数控机床结构及维修-第3章数控机床的主传动系统ppt课件.ppt

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1、3.1概述第三章数控机床的主传动系统7/27/202113.1概述3.2主轴部件3.3主轴准停3.4高速电主轴3.5主传动部件的结构与调整3.6主传动系统常见故障及排除方法第三章数控机床的主传动系统7/27/202123.1概述3.1.1对主传动系统的要求(1)大的调速范围。(2)小的热变形。(3)主轴有高的旋转精度和运动精度。(4)主轴有较高的静刚度和抗振性。(5)主轴组件有足够的耐磨性。7/27/202133.1.2主轴变速方式1．无级变速数控机床一般采用直流或交流主轴伺服电动机实现主轴无级变速。图3.1主轴功率转矩特性2．分段无级

2、变速(1)带有变速齿轮的主传动(图3.2a)。(2)通过带传动的主传动(图3.2b)。(3)用两个电动机分别驱动主轴(图3.2c)。3．液压拨叉变速机构带有齿轮传动的主传动系统中，齿轮的换挡主要靠液压拨叉来完成。图3.3是三位液压拨叉的原理图。7/27/202145传动带类型常用多楔带和同步带。同步带又称为同步齿形带，按齿形不同又可分为梯形齿同步带和圆弧齿同步带两种。其中梯形齿多用在转速不高或小功率动力传动中，而圆弧齿多用在数控加工中心等要求较高的数控机床主运动传动系统中。梯形齿圆弧齿7/27/202156同步带特点无滑动，传动比准确。

3、传动效率高，可达98﹪。传动平稳，噪声小（具有吸振的功能）。使用范围较广，速度可达50m/s，传动比可达10左右，传递功率由几瓦至数千瓦。维修保养方便，不需要润滑。7/27/202167三位液压拨叉工作原理图１通油、５卸荷，滑移齿轮在最左侧5通油、1卸荷，滑移齿轮在最右侧1、5同时通油，滑移齿轮在中间1，5缸体2活塞杆3拨叉4套筒7/27/202174．电磁离合器变速12电磁离合器是应用电磁效应接通或切断运动的元件，由于它便于实现自动操作，并有现成的系列产品可供选用，因而它已成为自动装置中常用的操纵元件。如图3.4所示为THK6380型

4、自动换刀数控铣镗床的主传动系统图，该机床采用双速电动机和六个电磁离合器完成18级变速。图3.5是数控铣镗床主轴箱中使用的无滑环摩擦片式电磁离合器。图3.6为啮合式电磁离合器，是在摩擦面上做了一定齿形，来提高传递的扭力。7/27/202185．内装电动机主轴变速这种主传动是电动机直接带动主轴旋转（图3.2d所示），大大简化主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出转矩小，电动机发热对主轴的精度影响较大。如图3.7所示为日本研制的立式加工中心主轴组件，其内装电动机主轴最高转速可达20000r／min。磁悬浮轴承高速主轴23

5、7/27/20219103．调速电机直接驱动主轴传动数控机床—般采用直流或交流主轴伺服电动机直接驱动主轴实现无级变速。交流主轴电动机及交流变频驱动装置（笼型感应交流电动机配置矢量变换变频调速系统），由于没有电刷不产生火花，所以使用寿命长，且性能已达到直流驱动系统的水平，甚至在噪声方面还有所降低。因此，目前应用较为广泛。7/27/20211011将调速电动机与主轴合成一体（电动机转子轴即为机床主轴），这是近年来新出现的一种结构。这种变速方式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，但主轴的输出转矩较小，电动机发热对主轴精

6、度影响较大。7/27/2021113.2主轴部件3.2.1主轴端部的结构形状主轴端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，在设计要求上，应能保证定位准确、安装可靠、联接牢固、装卸方便，并能传递足够的转矩。主轴端部的结构形状都已标准化，如图3.8所示为普通机床和数控机床所通用的几种结构形式。备注：车床主轴端部与卡盘连接示意图铣床端部刀柄安装视频127/27/2021123.2.2主轴部件的支承1．主轴部件常用滚动轴承的类型(图3.9)2．滚动轴承的精度主轴部件所用滚动轴承的精度有高级6(E)、精密级5(D)、特精级4(C)和超精级2(B)。前支承

7、的精度一般比后支承的精度高一级，也可以用相同的精度等级。普通精度的机床通常前支承取4(C)、5(D)级，后支承用5(D)、6(E)级。特高精度的机床前后支承均用2(B)级精度。3．主轴滚动轴承的配置(图3.10)4．主轴滚动轴承的预紧(1)轴承内圈移动（图3.11）。(2)修磨座圈或隔套（图3.12，3.13）。7/27/2021133.2.3主轴的材料和热处理主轴材料可根据强度、刚度、耐磨性、载荷特点和热处理变形大小等因素来选择。主轴刚度与材质的弹性模量E有关。7/27/2021143.2.4主轴的润滑与冷却主轴轴承润滑和冷却是保证主

8、轴正常工作的必要手段。为尽可能减少主轴部件温升引起的热变形对机床工作精度的影响，通常利用润滑油循环系统把主轴部件的热量带走，使主轴部件与箱体保持恒定的温度，在某些数控机床上，采用专用的冷却装置，控制主轴箱温