數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)

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1、2012.2.10 數(shù) 控 機(jī) 床 結(jié) 構(gòu) 與 故 障 檢 修Structure and maintenance of NC第 3章 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng)The main drive system of NC 目 錄CONTENTS主 軸 及 其 部 件 結(jié) 構(gòu)典 型 機(jī) 床 主 軸 結(jié) 構(gòu)數(shù) 控 機(jī) 床 的 主 軸 系 統(tǒng)一二三 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 如 圖 所 示 VMC-15加 工 中心 ， 工 作 臺(tái) 行 程 X/Y/Z向20in/16in/20in， 快 進(jìn) 速 度400in/min， 主 軸 轉(zhuǎn) 速1507500r/min， 定 位 精度 0.0002i

2、n， 主 電 機(jī) 功率 11.2KW。 課 程 導(dǎo) 引 圖 3-1 VMC-15型 加 工 中 心 的 外 形 圖 1對(duì) 刀 儀 2工 作 臺(tái) (X， Y軸 進(jìn) 給 )3第 四 軸 旋 轉(zhuǎn) 頭 4刀 庫(kù)5防 護(hù) 裝 置 6主 軸 箱 (Z軸 進(jìn) 給 )7操 作 面 板 （ 1） 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 如 圖 3-2所 示 為 VMC-15加 工 中 心 的 主 傳 動(dòng) 結(jié) 構(gòu) ， 其 主傳 動(dòng) 路 線 為 ： 交 流 主 電 動(dòng) 機(jī) (150 7500r min無(wú) 級(jí) 調(diào)速 )1 1多 楔 帶 傳 動(dòng) 主 軸 。 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 課 程 導(dǎo) 引 圖 3-2 VMC-15加 工

3、 中 心 的 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng)1主 軸 2主 軸 箱 3、 6帶 輪 4多 楔 帶 5主 電 動(dòng) 機(jī) 7切 削 液 噴 嘴 （ 2） 刀 具 的 自 動(dòng) 夾 緊 與 放 松 VMC-15刀 具 在 主 軸 上 夾 緊與 放 松 的 基 本 原 理 與 大 多 數(shù) 加 工 中 心 類 似 ， 以 碟 形 彈 簧 的彈 性 力 拉 緊 ， 氣 缸 的 氣 壓 力 松 開 。 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 課 程 導(dǎo) 引圖 3-3 VMC-15加 工 中 心 主 軸 上 刀 柄 夾 緊 與 放 松 示 意 圖1鋼 球 2拉 桿 3套 筒4主 軸 5碟 形 彈 簧 （ 3） 主 軸 軸 承 主

4、 軸 定 位 于 高 精 度 的 角 接 觸 球 軸 承 上 ，這 種 軸 承 成 對(duì) 組 配 ， 按 給 定 級(jí) 別 預(yù) 緊 ， 其 裝 配 在 凈 化 室 內(nèi)進(jìn) 行 。 （ 4） 準(zhǔn) 停 裝 置 在 自 動(dòng) 換 刀 數(shù) 控 鏜 銑 床 上 ， 切 削 力 矩 通常 是 通 過(guò) 刀 桿 的 端 面 鍵 來(lái) 傳 遞 的 ， 因 此 在 每 次 自 動(dòng) 裝 卸 刀桿 時(shí) ， 都 必 須 使 刀 柄 上 的 鍵 槽 對(duì) 準(zhǔn) 主 軸 上 的 端 面 鍵 ， 這 就要 求 主 軸 具 有 準(zhǔn) 確 周 向 定 位 的 功 能 ， 即 主 軸 準(zhǔn) 停 功 能 。 （ 5） 自 動(dòng) 吹 屑 在 換 刀 過(guò)

5、程 中 ， 難 免 會(huì) 有 灰 塵 、 切 屑 等粘 在 刀 柄 的 定 位 面 及 主 軸 的 定 位 孔 上 ， 破 壞 了 刀 具 的 正 確定 位 ， 影 響 加 工 零 件 的 精 度 。 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 課 程 導(dǎo) 引 數(shù) 控 機(jī) 床 主 軸 系 統(tǒng) 包 括 主 電 機(jī) 、 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 、 主 軸 組 件 ，與 普 通 機(jī) 床 相 比 結(jié) 構(gòu) 較 簡(jiǎn) 單 ， 因 其 變 速 功 能 全 部 或 部 分 由主 電 機(jī) 的 無(wú) 級(jí) 調(diào) 速 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) ， 齒 輪 變 速 機(jī) 構(gòu) 少 或 沒 有 ， 有 的也 僅 是 為 進(jìn) 一 步 擴(kuò) 大 變 速 范 圍 。 數(shù)

6、 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.1 數(shù) 控 機(jī) 床 的 主 軸 系 統(tǒng) 3.1.1 對(duì) 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 要 求（ 1） 調(diào) 速 范 圍 寬 、 并 實(shí) 現(xiàn) 無(wú) 級(jí) 調(diào) 速 各 種 不 同 的 機(jī) 床 對(duì)調(diào) 速 范 圍 的 要 求 不 同 ， 通 用 型 范 圍 大 ， 專 用 機(jī) 床 小 。（ 2） 熱 變 形 小 電 動(dòng) 機(jī) 、 主 軸 及 傳 動(dòng) 件 都 是 熱 源 。（ 3） 主 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 精 度 和 運(yùn) 動(dòng) 精 度 高 主 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 精 度 是指 裝 配 后 ， 在 無(wú) 載 荷 、 低 速 轉(zhuǎn) 動(dòng) 條 件 下 測(cè) 量 主 軸 前 端 和 距離 前 端 300m

7、m處 的 徑 向 圓 跳 動(dòng) 和 端 面 跳 動(dòng) 值 。（ 4） 主 軸 的 靜 剛 度 和 抗 振 性 較 高 由 于 數(shù) 控 機(jī) 床 加 工 精度 較 高 ， 主 軸 的 轉(zhuǎn) 速 又 很 高 ， 因 此 對(duì) 主 軸 的 靜 剛 度 和 抗 振性 要 求 較 高 。（ 5） 主 軸 組 件 的 耐 磨 性 好 、 噪 聲 低 主 軸 組 件 必 須 有 足夠 的 耐 磨 性 ， 使 之 能 夠 長(zhǎng) 期 保 持 良 好 的 精 度 。數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.1 數(shù) 控 機(jī) 床 的 主 軸 系 統(tǒng) 3.1.2 主 傳 動(dòng) 變 速 的 方 式 數(shù) 控 機(jī) 床 主 運(yùn) 動(dòng) 調(diào) 速 范

8、 圍 很 寬 ， 其 主 軸 的 傳 動(dòng) 變 速 方式 主 要 有 以 下 幾 種 ： 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.1 數(shù) 控 機(jī) 床 的 主 軸 系 統(tǒng)圖 3-4 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 的 四 種 配 置 方 式a)齒 輪 變 速 b)帶 傳 動(dòng) c)兩 個(gè) 電 動(dòng) 機(jī) 分 別 驅(qū) 動(dòng) d)電 主 軸 1.帶 有 變 速 齒 輪 的 主 軸 傳 動(dòng) （ 分 段 無(wú) 級(jí) 變 速 ） 2.通 過(guò) 帶 傳 動(dòng) 的 主 軸 傳 動(dòng) （ 無(wú) 級(jí) 變 速 ） 這 種 傳 動(dòng) 主 要 用 在 轉(zhuǎn) 速 較 高 、 變 速 范 圍 不 大 的 小 型 數(shù)控 機(jī) 床 ， 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 、 安

9、 裝 調(diào) 試 方 便 ， 但 傳 遞 轉(zhuǎn) 矩 小 ， 變 速范 圍 受 電 機(jī) 限 制 。 常 用 的 有 多 楔 帶 和 同 步 齒 形 帶 。 多 楔 帶 結(jié) 合 了 V帶 及 平 帶 的 優(yōu) 點(diǎn) ， 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) 振 動(dòng) 小 、 發(fā)熱 少 、 運(yùn) 轉(zhuǎn) 平 穩(wěn) ， 線 速 度 可 達(dá) 40m/s， 且 多 楔 帶 與 帶 輪 接觸 好 ， 負(fù) 載 分 布 均 勻 ， 瞬 時(shí) 超 載 不 易 打 滑 ， 能 滿 足 主 傳 動(dòng)高 速 、 傳 遞 轉(zhuǎn) 矩 大 、 不 易 打 滑 的 要 求 ， 但 在 安 裝 時(shí) 要 求 有較 大 的 張 緊 力 ， 增 加 了 主 軸 和 電 機(jī) 的 徑 向

10、負(fù) 載 。數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.1 數(shù) 控 機(jī) 床 的 主 軸 系 統(tǒng) 圖 3-5 a)多 楔 帶 同 步 齒 形 帶 綜 合 了 帶 傳 動(dòng) 和 鏈 傳 動(dòng) （ 或 齒 輪 傳 動(dòng) ） 優(yōu)點(diǎn) ， 其 帶 形 有 梯 形 齒 和 圓 弧 齒 兩 種 ， 如 圖 3-5 b） 所 示 。數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.1 數(shù) 控 機(jī) 床 的 主 軸 系 統(tǒng)圖 3-5 b)同 步 齒 形 帶 如 圖 3-6所 示 ， 帶 的 工 作 面 及 帶 輪 外 圓 上 均 制 成 齒 形 ，通 過(guò) 同 步 帶 上 輪 齒 與 帶 輪 輪 齒 相 嵌 合 ， 且 由 于 同 步 帶

11、 上 輪齒 節(jié) 距 為 定 值 實(shí) 現(xiàn) 兩 者 間 無(wú) 滑 動(dòng) 的 嚙 合 傳 動(dòng) 。圖 3-6 同 步 齒 形 帶 的 結(jié) 構(gòu) 和 傳 動(dòng) 同 步 齒 形 帶 傳 動(dòng) 的 優(yōu) 點(diǎn) ： 1） 傳 動(dòng) 效 率 高 ， 可 達(dá) 98 以 上 。 2） 無(wú) 滑 動(dòng) ， 傳 動(dòng) 比 準(zhǔn) 確 。 3） 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) ， 噪 聲 小 。 4） 使 用 范 圍 較 廣 ， 速 度 可 達(dá) 50m s， 速 比 可 達(dá) 10左 右 ，傳 遞 功 率 由 幾 瓦 至 數(shù) 千 瓦 。 5） 維 修 保 養(yǎng) 方 便 ， 不 需 要 潤(rùn) 滑 。 6） 安 裝 時(shí) 中 心 距 要 求 嚴(yán) 格 ， 帶 與 帶 輪 制

12、造 工 藝 較 復(fù) 雜 ，成 本 高 。 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.1 數(shù) 控 機(jī) 床 的 主 軸 系 統(tǒng) 3.用 兩 個(gè) 電 動(dòng) 機(jī) 分 別 驅(qū) 動(dòng) 主 軸 傳 動(dòng) （ 分 段 無(wú) 級(jí) 變 速 ） 高 速 時(shí) 通 過(guò) 帶 傳 動(dòng) 、 低 速 時(shí) 通 過(guò) 齒 輪 傳 動(dòng) ， 降 速 齒 輪可 使 輸 出 轉(zhuǎn) 矩 提 高 ， 升 速 齒 輪 可 使 恒 功 率 區(qū) 擴(kuò) 大 ， 變 速 范圍 增 加 ， 避 免 了 低 速 時(shí) 轉(zhuǎn) 矩 不 足 和 電 機(jī) 功 率 不 能 充 分 利 用的 問(wèn) 題 ， 但 只 有 一 個(gè) 電 機(jī) 處 于 工 作 狀 態(tài) ， 浪 費(fèi) 。數(shù) 控 機(jī) 床 主

13、 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.1 數(shù) 控 機(jī) 床 的 主 軸 系 統(tǒng) 4.調(diào) 速 電 動(dòng) 機(jī) 直 接 驅(qū) 動(dòng) 主 軸 傳 動(dòng) （ 無(wú) 級(jí) 變 速 ） 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 化 ， 剛 度 提 高 ， 但 主 軸 輸 出 轉(zhuǎn) 速 及 轉(zhuǎn) 矩 與 主 電機(jī) 的 輸 出 特 性 一 致 ， 電 機(jī) 發(fā) 熱 對(duì) 主 軸 精 度 有 影 響 ， 使 用 上受 到 一 定 限 制 。 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.1 數(shù) 控 機(jī) 床 的 主 軸 系 統(tǒng) 圖 3-7 直 接 驅(qū) 動(dòng) 式 5.電 主 軸 （ 無(wú) 級(jí) 變 速 ） 機(jī) 床 主 軸 由 內(nèi) 裝 式 電 機(jī) 直 接 驅(qū) 動(dòng) ， 從 而 使 主 軸 部 件 從

14、機(jī) 床 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 和 整 體 結(jié) 構(gòu) 中 獨(dú) 立 出 來(lái) 。 成 為 “ 主 軸 單 元 ” ，又 稱 為 “ 電 主 軸 ” 。 其 不 存 在 復(fù) 雜 的 中 間 傳 動(dòng) 環(huán) 節(jié) ， 具 有調(diào) 整 范 圍 廣 、 振 動(dòng) 噪 聲 小 、 易 控 制 、 能 實(shí) 現(xiàn) 準(zhǔn) 停 、 準(zhǔn) 速 、準(zhǔn) 位 ， 加 工 效 率 和 加 工 精 度 高 。 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.1 數(shù) 控 機(jī) 床 的 主 軸 系 統(tǒng) 圖 3-8 電 主 軸 主 軸 部 件 是 數(shù) 控 機(jī) 床 的 一 個(gè) 關(guān) 鍵 部 件 ， 包 括 主 軸 、 主軸 的 支 承 、 安 裝 在 主 軸 上 傳 動(dòng)

15、件 、 密 封 件 、 自 動(dòng) 夾 緊 裝 置及 吹 屑 裝 置 、 準(zhǔn) 停 裝 置 等 等 。 主 軸 部 件 質(zhì) 量 的 好 壞 直 接 影響 機(jī) 床 加 工 精 度 和 加 工 質(zhì) 量 ， 它 的 輸 出 功 率 大 小 與 回 轉(zhuǎn) 速度 影 響 加 工 效 率 ， 自 動(dòng) 變 速 、 準(zhǔn) 停 和 換 刀 等 功 能 影 響 機(jī) 床的 自 動(dòng) 化 程 度 。 因 此 ， 主 軸 部 件 應(yīng) 滿 足 以 下 幾 個(gè) 方 面 的 要求 ： 高 回 轉(zhuǎn) 精 度 、 剛 度 、 抗 振 性 、 耐 磨 性 和 熱 穩(wěn) 定 性 等 ，而 且 在 主 軸 上 安 裝 有 刀 具 或 工 件 的 自

16、動(dòng) 夾 緊 裝 置 、 主 軸 準(zhǔn)停 裝 置 和 主 軸 孔 的 清 理 裝 置 等 ， 以 求 很 好 地 解 決 刀 具 或 工件 的 裝 夾 、 軸 承 的 配 置 、 軸 承 間 隙 調(diào) 整 和 潤(rùn) 滑 密 封 等 問(wèn) 題 。數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.2 主 軸 及 其 部 件 結(jié) 構(gòu) 主 軸 的 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 和 形 狀 、 制 造 精 度 、 材 料 及 熱 處 理 對(duì)主 軸 組 件 的 工 作 性 能 有 很 大 影 響 。 主 軸 結(jié) 構(gòu) 隨 主 軸 系 統(tǒng) 設(shè)計(jì) 要 求 的 不 同 而 有 各 種 形 式 。 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.2 主 軸

17、 及 其 部 件 結(jié) 構(gòu)圖 3-13 加 工 中 心 主 軸 1.主 軸 端 部 結(jié) 構(gòu) 形 式 主 軸 端 部 用 于 安 裝 刀 具 或 夾 持 工 件 的 基 準(zhǔn) ， 在 設(shè) 計(jì) 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 扭 矩 。 主 軸 端 部 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 都 已 標(biāo) 準(zhǔn) 化 ， 數(shù)控 車 床 的 主 軸 端 部 結(jié) 構(gòu) 一 般 采 用 短 圓 錐 法 蘭 盤 式 ， 定 心 精度 高 、 剛 性 好 ， 其 它 類 型 機(jī) 床 的 主 軸 端 部 結(jié) 構(gòu) 如 圖 3-14所示 。 數(shù) 控 機(jī)

18、床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.2 主 軸 及 其 部 件 結(jié) 構(gòu) 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.2 主 軸 及 其 部 件 結(jié) 構(gòu) 圖 3-14 幾 種 機(jī) 床 上 通 用 的 結(jié) 構(gòu) 形 式a)各 種 鉆 床 b)銑 、 鏜 床c)外 圓 磨 床 、 平 面 磨 床 、 無(wú) 心 磨 床 等 砂 輪 主 軸 d)內(nèi) 圓 磨 床 砂 輪 主 軸 2.主 軸 的 主 要 尺 寸 參 數(shù) （ 1） 主 軸 直 徑 主 軸 直 徑 越 大 ， 其 剛 度 越 高 ， 但 增 加 直 徑 使 得 軸 承 和軸 上 其 他 零 件 的 尺 寸 相 應(yīng) 增 大 。 軸 承 直 徑 越 大 ， 同 精

19、 度 等級(jí) 的 軸 承 公 差 值 也 越 大 ， 同 時(shí) 軸 承 極 限 轉(zhuǎn) 速 下 降 ， 要 保 證主 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 精 度 就 越 困 難 。 （ 2） 主 軸 內(nèi) 孔 直 徑 主 軸 的 內(nèi) 徑 用 來(lái) 通 過(guò) 棒 料 、 通 過(guò) 刀 具 夾 緊 裝 置 固 定 刀具 、 傳 動(dòng) 氣 動(dòng) 或 液 壓 卡 盤 等 。 孔 徑 越 大 ， 可 通 過(guò) 的 棒 料 直徑 也 越 大 ， 機(jī) 床 使 用 范 圍 就 越 廣 ， 同 時(shí) 主 軸 重 量 減 小 。 其孔 徑 大 小 取 決 于 主 軸 剛 度 ， 0.3時(shí) 空 心 實(shí) 心 相 當(dāng) ， 0.5時(shí) 空 心 約 為 實(shí) 心 90%

20、， 0.7時(shí) 急 劇 下 降 ， 一 般 取 0.5。數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.2 主 軸 及 其 部 件 結(jié) 構(gòu) 3.主 軸 的 材 料 和 熱 處 理 主 軸 材 料 選 擇 主 要 根 據(jù) 剛 度 、 載 荷 特 點(diǎn) 、 耐 磨 性 要 求的 熱 處 理 變 形 大 小 等 因 素 確 定 ， 常 用 材 料 ： 45、 40Cr、38CrMoAl等 。 一 般 要 求 的 機(jī) 床 主 軸 選 用 45， 進(jìn) 行 調(diào) 質(zhì) 處 理 （ 預(yù) ） 獲得 較 好 綜 合 機(jī) 械 性 能 （ 22-28HRC） ， 再 根 據(jù) 使 用 要 求 對(duì)一 些 表 面 進(jìn) 行 表 面 淬 火

21、 （ 40-48HRC） ； 當(dāng) 載 荷 較 大 或 存在 沖 擊 或 精 密 機(jī) 床 高 軸 為 減 少 熱 處 理 后 的 變 形 或 軸 向 移 動(dòng)的 主 軸 為 提 高 耐 磨 性 ， 可 選 用 合 金 鋼 如 40Cr， 調(diào) 質(zhì) 處 理 +表 面 淬 火 （ 42-50HRC） ， 或 是 選 用 20Cr進(jìn) 行 滲 碳 淬 火（ 56-62HRC） ； 高 精 密 機(jī) 床 的 主 軸 材 料 則 選 用 38CrMoAl氮 化 處 理 ， 硬 度 850-1000HVC。 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.2 主 軸 及 其 部 件 結(jié) 構(gòu) 4.主 軸 支 承 的 主 要

22、精 度 指 標(biāo) 1） 前 支 承 軸 承 軸 頸 的 同 軸 度 公 差 約 為 5m左 右 。 2） 軸 承 軸 頸 需 按 軸 承 內(nèi) 孔 “ 實(shí) 際 尺 寸 ” 配 磨 ， 且 須 保 證配 合 過(guò) 盈 為 1 5m。 3） 定 位 錐 孔 與 軸 承 軸 頸 的 同 軸 度 要 求 為 3 5m， 與 刀 柄或 車 夾 具 定 位 圓 錐 面 的 接 觸 面 積 不 小 于 80 ， 且 大 端 接 觸較 好 。 4） 裝 NN3000K(舊 編 號(hào) 為 3182100)型 調(diào) 心 圓 柱 滾 子 軸 承的 1 12錐 面 ， 與 軸 承 內(nèi) 圈 接 觸 面 積 不 小 于 85 。數(shù)

23、 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.2 主 軸 及 其 部 件 結(jié) 構(gòu) 5.主 軸 部 件 的 支 承 機(jī) 床 主 軸 帶 著 刀 具 或 夾 具 在 支 承 中 作 回 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動(dòng) ， 傳 遞切 削 轉(zhuǎn) 矩 承 受 切 削 抗 力 并 保 證 必 要 的 旋 轉(zhuǎn) 精 度 ， 機(jī) 床 主 軸多 采 用 滾 動(dòng) 軸 承 作 支 承 ， 對(duì) 于 精 度 要 求 高 、 承 受 較 大 切 削載 荷 的 主 軸 可 采 用 動(dòng) 壓 或 靜 壓 滑 動(dòng) 軸 承 作 支 承 。 （ 1） 主 軸 軸 承 的 類 型 1） 滾 動(dòng) 軸 承 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.2 主 軸 及 其 部

24、件 結(jié) 構(gòu) 圖 3-15 主 軸 常 用 的 滾 動(dòng) 軸 承 2） 主 軸 軸 承 的 結(jié) 構(gòu) 配 置 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.2 主 軸 及 其 部 件 結(jié) 構(gòu) 圖 3-17 數(shù) 控 機(jī) 床 主 軸 支 承 的 配 置 形 式 圖 3-17 a） 所 示 配 置 ：主 軸 獲 得 較 大 的 徑 向和 軸 向 剛 度 ， 可 以 滿足 強(qiáng) 力 切 削 要 求 ， 普遍 應(yīng) 用 于 各 類 數(shù) 控 機(jī)床 主 軸 支 承 ， 后 支 承可 用 圓 柱 滾 子 軸 承 進(jìn)一 步 提 高 后 支 承 徑 向剛 度 。圖 b） 所 示 配 置 ：主 軸 剛 度 不 及 a） 所 示 ，

25、但 其 可 以 滿 足 主 軸 高轉(zhuǎn) 速 要 求 ， 普 遍 應(yīng) 用于 轉(zhuǎn) 速 范 圍 大 、 最 高轉(zhuǎn) 速 高 的 數(shù) 控 機(jī) 床 ，前 支 承 采 用 四 個(gè) 或 更多 個(gè) 角 接 觸 軸 承 ， 后支 承 用 兩 個(gè) 深 溝 球 軸承 以 提 高 主 軸 剛 度 。圖 c） 所 示 配 置 ：主 軸 能 承 受 較 重 載 荷 ，徑 向 和 軸 向 剛 度 高 ，但 其 主 軸 最 高 轉(zhuǎn) 速 低 ，適 用 于 中 等 精 度 要 求 、低 速 、 重 載 的 數(shù) 控 機(jī)床 主 軸 。 為 提 高 主 軸 支 承 剛 度 ， 對(duì) 于 前 后 軸 承 組 跨 距 較 大 的 數(shù)控 機(jī) 床

26、主 軸 ， 增 加 輔 助 支 承 形 成 所 謂 的 “ 三 支 承 ” 以 有 效地 減 少 主 軸 彎 曲 變 形 ， 可 設(shè) 在 中 間 支 承 也 可 設(shè) 在 后 支 承 。輔 助 支 承 在 徑 向 要 保 留 必 要 游 隙 以 避 免 出 現(xiàn) 干 涉 現(xiàn) 象 ， 輔助 支 承 一 般 選 用 深 溝 球 軸 承 。 液 體 靜 壓 軸 承 和 動(dòng) 壓 軸 承 應(yīng) 用 在 高 轉(zhuǎn) 速 、 高 回 轉(zhuǎn) 精 度的 場(chǎng) 合 ， 如 要 求 更 高 最 高 轉(zhuǎn) 速 ， 可 使 用 空 氣 靜 壓 軸 承 。數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.2 主 軸 及 其 部 件 結(jié) 構(gòu) （ 2

27、） 滾 動(dòng) 軸 承 間 隙 與 預(yù) 緊 滾 動(dòng) 軸 承 存 在 較 大 間 隙 時(shí) ， 載 荷 將 集 中 作 用 于 受 力 方向 上 的 少 數(shù) 滾 動(dòng) 體 上 ， 使 得 軸 承 剛 度 下 降 ， 承 載 能 力 下 降 ，旋 轉(zhuǎn) 精 度 差 。 將 滾 動(dòng) 軸 承 進(jìn) 行 適 當(dāng) 預(yù) 緊 ， 使 滾 動(dòng) 體 和 內(nèi) 外圈 滾 道 在 接 觸 處 產(chǎn) 生 微 量 預(yù) 變 形 ， 受 載 后 滾 動(dòng) 體 數(shù) 目 增 加受 力 趨 于 均 勻 ， 可 提 高 承 載 能 力 及 剛 度 ， 減 少 主 軸 軸 向 漂移 ， 提 高 旋 轉(zhuǎn) 精 度 。 若 預(yù) 緊 過(guò) 大 則 會(huì) 導(dǎo) 致 軸

28、 承 磨 損 加 劇 、精 度 很 快 喪 失 。 滾 動(dòng) 軸 承 間 隙 調(diào) 整 或 預(yù) 緊 是 通 過(guò) 軸 承 內(nèi) 、 外 圈 相 對(duì) 軸向 移 動(dòng) 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 的 ： 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.2 主 軸 及 其 部 件 結(jié) 構(gòu) 1） 軸 承 內(nèi) 圈 移 動(dòng) 適 用 于 錐 孔 雙 列 圓 柱 滾 子 軸 承 。 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.2 主 軸 及 其 部 件 結(jié) 構(gòu) 圖 3-18 滾 動(dòng) 軸 承 的 預(yù) 緊 2） 修 磨 座 圈 （ 軸 承 內(nèi) 外 圈 ） 或 隔 套 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.2 主 軸 及 其 部 件 結(jié) 構(gòu) 圖 3-

29、19 修 磨 軸 承 座 圈 圖 3-19 a） 為 軸 承 外 圈寬 邊 相 對(duì) （ 背 對(duì) 背 ） ，可 修 磨 內(nèi) 圈 。圖 3-19 b） 為 軸 承 外 圈窄 邊 相 對(duì) （ 面 對(duì) 面 ） ，可 修 磨 外 圈 。 將 兩 個(gè) 軸 向 長(zhǎng) 度 不 同 的 隔 套 放 在 兩 個(gè) 軸 承 內(nèi) 外 圈 之 間 ，同 時(shí) 將 內(nèi) 圈 、 外 圈 壓 緊 ， 使 滾 道 產(chǎn) 生 預(yù) 緊 。數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.2 主 軸 及 其 部 件 結(jié) 構(gòu)圖 3-20 隔 套 的 應(yīng) 用 6、 主 軸 內(nèi) 切 屑 清 除 裝 置 為 防 止 主 軸 錐 孔 中 落 入 切 屑 、 灰

30、 塵 或 其 它 污 物 ， 導(dǎo) 致在 拉 緊 刀 桿 時(shí) ， 錐 孔 表 面 和 刀 具 錐 柄 會(huì) 被 劃 傷 ， 甚 至 使 刀桿 偏 斜 破 壞 正 確 定 位 ， 影 響 加 工 精 度 ， 常 采 用 壓 縮 空 氣 在松 開 刀 具 刀 柄 時(shí) 由 噴 口 經(jīng) 過(guò) 主 軸 中 間 通 孔 吹 出 ， 將 錐 孔 清理 干 凈 。 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.2 主 軸 及 其 部 件 結(jié) 構(gòu) 7、 主 軸 部 件 的 潤(rùn) 滑 與 密 封 主 軸 部 件 的 潤(rùn) 滑 與 密 封 是 機(jī) 床 使 用 和 維 護(hù) 過(guò) 程 中 值 得重 視 的 兩 個(gè) 問(wèn) 題 ， 良 好 的

31、 潤(rùn) 滑 可 以 降 低 軸 承 的 工 作 溫 度 、延 長(zhǎng) 壽 命 ， 密 封 不 僅 要 防 止 灰 塵 、 切 屑 和 切 削 液 進(jìn) 入 ， 還要 防 止 潤(rùn) 滑 油 泄 漏 。 數(shù) 控 機(jī) 床 上 ， 主 軸 軸 承 潤(rùn) 滑 方 式 有 ： 油 脂 潤(rùn) 滑 、 油 液循 環(huán) 潤(rùn) 滑 、 油 霧 潤(rùn) 滑 、 油 氣 潤(rùn) 滑 等 。 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.2 主 軸 及 其 部 件 結(jié) 構(gòu) 1） 油 脂 潤(rùn) 滑 方 式 是 目 前 在 數(shù) 控 機(jī) 床 的 主 軸 軸 承 上 最 常 用的 潤(rùn) 滑 方 式 ， 特 別 是 在 前 支 承 軸 承 上 更 是 常 用 。

32、2） 在 數(shù) 控 機(jī) 床 主 軸 上 ， 有 采 用 油 液 循 環(huán) 潤(rùn) 滑 方 式 的 。 3) 油 霧 潤(rùn) 滑 方 式 是 將 油 液 經(jīng) 高 壓 氣 體 霧 化 后 從 噴 嘴 成 霧 狀噴 到 需 潤(rùn) 滑 的 部 位 的 潤(rùn) 滑 方 式 。 4) 油 氣 潤(rùn) 滑 方 式 是 針 對(duì) 高 速 主 軸 而 開 發(fā) 的 新 型 潤(rùn) 滑 方 式 。數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.2 主 軸 及 其 部 件 結(jié) 構(gòu) 圖 3-23 恒 溫 油 液 循 環(huán) 潤(rùn) 滑 冷 卻 方 式 圖 3-24 油 氣 潤(rùn) 滑 在 用 油 液 潤(rùn) 滑 角 接 觸 軸 承 時(shí) 要 注 意 其 泵 油 效 應(yīng) ，

33、 必 須使 油 液 從 軸 承 小 口 進(jìn) 入 ， 如 圖 3-25所 示 。數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.2 主 軸 及 其 部 件 結(jié) 構(gòu) 圖 3-25 角 接 觸 軸 承 油 液 潤(rùn) 滑 3.3.1 數(shù) 控 車 床 的 主 軸 部 件 主 軸 部 件 的 精 度 、 剛 度 及 熱 變 形 對(duì) 加 工 質(zhì) 量 有 直 接 影響 。 數(shù) 控 車 床 的 主 軸 支 承 方 式 有 三 種 ： 1） 前 支 承 采 用 雙 列 圓 柱 滾 子 軸 承 和 60 角 接 觸 雙 列 球 軸承 組 合 ， 后 支 承 采 用 成 對(duì) 安 裝 角 接 觸 球 軸 承 。 綜 合 剛 度

34、好 ，應(yīng) 用 普 遍 。 2） 前 支 承 采 用 高 精 度 雙 列 （ 或 ） 角 接 觸 球 軸 承 ， 后 支 承采 用 單 列 （ 或 雙 列 ） 角 接 觸 球 軸 承 。 高 速 、 輕 載 、 精 密 主軸 。 3） 前 、 后 支 承 采 用 雙 列 和 單 列 圓 錐 滾 子 軸 承 。 中 等 精 度 、低 速 、 重 載 主 軸 。 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.3 典 型 機(jī) 床 主 軸 的 結(jié) 構(gòu) 1.卡 盤 通 用 夾 具 （ 三 爪 自 定 心 、 四 爪 單 動(dòng) 卡 盤 或 彈 簧 夾 頭 ） 。數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.3 典 型 機(jī)

35、 床 主 軸 的 結(jié) 構(gòu) 圖 3-28 液 壓 驅(qū) 動(dòng) 動(dòng) 力 自 定 心 夾 盤1驅(qū) 動(dòng) 爪 2卡 爪 3卡 盤 4活 塞 桿 5液 壓 缸 6、 7行 程 開 關(guān) 2.主 軸 編 碼 器 為 與 主 軸 同 步 的 光 電 脈 沖 發(fā) 生 器 ， 可 通 過(guò) 中 間 軸 齒 輪1： 1傳 動(dòng) 也 可 同 軸 安 裝 。 利 用 主 軸 編 碼 器 檢 測(cè) 主 軸 運(yùn) 動(dòng) 信 號(hào) 一 方 面 可 實(shí) 現(xiàn) 主 軸調(diào) 速 的 數(shù) 字 反 饋 ， 另 一 方 面 可 用 于 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 的 控 制 ， 如 車削 螺 紋 要 求 輸 入 進(jìn) 給 伺 服 電 機(jī) 的 脈 沖 數(shù) 與 主 軸 轉(zhuǎn) 速

36、 間 有 對(duì)應(yīng) 關(guān) 系 。 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.3 典 型 機(jī) 床 主 軸 的 結(jié) 構(gòu) 圖 3-29 編 碼 器 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.3 典 型 機(jī) 床 主 軸 的 結(jié) 構(gòu) 圖 3-31 光 電 脈 沖 發(fā) 生 器 原 理 圖1燈 泡 2聚 光 鏡 3漏 光 盤 4光 敏 管 5光 欄 板 【 實(shí) 例 3-4】 TND360型 數(shù) 控 車 床 主 軸 部 件數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.3 典 型 機(jī) 床 主 軸 的 結(jié) 構(gòu) 圖 3-32 TND360型 數(shù) 控 車 床 的 主 軸 部 件 3. C軸 功 能 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng)

37、 3.3 典 型 機(jī) 床 主 軸 的 結(jié) 構(gòu) 圖3-33 車削加工中心C 軸 3.3.2 自 動(dòng) 換 刀 數(shù) 控 銑 床 的 主 軸 部 件 1.主 軸 的 準(zhǔn) 停 功 能 （ 周 向 定 位 ） 當(dāng) 主 軸 停 止 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) ， 控 制 其 周 向 停 于 固 定 位 置 。數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.3 典 型 機(jī) 床 主 軸 的 結(jié) 構(gòu) 圖 3-38 主 軸 準(zhǔn) 停 換 刀 示 意 圖圖 3-39 主 軸 準(zhǔn) 停 階 梯 孔 或 精 鏜 孔 示 意 圖 1） 機(jī) 械 準(zhǔn) 停 控 制 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.3 典 型 機(jī) 床 主 軸 的 結(jié) 構(gòu) 圖 3-40 典 型 的 V形 槽 輪 定位 盤 機(jī) 械 準(zhǔn) 停 原 理 示 意 圖 2） 電 氣 準(zhǔn) 停 控 制 （ 1） 直 接 利 用 主 軸 編 碼 器 控 制 （ 2） 磁 傳 感 器 主 軸 準(zhǔn) 停 控 制 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.3 典 型 機(jī) 床 主 軸 的 結(jié) 構(gòu) 圖 3-41 主 軸 電 氣 準(zhǔn) 停 2. 刀 具 自 動(dòng) 裝 卸 及 吹 屑 裝 置 1） 7： 24錐 孔 2） 工 作 原 理 3） 吹 屑 數(shù) 控 機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3.3 典 型 機(jī) 床 主 軸 的 結(jié) 構(gòu) 謝 謝Thank You