任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)講解

數(shù)控機(jī)床機(jī)械系統(tǒng)裝調(diào)與精度檢驗(yàn)導(dǎo)入：數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)為數(shù)控機(jī)床重要的組成部分，擔(dān)負(fù)著驅(qū)動主軸運(yùn)轉(zhuǎn)，形成工件形狀和實(shí)現(xiàn)加工精度的重要作用。為了適應(yīng)不同材料零件的加工，要求主軸具有高的回轉(zhuǎn)精度、高的動靜剛度、高抗震性和高的熱穩(wěn)定性。本次課程主要介紹主軸的機(jī)械組成，主傳動系統(tǒng)的調(diào)速方式，講解主軸支撐軸承的選擇和組合，主軸軸承對的密封形式，主軸支撐裝成的安裝與調(diào)試方法，最后分析主軸在使用過程中的維護(hù)方法。總結(jié)：通過本車課程的學(xué)習(xí)，基本了解了主傳動系統(tǒng)組成、變速方式，清楚主軸支撐軸承的基本組合方式，以及每一種組合適應(yīng)的場合，同時了解了主軸常見的密封形式，最后介紹了主軸維護(hù)的有關(guān)內(nèi)容，為主軸的拆卸、裝配和維修奠定了理論基礎(chǔ)。模塊二

數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)裝調(diào)與維修任務(wù)一

數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)主要包括主軸箱、主軸頭、主軸本體、軸承等，是機(jī)床的關(guān)鍵部件，其作用如表2-1所示。1.調(diào)整范圍大，低速大轉(zhuǎn)矩功能，有較高的速度，能超高速切削；2.低溫升、小的熱變形；3.有高的旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)動精度；4.高剛度和抗振性；5.主軸組件必須有足夠的耐磨性。傳動系統(tǒng)應(yīng)滿足下述幾個方面的要求:數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)組成：任務(wù)目標(biāo)掌握主軸變速的方式1掌握主軸的支承2掌握主軸的密封3掌握主軸支承的調(diào)整與裝配方法4掌握主軸的維護(hù)方法5掌握主軸支承故障的診斷與維修方法6l.無級變速數(shù)控機(jī)床一般采用直流或交流主軸伺服電動機(jī)實(shí)現(xiàn)主軸無級變速。無級變速一、主軸變速方式2.分段無級變速有的數(shù)控機(jī)床在交流或直流電動機(jī)無級變速的基礎(chǔ)上配以齒輪變速等變速機(jī)構(gòu)，使之成為分段無級變速。(1)帶有變速齒輪的主傳動(圖2—4a)變速齒輪的主傳動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(2)通過帶傳動的主傳動主要用在轉(zhuǎn)速較高、變速范圍不大的機(jī)床。適用于高速、低轉(zhuǎn)矩特性的主軸。常用的是同步齒形帶。帶傳動的主傳動帶傳動是傳統(tǒng)的傳動方式，常見的有V形帶，平帶，多聯(lián)V形帶，多楔帶和齒形帶。1)多聯(lián)V形帶多聯(lián)V形帶又稱復(fù)合V形帶，有雙聯(lián)和三聯(lián)兩種，每種都有3種不同的截面，橫斷面呈楔形，楔角為40°。多聯(lián)V形帶多聯(lián)V形帶2)多楔帶多楔帶綜合了V形帶和平皮帶的優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)轉(zhuǎn)時振動小，發(fā)熱少，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，重量輕。在40m／s的線速度下來使用。也不會產(chǎn)生打滑，傳動功率比V形帶大20%～30%。多楔帶的結(jié)構(gòu)多楔帶型號選擇圖多楔帶有H型、J型、K型、L型、M型等型號，常用的多楔帶J形齒距為2.4mm，L形齒距為4.8mm，M形齒距為9.5mm三種規(guī)格3)齒形帶齒形帶又稱為同步齒形帶，根據(jù)齒形不同又分為梯形同步齒帶和圓弧齒同步帶。

同步齒形帶梯形齒圓弧齒實(shí)物圖結(jié)構(gòu)圖

1.帶輪由密度小的材料制成。帶輪所允許的最小直徑，根據(jù)有效齒數(shù)及平帶包角，由齒形帶廠確定。

2.在驅(qū)動軸上的帶輪應(yīng)直接安裝在電動機(jī)軸上。

3.同步齒形帶必須預(yù)加載。預(yù)加載的方法可以是電動機(jī)的徑向位移或是安裝張力輪。

4.較長的自由齒形帶(大于帶寬9倍)，為衰減帶振動常用張力輪。張力輪可以是安裝在齒形帶內(nèi)部的牙輪，但是更好的方式是在齒形帶外部采用圓筒形滾輪。應(yīng)用齒形帶的注意事項(xiàng)(3)內(nèi)裝電動機(jī)主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)子固定在機(jī)床主軸上，結(jié)構(gòu)緊湊。電主軸是電動機(jī)轉(zhuǎn)子裝在主軸上主軸就是電動機(jī)軸，多用在小型加工中心機(jī)床上。這也是近來高速加工中心主軸發(fā)展的一種趨勢。內(nèi)裝電動機(jī)主軸傳動結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的高速電軸單元包括動力源、主軸、軸承和機(jī)架等幾個部分。高速主軸電主軸結(jié)構(gòu)軸殼是高速電主軸的主要部件，軸殼的尺寸精度和位置精度直接影響主軸的綜合精度。轉(zhuǎn)軸的制造精度直接影響電主軸的最終精度轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、鼠籠、轉(zhuǎn)軸三部分組成由具有高磁導(dǎo)率的優(yōu)質(zhì)硅鋼片疊壓而成二、主軸支承1.滾動軸承支承(1)數(shù)控機(jī)床常用滾動軸承雙列推力角接觸球軸承雙列圓錐滾子軸承圓柱滾子軸承常用滾動軸承實(shí)物圖(2)主軸滾動軸承的配置前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和60°角接觸球軸承組合，承受徑向載荷和軸向載荷，后支承采用成對角接觸球軸承，這種配置可提高主軸的綜合剛度，滿足強(qiáng)力切削的要求，普遍應(yīng)用于各類數(shù)控機(jī)床。前軸承采用角接觸球軸承，由2～3個軸承組成一套，背靠背安裝，承受徑向載荷和軸向載荷，后支承采用雙列短圓柱滾子軸承，這種配置適用于高速、重載的主軸部件。前后支承均采用成對角接觸球軸承，以承受徑向載荷和軸向載荷，這種配置適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機(jī)床主軸。前支承采用雙列圓錐滾子軸承，承受徑向載荷和軸向載荷，后支承采用單列圓錐滾子軸承，這種配置可承受重載荷和較強(qiáng)的動載荷，但主軸轉(zhuǎn)速和精度的提高受到限制，適用于中等精度，低速與重載荷的數(shù)控機(jī)床主軸。2.滑動軸承支承靜壓軸承1—進(jìn)油孔2—油腔3—軸向封油面4—周向封油面5—回油槽

軸承預(yù)緊，就是使軸承滾道預(yù)先承受一定的載荷，不僅能消除間隙而且還使?jié)L動體與滾道之間發(fā)生一定的變形，從而使接觸面積增大，軸承受力時變形減少，抵抗變形的能力增大。3、主軸滾動軸承的預(yù)緊1.軸承內(nèi)圈移動軸承內(nèi)圈移動a、調(diào)整方便，但是難以控制預(yù)緊量，當(dāng)預(yù)緊量過大時，拆卸軸承不方便。C、在軸端做螺紋孔，用來定位預(yù)緊調(diào)整墊片。b、調(diào)整方便，利用右側(cè)調(diào)整螺母控制預(yù)緊量，主軸右側(cè)要加工出螺紋，工藝性不好。

d、利用螺桿調(diào)整預(yù)緊量，調(diào)整方便，但結(jié)構(gòu)相對困難。2.修磨座圈修磨座圈外圈修磨

內(nèi)或外圈磨去一定的厚度，然后利用螺母使內(nèi)或外圈壓緊調(diào)整軸承間隙。內(nèi)圈修磨3.修磨隔套隔

套將軸承的內(nèi)外圈間都裝上隔套，并使內(nèi)外隔套相差?L長度，然后通過螺母進(jìn)行預(yù)緊，缺點(diǎn)是重新調(diào)整時必須拆下軸承，調(diào)整不方便。外環(huán)隔套短內(nèi)環(huán)隔套短4.自動預(yù)緊自動預(yù)緊

用沿圓周均布的彈簧來對軸承預(yù)加一個基本不變的載荷，軸承磨損后能自動補(bǔ)償，且不受熱膨脹的影響。缺點(diǎn)是只能單向受力。：您對所在學(xué)校的數(shù)控機(jī)床主軸支承預(yù)緊時遇到了什么情況？您是怎樣解決的？非接觸式密封1—端蓋2—螺母利用軸承蓋與軸的間隙密封用在工作環(huán)境比較清潔的油脂潤滑處靠主軸轉(zhuǎn)動的離心力把油甩到空腔內(nèi)，油液流回箱內(nèi)迷宮式密封結(jié)構(gòu)，可獲得可靠的密封效果，用油脂或油液潤滑的密封。1.非接觸式密封三、主軸的密封主要有油氈圈和耐油橡膠密封圈密封。接觸式密封l—甩油環(huán)2—油氈圈3—耐油橡膠密封圈2.接觸式密封對數(shù)控機(jī)床的非接觸式密封進(jìn)行拆裝與調(diào)整主軸前支承的密封結(jié)構(gòu)1—進(jìn)油口2—軸承3—套筒4、5—法蘭盤6—主軸7—泄漏孔8—回油斜孔9—泄油孔：主軸拆卸下來以后應(yīng)怎樣放置與保存三、主軸的維護(hù)主軸維護(hù)四、主軸支承故障診斷與維修1.開機(jī)后主軸不轉(zhuǎn)動的故障排除故障現(xiàn)象:開機(jī)后主軸不轉(zhuǎn)動故障分析：（1）檢查電動機(jī)情況良好，傳動鍵沒有損壞；（2）調(diào)整V帶松緊程度，主軸仍無法轉(zhuǎn)動；（3）檢查測量電磁制動器的接線和線圈均正常，拆下制動器發(fā)現(xiàn)彈簧和摩擦盤也完好；（4）拆下傳動軸發(fā)現(xiàn)軸承因缺乏潤滑而燒毀，將其拆下，手盤轉(zhuǎn)動主軸正常。故障處理：換上軸承重新裝上主軸轉(zhuǎn)動正常，主軸制動迅速，故障排除。故障現(xiàn)象：零件孔加工時表面粗糙度值太大，無法使用。故障分析：此故障的主要原因是主軸軸承的精度降低或間隙增大。故障處理：調(diào)整軸承的預(yù)緊量。經(jīng)幾次調(diào)試，主軸恢復(fù)了精度，加工孔的表面粗糙度也達(dá)到了要求。2.孔加工時表面粗糙度值太大的故障維修常見支承的故障（讓學(xué)生上網(wǎng)查詢、圖書館查資料，并在教師的參與下討論總結(jié)數(shù)控機(jī)床支承常見的故障）任務(wù)拓展電主軸的選用電主軸選用的一般原則：1.要熟悉和了解電主軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本性能、主要參數(shù)、潤滑和冷卻的要求等基本內(nèi)容；2.結(jié)合目前具備的條件，如機(jī)床的類型及特點(diǎn)、電源條件、潤滑氣源條件、冷卻條件、加工產(chǎn)品特點(diǎn)等諸多因素來考慮如何正確選擇適宜的電主軸。3.選用電主軸最重要的是選定其最高轉(zhuǎn)速、額定功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。注意事項(xiàng)：1.從實(shí)際需要出發(fā)，切忌“貪高(高轉(zhuǎn)速)求大(大功率)”，以免造成性能冗余、資金浪費(fèi)、維護(hù)費(fèi)事，以致后患無窮。2.根據(jù)實(shí)際可行的切削規(guī)范，對多個典型工件的多個典型工序多做計(jì)算。3.不要單純依靠樣本來選用，而應(yīng)多與供應(yīng)商的銷售服務(wù)專家深入交談，多聽他們的有益建議。4.注意正確選擇軸承類型與潤滑方式。在滿足需求的條件下，應(yīng)選用陶瓷球混合軸承與永久性油潤滑的組合，可省去潤滑部件并方便維護(hù)。電主軸的選用任務(wù)拓展任務(wù)鞏固

一、填空題1．滾動軸承間隙的調(diào)整或預(yù)緊，通常是使軸承內(nèi)、外圈相對軸向移動來實(shí)現(xiàn)的。常用的方法有軸承內(nèi)圈移動、修磨座圈或隔套和自動預(yù)緊三種。2．主軸部件包括主軸箱、主軸頭、主軸本體、軸承等，是機(jī)床的關(guān)鍵部件。3．液體靜壓軸承裝置主要由供油系統(tǒng)、節(jié)流器和軸承三部份組成。4．主軸的接觸式密封主要有油氈圈和耐油橡膠密封圈密封。5．滑動軸承在數(shù)控機(jī)床上最常使用的是靜壓滑動軸承。6．高速切削技術(shù)的發(fā)展，采用了“電主軸單元”和“直線電機(jī)單元”等。7．分段無級變速的方式有帶有變速齒輪的主傳動、通過帶傳動的主傳動、用兩個電動機(jī)分別驅(qū)動主軸、內(nèi)裝電動機(jī)主軸等形式8．多聯(lián)V形帶又稱復(fù)合V形帶，有雙聯(lián)和三聯(lián)兩種，橫斷面呈楔形，楔角為40°。9．?dāng)?shù)控機(jī)床上常用的多楔帶有J形齒距為2.4mm，L形齒距為4.8mm，M形齒距為9.5mm三種規(guī)格。10．齒形帶又稱為同步齒形帶，根據(jù)齒形不同又分為梯形同步齒帶和圓弧齒同步帶。11．加工中心上常用節(jié)距為5mm或8mm的圓弧齒形帶，型號為5M或8M。12．?dāng)?shù)控機(jī)床的高速主軸單元包括動力源、主軸、軸承和機(jī)架等幾個部分。13．主軸部件是機(jī)床的一個關(guān)鍵部件，它包括主軸的支承、安裝在主軸上的傳動零件等。15．圓弧齒同步帶克服了梯形齒同步帶的缺點(diǎn)，均化了應(yīng)力，改善了嚙合。因此，在加工中心上，無論是主傳動還是伺服進(jìn)給傳動，當(dāng)需要用帶傳動時，總是優(yōu)先考慮采用。二、選擇題1．在帶有齒輪傳動的主傳動系統(tǒng)中，齒輪的換擋主要都靠（B）撥叉來完成A．氣壓B．液壓C．電動2．為了實(shí)現(xiàn)帶傳動的準(zhǔn)確定位，常用多楔帶和（A）。A．齒形帶B．V形帶C．平帶D．多聯(lián)V形帶3．電主軸是精密部件，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，任何（A）進(jìn)入主軸軸承，都可能引起振動，甚至使主軸軸承咬死。A．微塵B．油氣C．雜質(zhì)4．多楔帶運(yùn)轉(zhuǎn)時振動小，發(fā)熱少，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，重量輕，因此在（A）的線速度下來使用。A．40m／sB．50m/sC．60m/s5．多楔帶與帶輪的接觸好，負(fù)載分配均勻，即使瞬時超載，也不會產(chǎn)生打滑，而傳動功率比V形帶大（B）。A．15%～25%B．20%～30%C．25%～30%二、選擇題6．（C）具有帶傳動和鏈傳動的優(yōu)點(diǎn)，與一般的帶傳動相比，它不會打滑，且不需要很大的張緊力，減少或消除了軸的靜態(tài)徑向力；傳動效率高達(dá)98%～99.5%；可用于60～80m／s的高速傳動。A．多楔帶B．V形帶C．同步齒形帶7．為了保證數(shù)控機(jī)床能滿足不同的工藝要求，并能夠獲得最佳切削速度，主傳動系統(tǒng)的要求是（D）。A．無級調(diào)速B．變速范圍寬C．分段無級變速D．變速范圍寬且能無級變速二、選擇題8．主軸采用帶傳動變速時，一般常用（B）、同步齒形帶。A．三角帶B．多聯(lián)V帶C．平型帶D．O帶9．主軸采用（A）變速時，其滑移齒輪的位移常用液壓撥叉和電磁離合器兩種方式。A．齒輪分段B．液壓渦輪C．變頻器D．齒輪齒條