Selon la définition du GB/T 12204-2010, le boîtier de broche est un composant en forme de boîte qui abrite la broche. Le boîtier de broche est un élément important de la machine-outil. Il est utilisé pour agencer la broche de travail de la machine-outil, ses pièces de transmission et les mécanismes supplémentaires correspondants. La boîte de broche est un composant de transmission complexe, comprenant l'ensemble de broche, le mécanisme d'inversion, le mécanisme de transmission, le dispositif de freinage, le mécanisme de commande et le dispositif de lubrification. Sa fonction principale est de soutenir la broche et de la faire tourner pour réaliser les fonctions de démarrage, de freinage, de changement de vitesse et d'inversion de la broche.
(Cet article est sélectionné dans le chapitre 2, section 3 du "Guide de sélection du centre d'usinage" La boîte à broches du centre d'usinage)
Le composant broche du centre d'usinage est composé de composants de puissance de broche, de transmission et de broche. C'est l'un des composants d'exécution importants du mouvement de formage du centre d'usinage. Par conséquent, le composant de broche du centre d'usinage doit avoir une précision de fonctionnement élevée, une conservation de la précision à long terme et un fonctionnement à long terme. stabilité de précision.
Les centres d'usinage sont généralement utilisés comme machines-outils de précision, et la précision de fonctionnement des composants de la broche détermine la précision d'usinage de la machine-outil. Il existe généralement deux méthodes pour évaluer la précision de fonctionnement des machines-outils : l’inspection statique et l’inspection dynamique. L'inspection statique fait référence au test du faux-rond de chaque surface de positionnement et de la surface de travail du composant de la broche lorsque la broche tourne à basse vitesse ou manuellement. L'inspection dynamique nécessite l'utilisation de certains instruments pour tester la précision de rotation de la broche à l'aide de méthodes de détection sans contact à la vitesse nominale de la broche de la machine-outil. Étant donné que les centres d'usinage ont généralement des fonctions de changement d'outil automatique et que les outils sont serrés par un mécanisme de tension installé à l'intérieur de la broche du centre d'usinage via un porte-outil spécial, la précision de rotation de la broche doit prendre en compte l'erreur causée par l'erreur d'usinage du surface de positionnement du porte-outil.
1. Exigences auxquelles le système de transport principal doit satisfaire
Le centre d'usinage est une machine-outil CNC dotée d'une forte polyvalence, d'une large gamme d'applications et d'une efficacité de traitement élevée. Par conséquent, son système de transmission principal doit répondre à quatre exigences : premièrement, il dispose d’une large plage de vitesses ; Deuxièmement, il a non seulement une puissance et un couple suffisants, mais peut également répondre aux exigences de maintien d'une puissance constante dans des conditions de vitesse élevée (au-dessus de la vitesse calculée) et de maintien d'un couple constant dans des conditions de basse vitesse (en dessous de la vitesse calculée) ; troisièmement, les composants de la boîte de broche doivent avoir une résistance, une rigidité et une résistance aux vibrations suffisantes ; quatrièmement, fonctionnement fluide et faible bruit.
2. Structure typique du boîtier de broche et de la broche électrique
1. Structure typique de la boîte à broches
(1) Boîte de broche d'entraînement par courroie poly-V à un étage. La puissance du moteur principal de la boîte de broche est inférieure à 7,5 kW. La forme de transmission par courroie poly-V (courroie trapézoïdale composite) du premier étage est souvent utilisée. Le moteur principal passe par une paire de poulies à courroie poly-V et une courroie poly-V. La courroie est reliée à l'arbre principal et une méthode de transmission par réduction de vitesse est utilisée pour augmenter le couple.
(2)) La boîte de broche de transmission à engrenages utilise généralement un groupe d'expansion de premier étage pour augmenter la plage de vitesse et améliorer le couple à basse vitesse. Puisqu’il n’y a que deux vitesses, haute et basse, le mécanisme de transmission est relativement simple.
(3) Boîtier de broche à couplage direct Le boîtier de broche à couplage direct fait référence à un boîtier de broche dans lequel le moteur de broche et la broche sont directement connectés. Il existe deux méthodes de connexion directe pour les boîtiers de broche à couplage direct : l'une consiste à connecter le moteur principal à la broche via un accouplement ; l'autre est que le moteur principal est transformé en boîte de broche, le rotor est conçu comme une broche et le stator est installé dans la boîte de broche à l'intérieur.
2. Broche électrique
La broche de la machine-outil fait référence à l'axe de la machine-outil qui entraîne la rotation de la pièce ou de l'outil. Il se compose généralement d'une broche, de roulements et de pièces de transmission (engrenages ou poulies). Avec le développement et l'amélioration rapides de la technologie de transmission électrique, la structure mécanique du système de transmission principal des machines-outils CNC à grande vitesse a été considérablement simplifiée et la transmission par poulie et la transmission par engrenages ont été éliminées. La broche de la machine-outil est directement entraînée par un moteur intégré. Cette structure de transmission dans laquelle le moteur de broche et la broche de la machine-outil sont « combinés en un seul » est appelée « broche électrique ». Cela rend les composants de la broche indépendants du système de transmission et de la structure globale de la machine-outil.
La broche électrique présente non seulement les avantages d'une structure compacte, d'un poids léger, d'une faible inertie, d'un faible bruit et d'une réponse rapide, mais présente également une vitesse de rotation élevée et une puissance élevée, ce qui peut simplifier la conception des machines-outils et faciliter le positionnement de la broche. C'est une structure idéale dans les unités de broche à grande vitesse. Le roulement de broche électrique adopte une technologie de roulement à grande vitesse, est résistant à l'usure et à la chaleur, et a une durée de vie plusieurs fois supérieure à celle des roulements traditionnels. La figure 2-26 montre la broche électrique réelle.
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Figure 2-26 Broche électrique réelle
Le tableau 2-2 montre les paramètres de la broche électrique d'une certaine marque de centre d'usinage. Comme le montre le tableau, en fonction des matériaux et des processus de traitement, le même modèle de centre d'usinage peut utiliser des broches électriques avec des vitesses et des couples différents. L'émergence de centres d'usinage bibroches voire multi-axes a encore amélioré l'efficacité de traitement des centres d'usinage.
Tableau 2-2 Paramètres de broche électrique d'une certaine marque de centre d'usinage
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Les broches motorisées nécessitent souvent différents supports pour fonctionner. Par exemple, de l'air comprimé doit être introduit pour assurer l'étanchéité à l'air de la broche, de l'eau de refroidissement doit être introduite pour refroidir l'intérieur de la broche et de l'huile hydraulique doit être introduite pour obtenir le serrage du porte-outil. Par conséquent, le composant clé du joint rotatif doit faire passer le fluide à l’extrémité arrière de la broche rotative. La figure 2-27 montre le joint rotatif réel.
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Figure 2-27 Joint tournant réel
Le principe du joint tournant est illustré sur la figure 2-28. Le fluide passe par les canalisations fixes P1 et P2 jusqu'au composant 2 du joint tournant. Le composant 2 reste fixe et le composant 1 peut tourner avec l'arbre principal. Les deux composants 1 et 2 peuvent être réalisés. Le passage du milieu peut assurer une bonne étanchéité. Ce type de joint rotatif est largement utilisé dans différents types de broches. Il convient de noter qu'en raison du faux-rond à l'extrémité arrière de la broche, cette pièce sera endommagée après une période d'utilisation. Si la broche elle-même présente un faux-rond important, cela accélérera les dommages au joint tournant.
