淺談主軸箱重力平衡方式
在機床的使用過程中，主軸箱需在垂直方向上運動，重力作用下，向下運動時的驅(qū)動力與重力方向相同，向上運動時驅(qū)動力與重力方向相反。這樣下運動狀況下，如不采取措施平衡重力，機床傳動部件將一直負擔著主軸箱的重量，將增大導致運動部件的負載造成單面磨損，加劇電機和絲桿的發(fā)熱，降低其使用壽命，且會影響機床的加工精度。
實際應(yīng)用中，機床上常見的主軸箱重力平衡方式有：重錘配重平衡、氮氣平衡缸平衡、液壓平衡、制動器鎖緊。
1、 重錘配重平衡
重錘平衡的原理較為簡單，只需按主軸箱部分的重量配以同等重量的重錘即可。重錘的傳動部件，一般采用鏈條鏈輪傳動，立式加工中心多采用此種方式。也可選用鋼絲繩傳動，但需要注意傳動輪的直徑需盡量大些，避免在鋼絲繩傳動輪所允許的最小曲率半徑選用傳動輪，否則易造成鋼絲繩疲勞破壞。
這種形式結(jié)構(gòu)簡單，故障率低，不需要經(jīng)常性的維修，可適用于惡劣環(huán)境下缺少維護的場景。但速度和加速度較大時重錘的部分重量失重，平衡主軸單元的重量的效果降低，應(yīng)答特性差，使得機床的速度和加速度受限，不適合高速切削的場景。另一方面重錘占用空間較大，會增加機床的總體重量。
2、 氮氣平衡缸平衡
氮氣平衡缸平衡是利用蓄能器的原理，是當主軸上升時，蓄能器中的液壓油進入平衡油缸后，平衡缸體上部的壓縮空氣排出，這時氮氣氣膨脹，將油液壓入平衡缸，產(chǎn)生一個向上的壓力平衡主軸箱自重；當主軸箱下降時，經(jīng)由蓄能器分流，進入主軸箱兩側(cè)平衡油缸，以此平衡主箱自重的影響。臥加多采用此種方式來平衡主軸箱重力。這種形式成本低，維修方便，安裝簡單。且無需動力系統(tǒng)，節(jié)省能源?？蛇m應(yīng)高速時需要快速平衡主軸箱提升和下降的場景。可以在加工過程中使精度和表面粗糙度大幅提升。
3、液壓平衡
液壓平衡式將油缸固定在連接到機床立柱上，再將活塞桿的一端連接到主軸箱上，通過壓力油使活塞桿產(chǎn)生一個豎直向上的拉力，從而平衡主軸箱的重力。油缸平衡的結(jié)構(gòu)形式較多，按照布置形式分為雙油缸對稱布置、單油缸布置，按照壓力控制方式分為蓄能器平衡和泵閥平衡，組合起來便有4種形式。
使用液壓平衡時，需要油壓單元和配管，也必須處理油壓回路的油溫上升。應(yīng)答特性也差。而且必須配液壓站，立加為了節(jié)省成本一般是不配液壓站的，故油缸配重不用在立加上，多用于大型龍門加工中心。
4、制動器鎖緊平衡
制動器鎖緊平衡是利用摩擦力平衡主軸箱重力，主軸箱運動時制動器處于松開的狀態(tài)，不起平衡作用，停止狀態(tài)時，制動器的摩擦力才與主軸箱的重力形成平衡關(guān)系。一般制動器油兩種形式，一種是盤式制動器，安裝于伺服電機軸上，來產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。一種是直線式制動器，與導軌同向安裝，向主軸箱施加一個與重力方向相反的摩擦力。適用于主軸箱重力對驅(qū)動控制系統(tǒng)的性能影響不大的場景。
