数控铣床加工中心的主传动系统与主轴部件的维护

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1、1．了解数控铣床/加工中心主传动系统的特点。2．了解数控铣床/加工中心主轴部件的结构组成。3．掌握主轴部件的维护保养。任务1数控铣床/加工中心的主传动系统与主轴部件的维护主传动系统是数控铣床、加工中心机床的重要组成部分。主轴部件是机床的重要执行元件之一，它的结构尺寸、形状、精度及材料等，对机床的使用性能都有很大的影响，影响机床的加工精度。本任务通过参观生产现场或数控机床厂，了解数控铣床主传动系统、主轴部件的基本结构，现场对主轴部件进行维护保养操作，了解主轴部件结构特点，同时，掌握主轴部件的日常维护保养。主轴安装现场主轴结构数控铣床、加工中心主传动系统，是指将主轴电

2、动机的原动力通过该传动系统变成可供切削加工用的切削力矩和切削速度。为了适应各种不同材料的加工及各种不同的加工方法，要求数控铣床、加工中心的主传动系统要有较宽的转速范围及相应的输出转矩。此外，由于主轴部件将直接装夹刀具对工件进行切削，因而对加工质量(包括加工表面粗糙度)及刀具寿命有很大的影响，所以对主传动系统的要求很高。为了能高效率地加工出高精度、低表面粗糙度值的工件，必须要有一个具有良好性能的主传动系统和一个具有高精度、高刚度、振动小、热变形及噪声均能满足需要的主轴部件。对主传动系统的要求见下表。1．对主传动系统的要求对主传动系统的要求要求内容主传动要有宽的调速范

3、围及尽可能实现无级变速数控加工时切削用量的选择，特别是切削速度的选择，关系到表面加工质量和机床生产率。对于自动换刀数控机床，为适应各种工序和不同材料加工的要求，更需要主传动有宽的自动变速范围数控机床的主轴变速是依指令自动进行的，要求能在较宽转速范围内进行无级变速，并减少中间传递环节，以简化主轴箱。目前数控机床的主驱动系统要求在l：(100～1000)范围内进行恒转矩和1：10范围内的恒功率调速。由于主轴电动机与驱动的限制，为满足数控机床低速强力切削的需要，常采用分段无级变速的方法，即在低速段采用机械减速装置，以提高输出转矩功率大要求主轴有足够的驱动功率或输出转矩，

4、在整个速度范围内均能提供切削所需的功率或转矩，特别是在强力切削时。并且有一定的过载能力和较硬的调速机械特性，即在负载变化的情况下，电动机转速波动小动态响应性要好要求主轴升降速时间短，调速时运转平稳。对有的数控机床需同时能实现正、反转切削，则要求换向时均可进行自动加减速控制，即要求主轴有四象限驱动能力（转下页）要求内容精度高主要指主轴回转精度。要求主轴部件具有足够的刚度和抗振性，具有较好的热稳定性，即主轴的轴向和径向尺寸随温度变化较小。另外，要求主传动的传动链要短良好的抗振性和热稳定性数控铣床、加工中心工作时，可能由于断续切削、加工余量不均匀、运动部件不平衡以及切削

5、过程中的自振等原因引起冲击力和交变力，使主轴产生振动，影响加工精度和表面粗糙度；严重时甚至可能破坏刀具和主轴系统中的零件，使其无法工作。主轴系统的发热使其中所有零部件产生热变形，降低传动效率，破坏零部件之间的相对位置精度和运动精度，从而造成加工误差。因此，主轴组件要有较高的固有频率，较好的动平衡，且要保持合适的配合间隙，并要进行循环润滑2．数控铣床、加工中心的主轴变速方式为了适应不同的加工要求，目前主传动系统大致可以分为三类：（1）二级以上变速的主传动系统变速装置多采用齿轮变速结构，故也称变速齿轮传动系统，如图所示是使用滑移齿轮实现二级变速的主传动系统。滑移齿轮的

6、移位大都采用液压缸和拨叉或直接由液压缸带动齿轮来实现。因数控铣床、加工中心使用可调无级变速交流、直流电动机，所以经齿轮变速后，实现分段无级变速，调速范围增加。其优点是能够满足各种切削运动的转矩输出，且具有大范围调节速度的能力。但由于结构复杂，需要增加润滑及温度控制装置，成本较高。此外制造和维修也比较困难。变速齿轮传动（二级变速）方式（2）一级变速器的主传动系统目前多采用带（同步齿形带）传动装置，故也称带传动系统（如图所示）。其结构简单，安装调式方便。主要适用于高转速低扭矩的小型数控铣床。变速范围小、传动平稳、噪声低、主轴箱结构较复杂，由于带有过载打滑的特性，对电动

7、机起过载保护，但只适用于低扭矩的数控机床。带传动（一级变速）方式（3）电动机直接驱动的主传动变速方式主要适用于小型数控机床，如图所示，这种主传动系统大大简化了主轴体与主轴的结构，调速范围宽，还有的数控机床直接在电动机内装主轴，刚度高，但输出扭矩小，故只适用于小型数控机床。电动机直接驱动主轴方式3．主轴部件数控铣床、加工中心主轴部件是影响机床加工精度的主要部件，它是机床的一个关键部件，它有回转误差，包括径向跳动、轴向窜动、角度摆动，影响工件的加工精度，它的自动变速、准停影响机床的自动化程度。4．主传动系统的维护数控铣床、加工中心的机械结构比传统普通铣床的机械结构简单

8、，但机械部