第3章數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)

第三章數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)天津工程師范學(xué)院1/13/20231第三章數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)3.1概述3.2主軸部件3.3主軸準(zhǔn)停3.4高速電主軸3.5主傳動部件的結(jié)構(gòu)與調(diào)整3.6主傳動系統(tǒng)常見故障及排除方法1/13/20232一、對主傳動系統(tǒng)的要求(1)調(diào)速范圍。(2)熱變形。(3)主軸的旋轉(zhuǎn)精度和運動精度。(4)主軸的靜剛度和抗振性。(5)主軸組件的耐磨性。3.1概述1/13/20233二、主軸變速方式

1．無級變速數(shù)控機床一般采用直流或交流主軸伺服電動機實現(xiàn)主軸無級變速。

圖3-1主軸功率轉(zhuǎn)矩特性2．分段無級變速(1)帶有變速齒輪的主傳動(見圖3-2a)。(2)通過帶傳動的主傳動(見圖3-2b)。(3)用兩個電動機分別驅(qū)動主軸(見圖3-2c)。43．液壓撥叉變速機構(gòu)

帶有齒輪傳動的主傳動系統(tǒng)中，齒輪的換擋主要靠液壓撥叉來完成。圖3-3是三位液壓撥叉的原理圖。圖3-3三位液壓撥叉工作原理圖1、5－液壓缸；2－活塞桿；3－撥叉；4－套筒。54．電磁離合器變速電磁離合器是應(yīng)用電磁效應(yīng)接通或切斷運動的元件，由于它便于實現(xiàn)自動操作，并有現(xiàn)成的系列產(chǎn)品可供選用，因而它已成為自動裝置中常用的操縱元件。

圖3-4THK6380型自動換刀數(shù)控銑鏜床的主傳動系統(tǒng)64．電磁離合器變速圖3-5是數(shù)控銑鏜床主軸箱中使用的無滑環(huán)摩擦片式電磁離合器。圖3-6為嚙合式電磁離合器，它是在摩擦面上做了一定齒形，來提高傳遞的扭力。75．內(nèi)裝電動機主軸變速這種主傳動是電動機直接帶動主軸旋轉(zhuǎn)（如圖3-2d所示），大大簡化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出轉(zhuǎn)矩小，電動機發(fā)熱對主軸的精度影響較大。圖3-7內(nèi)裝電動機主軸83.2主軸部件

一、主軸端部的結(jié)構(gòu)形狀主軸端部用于安裝刀具或夾持工件的夾具，在設(shè)計要求上，應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、安裝可靠、聯(lián)接牢固、裝卸方便，并能傳遞足夠的轉(zhuǎn)矩。主軸端部的結(jié)構(gòu)形狀都已標(biāo)準(zhǔn)化，如圖3-8所示為普通機床和數(shù)控機床所通用的幾種結(jié)構(gòu)形式。

9二、主軸部件的支承1．主軸部件常用滾動軸承的類型(圖3-9)2．滾動軸承的精度主軸部件所用滾動軸承的精度有高級E、精密級D、特精級C和超精級B。前支承的精度一般比后支承的精度高一級，也可以用相同的精度等級。普通精度的機床通常前支承取C、D級，后支承用D、E級。特高精度的機床前后支承均用B級精度。

3．主軸滾動軸承的配置(圖3-10)10二、主軸部件的支承4．主軸滾動軸承的預(yù)緊(1)軸承內(nèi)圈移動（圖3-11）。(2)修磨座圈或隔套（圖3-12，3-13）。11三、主軸的材料和熱處理四、主軸的潤滑與冷卻五、數(shù)控車床的主軸部件1．主軸的支承與潤滑，圖3-14主軸組件2．卡盤圖3-15液壓驅(qū)動自定心夾盤3．主軸編碼器六、自動換刀數(shù)控機床的主軸部件1．主軸箱圖3-19數(shù)控落地銑鏜床的矩形滑枕圖3-20棱形滑枕12六、自動換刀數(shù)控機床的主軸部件2．主軸箱的結(jié)構(gòu)TH6350加工中心的主軸箱如圖3-21所示。為了增加轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)距，主傳動采用齒輪變速傳動方式。3．主軸部件結(jié)構(gòu)圖3-22為THK6380加工中心主軸部件結(jié)構(gòu)圖。(1)刀具自動夾緊裝置圖3-23拉緊結(jié)構(gòu)；(2)清潔裝置(3)卸荷裝置圖3-24卸荷裝置；(4)主軸準(zhǔn)停裝置圖3-25是V形槽輪定位盤主軸準(zhǔn)停機構(gòu)原理圖133.3主軸準(zhǔn)停

一、概述主軸準(zhǔn)停功能又稱主軸定位功能(SpindleSpecifiedPositionStop)，即當(dāng)主軸停止時，控制其停于固定的位置，這是自動換刀所必須的功能。主軸準(zhǔn)?？煞譃闄C械準(zhǔn)停與電氣準(zhǔn)停二、機械準(zhǔn)停圖3-29為典型的端面螺旋凸輪準(zhǔn)停裝置。143.3主軸準(zhǔn)停三、電氣準(zhǔn)?？刂?．磁傳感器主軸準(zhǔn)停

圖3-30磁傳感器準(zhǔn)?？刂葡到y(tǒng)構(gòu)成

圖3-32磁傳感器準(zhǔn)停時序圖2．編碼器型主軸準(zhǔn)停

圖3-33編碼器型主軸準(zhǔn)停結(jié)構(gòu)

圖3-34編碼器準(zhǔn)?？刂茣r序3．?dāng)?shù)控系統(tǒng)控制準(zhǔn)停153.4高速電主軸

一、高速電主軸的結(jié)構(gòu)高速主軸在結(jié)構(gòu)上幾乎全部是交流伺服電動機直接驅(qū)動的集成化結(jié)構(gòu)，取消齒輪變速機構(gòu)，并配備有強力的冷卻和潤滑設(shè)計。集成主軸有兩種構(gòu)成方式：一種是通過聯(lián)軸器把電動機與主軸直接聯(lián)接，另一種則是把電動機轉(zhuǎn)子與主軸做成一體，即將無殼電動機的空心轉(zhuǎn)子用壓配合的形式直接裝在機床主軸上，帶有冷卻套的定子則安裝在主軸單元的殼體中，形成內(nèi)裝式電動機主軸。圖3-36高速電主軸的組成。16二、冷卻潤滑技術(shù)

(1)油氣潤滑方式圖3-37油氣潤滑原理圖。(2)噴注潤滑方式圖3-38噴注潤滑系統(tǒng)。(3)突入滾道式潤滑方式圖3-39突入滾道潤滑用特種軸承。(4)電動機內(nèi)裝式主軸圖3-40電動機內(nèi)裝式主軸。17三、高速精密軸承

高速主軸支承用的高速軸承有接觸式軸承和非接觸式軸承兩大類。接觸式軸承由于存在金屬摩擦，因此摩擦因數(shù)大，允許最高轉(zhuǎn)速低。保持接觸式軸承長期高速運轉(zhuǎn)的技術(shù)措施是預(yù)加載荷的自動補償和良好潤滑。實施預(yù)加載荷自動補償?shù)姆椒ㄖ皇遣捎靡簤貉a償系統(tǒng)。目前用于支承高速主軸的非接觸軸承有空氣軸承、液體動、靜壓軸承和磁懸浮軸承。18四、電主軸的動平衡五、刀具的夾緊六、軸上零件的聯(lián)接193.5主傳動部件的結(jié)構(gòu)與調(diào)整一、數(shù)控車床主軸部件的結(jié)構(gòu)與調(diào)整圖3-41是CK7815型數(shù)控車床主軸部件結(jié)構(gòu)圖拆卸及調(diào)整過程拆卸與調(diào)整過程需要注意的事項20TIANJIN中德培訓(xùn)中心圖3-41CK7815型數(shù)控車床主軸部件結(jié)構(gòu)圖21TIANJIN中德培訓(xùn)中心1.切斷機床動力電源,拆下圖中未標(biāo)出的關(guān)聯(lián)部件

2.拆下電機傳動帶、帶輪及鍵

3.拆下主軸脈沖編碼器

4.拆下同步帶輪

5.拆下主軸后支承處軸向定位螺釘

6.拆下主軸前支承套螺釘

7.拆下主軸部件

8.拆下圓柱棍子軸承、定位盤及油封

9.拆下螺母

10.拆下主軸及前端蓋

11.拆下角接觸軸承和前支撐

CK7815型數(shù)控車床主軸部件拆卸及調(diào)整過程22注意事項

1.主軸為精密部件，選擇好拆卸環(huán)境，輕拿輕放。2.拆卸過程要注意拆卸順序和使用適當(dāng)?shù)墓ぞ摺?.軸承的拆卸要注意使用適當(dāng)?shù)墓ぞ撸谡_的部位加力。4.角接觸軸承要注意大口的開口方向，恢復(fù)時保持一致。5.裝配時，調(diào)整圓柱棍子軸承的間隙。23NT-J320A型數(shù)控銑床

主軸部件結(jié)構(gòu)圖24NT-J320A型數(shù)控銑床

主軸部件結(jié)構(gòu)圖拆卸工藝2.拆下主軸電機花鍵套1.切斷機床動力電源,拆下圖中未標(biāo)出的關(guān)聯(lián)部件.拆下主軸電機等線路、拆下電機法蘭盤3.拆下罩殼、拆下絲杠螺釘4.拆下螺母支撐和主軸套筒的連接螺釘5.拆下同步帶、定位銷6.拆下主軸部件7.拆下主軸前端法蘭和油封8.拆下主軸套筒9.拆下圓螺母10.拆下前后軸承和軸承隔套11.拆下快換夾頭25NJ-320主軸調(diào)整注意事項注意事項主軸為精密部件，選擇好拆卸環(huán)境，輕拿輕放拆卸過程要注意拆卸順序和使用適當(dāng)?shù)墓ぞ?。軸承的拆卸要注意使用適當(dāng)?shù)墓ぞ?，在正確的部位加力。角接觸軸承要注意大口的開口方向，恢復(fù)時保持一致。調(diào)整好預(yù)緊螺母，保證主軸精度26THK6380加工中心主軸部件結(jié)構(gòu)圖主軸部件的結(jié)構(gòu)：1刀具自動夾緊裝置2清潔裝置，換刀時通入壓縮空氣，吹掉鐵屑3主軸準(zhǔn)停裝置，完成換刀的前提動作27THK6380加工中心主軸部件結(jié)構(gòu)圖拆卸工藝1.切斷機床動力電源，拆下主軸前端蓋、拆下主軸后端防護罩，拆下與主軸相連的氣管油管2.拆下液壓缸，及相連的油管3.拆下套筒、墊圈、碟簧4.拆下聯(lián)接座螺釘及聯(lián)接座5.抽出主軸右端的軸向定位套6.拆下主軸箱蓋及凸輪兩邊的螺母7.將主軸向左移出8.拆卸凸輪，抽出主軸9.拆卸前支撐主件10.分解主軸刀具自動夾緊裝置28THK6380主軸調(diào)整注意事項1.主軸為精密部件，選擇好拆卸環(huán)境，輕拿輕放2.拆卸過程要注意拆卸順序和使用適當(dāng)?shù)墓ぞ摺?.軸承的拆卸要注意使用適當(dāng)?shù)墓ぞ?，在正確的部位加力。4.角接觸軸承要注意大口的開口方向，恢復(fù)時保持一致。5.裝配前，對各部件進行仔細清洗、拆卸時注意實測碟簧的長度，裝配時注意保持一致6.調(diào)整好預(yù)緊螺母，保證主軸精度293.6主傳動系統(tǒng)常見故障及排除方法見書P83-8430二、主傳動系統(tǒng)故障及排除方法實例例1．主軸定位不準(zhǔn)確的故障維修例2．主軸出現(xiàn)噪聲的故障維修例3．變檔滑移齒輪引起主軸停轉(zhuǎn)的故障維修例4．電主軸高速旋轉(zhuǎn)發(fā)熱的故障維修31圖3-1主軸功率轉(zhuǎn)矩特性32圖3-2數(shù)控機床主傳動的四種配置方式（a)齒輪變速；（b)帶傳動；（c)兩個電動機分別驅(qū)動；（d)內(nèi)裝電動機主軸傳動結(jié)構(gòu)。33圖3-5無集電環(huán)摩擦片式電磁離合器圖3-6嚙合式電磁離合器34圖3-8主軸端部的結(jié)構(gòu)形式35圖3-9主軸常用的滾動軸承36圖3-10數(shù)控機床主軸軸承配置形式37圖3-11軸承內(nèi)圈移動38圖3-12修磨座圈3-13隔套的應(yīng)用39圖3-14主軸組件40圖3-15液壓驅(qū)動動力自定心夾盤1－驅(qū)動爪；2－卡爪；3－卡盤；4－活塞桿；5－液壓缸；6、7－行程開關(guān)。41圖3-19數(shù)控落地銑鏜床的矩形滑枕圖3-20棱形滑枕（a)滑枕外形；（b）滑枕截面。42圖3-21TH6350主軸箱結(jié)構(gòu)圖43圖3-22TH6380加工中心主軸部件結(jié)構(gòu)圖1-刀夾；2-彈簧夾頭；3-套筒；4-鋼球；5-定位螺釘；6-定位小軸；7-定位套筒；8-鎖緊件；9-拉桿；10-拉套；11-主軸；12-齒輪；13-圓螺母；14-主軸箱；15-連接座；16-連接彈簧；17-螺釘；18、10-碟形彈簧；19-液壓缸支座；21-套筒；22-墊圈；23-活塞；24、25-繼電器；26-壓縮空氣管接頭；27、28-凸輪；29-定位塊。44圖3-23拉緊結(jié)構(gòu)45圖3-24卸荷裝置1-螺母；2-箱體；3-連接座；4-彈簧；5-液壓缸體；6-液壓缸；7-活塞桿；8-拉桿；9-套環(huán)；10-墊圈。46圖3-25V形槽輪定位盤主軸準(zhǔn)停機構(gòu)47圖3-29凸輪準(zhǔn)停裝置1-主軸；2-定位滾子；3-凸輪；4-活塞桿；5-液壓缸。

3-28主軸準(zhǔn)?？刂茍D

48圖3-30磁傳感器準(zhǔn)停控制系統(tǒng)構(gòu)成

49圖3-32磁傳