主轴准停装置的设计与优化

主轴的准停是指数控机床的主轴每次能准确停止在一个固定的位置上。在数控加工中心上进行自动换刀时，需要让主轴停止转动，并且准确地停在一个固定的位置上，以便换刀。在自动换刀的数控加工中心上，切削扭矩通常是通过刀杆的端面键来传递的，这就要求主轴具有准确定位于圆周上特定角度的功能。此外，在进行反镗、反倒角等加工时，要求主轴实现准停，使刀尖停在一个固定的方位上。为此，加工中心的主轴必须具有准停装置。

目前，准停装置主要有机械式和电气式两种。图7-10所示为一种利用V形槽轮定位盘的机械式准停装置。在主轴上固定一个V形槽定位盘3，使V形槽与主轴上的端面键保持一定的相对位置关系。其工作原理如下：准停前主轴必须处于停止状态，当接收到主轴的准停指令后，主轴电动机以低速转动，主轴箱内齿轮换挡使主轴以低速旋转，时间继电器开始动作，并延时4～6 s，保证主轴转稳后接通无触点开关1的电源，当主轴转到图示位置，即V形槽轮定位盘3上的感应块2与无触点开关1相接触后发出信号，使主轴电动机停转；另一延时继电器延时0.2～0.4 s后，压力油进入定位液压缸右腔，使定向活塞向左移动，当定向活塞上的定向滚轮5顶入定位盘的V形槽内时，行程开关LS2发出信号，主轴准停完成；重新启动主轴时，需先让压力油进入液压缸左腔，使活塞杆向右移，当活塞杆向右移到位时，行程开关LS1发出一个信号，表明定向滚轮5已退出凸轮定位盘的凹槽，此时主轴可以启动工作。

图7-10 V形槽轮定位盘准停装置

1—无触点开关；2—感应块；3—V形槽轮定位盘；4—定位液压缸；5—定向滚轮；6—定向活塞(www.xing528.com)

图7-11 电气式主轴准停装置
1—主轴；2—同步齿形带；3—主轴电动机；4—永久磁铁；5—磁传感器

机械准停装置比较准确可靠，但结构较复杂。现代的数控机床一般都采用电气式主轴准停装置，只要数控系统发出指令信号，主轴就可以准确地定向。图7-11所示为一种用磁传感器检测定向的电气式主轴准停装置。

在主轴上安装有一个永久磁铁4与主轴一起旋转，在距离永久磁铁4旋转轨迹1～2 mm处，固定有一个磁传感器5，当机床主轴需要停转换刀时，数控装置发出主轴停转的指令，主轴电动机3立即降速，使主轴以很低的转速回转，当永久磁铁4对准磁传感器5时，磁传感器发出准停信号，此信号经放大后，由定向电路使电动机准确地停止在规定的周向位置上。这种准停装置机械结构简单，永久磁铁4与磁传感器5之间没有接触摩擦，准停的定位精度可达±1°，能满足一般换刀要求，而且定向时间短，可靠性较高。