站就有，比如Tbao





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