数控机床机械结构故障诊断分析ppt课件.ppt

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1、第五章数控机床典型结构与维修第2节数控机床机械基础教师：李爽时间：2014/11/07目录一、主传动系统与主轴部件二、数控机床的进给传动系统三、自动换刀装置一、主传动系统与主轴部件动系统数控机床的主传动系统承受主切削力，它的功率大小与回转速度直接影响着机床的加工效率。主轴部件是保证机床加工精度和自动化程序的主要部件，对数控机床的性能有着决定性的影响。一、主传动系统与主轴部件动系统1.1数控机床的主传动系统及主轴换挡机床主传动系统也称主轴系统，是指主轴电动机至主轴的运动传动系统，主轴电动机作为原动力通过该传动系统变成主轴上安装的刀具或工件的切削

2、力矩和切削速度。一、主传动系统与主轴部件动系统1.1数控机床的主传动系统及主轴换挡（1）数控机床主传动系统的要求：1）具有更大的调速范围并实现无级调速。一般要求主轴具备1∶（100～1000）的恒转矩调速范围和1∶10的恒功率调速范围。2）具有较高的精度与刚度，传递平稳，噪声低3）良好的抗振性和热稳定性。4）在车削中心上，要求主轴具有C轴控制功能。5）在加工中心上，要求主轴具有高精度的准停功能。6）具有恒线速度切削控制功能。（2）数控机床主轴的变速方式1）带有变速齿轮的主轴传动大中型数控机床较常采用的配置方式，确保低速时有较大的扭矩，滑移齿轮

3、的移位大多采用液压拨叉或直接由液压缸驱动齿轮来实现。数控机床主传动的四种配置方式(a)齿轮变速；(b)带传动；(c)两个电机分别驱动；(d)调速电机直接驱动2）通过带传动的主轴传动主要用在转速较高、变速范围不大的小型数控机床上。可以避免由齿轮传动所引起的振动和噪声。适用于高速低转矩特性的主轴，常用有多楔带和同步齿形带。带的结构形式(a)多楔带;(b)同步齿形带同步齿形带传动是一种综合了带传动和链传动优点的新型传动方式，带型有梯形齿和圆弧齿。同步齿形带的结构和传动3）用两个电机分别驱动主轴传动高速时，由一个电机通过带传动；低速时，由另一个电机通

4、过齿轮传动，齿轮起到降速和扩大变速范围的作用，使恒功率区增大，扩大了变速范围，避免了低速时转矩不够且电机功率不能充分利用的问题。4）调速电机直接驱动主轴传动大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出的扭矩小，电机发热对主轴的精度影响较大。直接驱动式（3）主轴换挡主轴换挡是指通过改变主轴电动机至主轴的传动比来获得更宽的主轴转速范围以及更高的转矩输出的过程。主轴换挡的方式一般有以下几种：1）手动换挡2）液压拨叉换挡3）电磁离合器自动换挡数控机床的主轴部件是影响机床加工精度的主要部件，其结构必须能很好解决刀具和工具的装夹

5、、轴承的配置、轴承间隙调整和润滑密封等问题。数控机床的主轴部件主要有以下几个部分：主轴主体及密封装置、支承主轴的轴承、配置在主轴内部的刀具卡进及吹屑装置、主轴的准停装置等。1.2主轴部件主轴轴承常见的支撑形式(a)形式一；(b)形式二；(c)形式三（1）主轴轴承的支撑形式1）前支撑采用双列短圆柱滚子轴承和60°角接触双列向心推力球轴承组合，后支撑采用成对向心推力球轴承。可提高主轴的综合刚度，满足强力切削的要求。普遍用于各类数控机床主轴。1.2主轴部件2）前支撑采用高精度双列向心推力球轴承。向心推力轴承有良好的高速性，主轴最高转速可达4000r

6、／min，但承载能力小，适于高速、轻载、高精密的数控机床主轴。3）前后支撑分别采用双列和单列圆锥滚子轴承。径向和轴向刚度高，能承受重载荷，其安装、调整性能好，但限制了主轴转速和精度，因此可用于中等精度、低速、重载的数控机床的主轴。（2）刀具自动装卸切屑清除装置4.3.3主轴部件机床执行换刀指令，机械手从主轴拔刀时，主轴需松开刀具。这时，液压缸上腔通压力油，活塞推动拉杆向下移动，使碟形弹簧压缩，钢球进入主轴锥孔上端的槽内，刀柄尾部的拉钉被松开，机械手拔刀。加工中心主轴前端有7∶24号锥孔，内部和后端安装的是刀具自动夹紧机构。压缩空气进入活塞和拉

7、杆的中孔，吹净主轴锥孔，为装入新刀具做好准备。当机械手将下一把刀具插入主轴后，液压缸上腔无油压，在碟形弹簧和弹簧的恢复力作用下，拉杆、钢球和活塞退回到图示的位置，使刀具被夹紧。刀杆夹紧机构用弹簧夹紧，液压放松，以保证在工作中突然停电时，刀杆不会自行松脱。4.3.3主轴部件（2）刀具自动装卸切屑清除装置机床采用的是7∶24号锥柄刀具，锥柄的尾端安装有拉钉，拉杆通过4个钢球拉住拉钉的凹槽，使刀具在主轴锥孔内定位及夹紧。4.3.3主轴部件（2）刀具自动装卸切屑清除装置(3)主轴的准停主轴准停换刀示意图又称为主轴定位功能，这是自动换刀所必需的功能。在

8、自动换刀的镗铣加工中心上，切削的转矩通常是通过刀杆的端面键来传递的，这就要求主轴具有准确定位于圆周上特定角度的功能。4.3.3主轴部件主轴准停阶梯孔或精镗孔示意图当