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1、,数控机床机械系统装调与维修一体化教程,主编：韩鸿鸾,模块二 数控机床的主传动系统装调与维修,任务二 数控车床主传动系统装调与维修,床身,数控机床主传动系统装调的前提是看其装配图，而数控机床主传动系统维修的前提是数控机床主传动系统的装调。本任务从看数控车床主传动系统图的识别来实施。,数控机床主轴的装配现场,任务目标,掌握数控车床主传动系统的故障诊断与维修,：数控车床的主轴部件,一、主运动传动,一、主运动传动,TDN360数控卧式车床主传动系统图,二、主轴箱的结构,TND360数控车床的主轴箱展开图,根据您所在地区的实际情况，说明几种典型数控车床主传动的工作原理。,l.无级变速 数控机床一般采用
2、直流或交流主轴伺服电动机实现主轴无级变速。,无级变速,一、主轴变速方式,2.分段无级变速 有的数控机床在交流或直流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速等变速机构，使之成为分段无级变速。 (1)带有变速齿轮的主传动(图24a),变速齿轮的主传动,三位液压拨叉工作原理图 1、5液压缸2活塞杆3拨叉4套筒,三位液压拨叉工作原理图 1、5液压缸2活塞杆3拨叉4套筒,该机构除液压缸和活塞杆外，还增加了套筒4。当液压缸1通入压力油，而液压缸5卸压时，活塞杆2便带动拨叉3向左移动到极限位置，此时拨叉带动三联齿轮块移动到左端。,当液压缸5通压力油，而液压缸1卸压时，活塞2和套筒4一起向右移动，在套筒4碰到油缸5
3、的端部后，活塞杆2继续右移到极限位置，此时，三联齿轮块被拨叉3移动到右端。,当压力油同时进入液压缸1和5时，由于活塞杆2的两端直径不同，使活塞杆处在中间位置。应使套筒4的圆环面上的向右推力大于活塞杆2的向左的推力。,(2)通过带传动的主传动 主要用在转速较高、变速范围不大的机床。适用于高速、低转矩特性的主轴。常用的是同步齿形带。,带传动的主传动,带传动是传统的传动方式，常见的有V形带，平带，多联V形带，多楔带和齿形带。 1)多联V形带 多联V形带又称复合V形带，有双联和三联两种，每种都有3种不同的截面，横断面呈楔形，楔角为40。,多联V形带,多联V形带,2)多楔带 多楔带综合了V形带和平皮带的
4、优点。运转时振动小，发热少，运转平稳，重量轻。在40ms的线速度下来使用。也不会产生打滑，传动功率比V形带大20%30%。,多楔带的结构,多楔带型号选择图,多楔带有H型、J型、K型、L型、M型等型号，常用的多楔带有J形齿距为2.4mm，L形齿距为4.8mm，M形齿距为9.5mm三种规格,3)齿形带 齿形带又称为同步齿形带，根据齿形不同又分为梯形同步齿带和圆弧齿同步带。,同步齿形带,梯形齿,圆弧齿,实物图,结构图,同步齿形带型号选择图,1.带轮由密度小的材料制成。带轮所允许的最小直径，根据有效齿数及平带包角，由齿形带厂确定。 2.在驱动轴上的带轮应直接安装在电动机轴上。 3.同步齿形带必须预加载
5、。预加载的方法可以是电动机的径向位移或是安装张力轮。 4.地较长的自由齿形带(大于带宽9倍)，为衰减带振动常用张力轮。 张力轮可以是安装在齿形带内部的牙轮，但是更好的方式是在齿形带外部采用圆筒形滚轮，,应用齿形带的注意事项,(3)用两个电动机分别驱动主轴 高速时由一个电动机通过带传动，低速时，由另一个电动机通过齿轮传动。两个电动机不能同时工作，也是一种浪费。,两个电动机分别驱动,(4)内装电动机主轴 电动机转子固定在机床主轴上，结构紧凑。电主轴是电动机转子装在主轴上主轴就是电动机轴，多用在小型加工中心机床上。这也是近来高速加工中心主轴发展的一种趋势。,内装电动机主轴传动结构,数控机床的高速电轴
6、单元包括动力源、主轴、轴承和机架等几个部分。,高速主轴,电主轴结构,轴壳是高速电主轴的主要部件，轴壳的尺寸精度和位置精度直接影响主轴的综合精度。,转轴的制造精度直接影响电主轴的最终精度,转子由转子铁心、鼠笼、转轴三部分组成,转子由转子铁心、鼠笼、转轴三部分组成,由具有高磁导率的优质硅钢片叠压而成,二、主轴支承,1.滚动轴承支承 (1)数控机床常用滚动轴承,双列推力角接触球轴承 双列圆锥滚子轴承 圆柱滚子轴承 常用滚动轴承实物图,(2)主轴滚动轴承的配置,能使主轴获得较大的径向和轴向刚度，满足机床强力切削的要求，应用于各类数控机床的主轴。,提高了主轴的转速，适合主轴要求在较高转速下工作的数控机床
7、,适用于中等精度、低速与重载的数控机床主轴。,2.滑动轴承支承,静压轴承 1进油孔 2油腔 3轴向封油面4周向封油面5回油槽,磁悬浮轴承 l基准信号2调节器3功率放大器4位移传感器5定子6转子,磁悬浮轴承,磁悬浮轴承的高速主轴部件 l-刀具系统2、9-捕捉轴承3、8-传感器4、7-径向轴承5-轴向推力轴承 6-高频电动机10-冷却水管路11-气、液压力放大器,磁悬浮轴承的高速主轴部件,：根据实际情况，让学生在教师的指导下进行技能训练,轴承预紧，就是使轴承滚道预先承受一定的载荷，不仅能消除间隙而且还使滚动体与滚道之间发生一定的变形，从而使接触面积增大，轴承受力时变形减少，抵抗变形的能力增大。,一
8、、主轴滚动轴承的预紧,：根据实际情况，让学生在教师的指导下进行技能训练,1.轴承内圈移动,轴承内圈移动,2.修磨座圈或隔套,隔套,修磨座圈,3.自动预紧,自动预紧,用沿圆周均布的弹簧来对轴承预加一个基本不变的载荷，轴承磨损后能自动补偿，且不受热膨胀的影响。缺点是只能单向受力。,：您对所在学校的数控机床主轴支承预紧时遇到了什么情况？您是怎样解决的？,二、主轴的密封,：在教师的带领下，到工厂中看一下主轴的密封。,非接触式密封 1端盖2螺母,利用轴承盖与轴的间隙密封用在工作环境比较清洁的油脂润滑处,靠主轴转动的离心力把油甩到空腔内，油液流回箱内,迷宫式密封结构，可获得可靠的密封效果，用油脂或油液润滑
9、的密封。,1.非接触式密封,主要有油毡圈和耐油橡胶密封圈密封。,接触式密封 l甩油环 2油毡圈 3耐油橡胶密封圈,2.接触式密封,对数控机床的非接触式密封进行拆装与调整,主轴前支承的密封结构,1进油口 2轴承 3套筒 4、5法兰盘 6主轴 7泄漏孔 8回油斜孔 9泄油孔,：主轴拆卸下来以后应怎样放置与保存,三、主轴的维护,主轴维护,四、主轴支承故障诊断与维修,1.开机后主轴不转动的故障排除 故障现象:开机后主轴不转动 故障分析： （1）检查电动机情况良好，传动键没有损坏； （2）调整V带松紧程度，主轴仍无法转动； （3）检查测量电磁制动器的接线和线圈均正常，拆下制动器发现弹簧和摩擦盘也完好；
10、（4）拆下传动轴发现轴承因缺乏润滑而烧毁，将其拆下，手盘转动主轴正常。 故障处理：换上轴承重新装上主轴转动正常，主轴制动迅速，故障排除。,故障现象：零件孔加工时表面粗糙度值太大，无法使用。 故障分析：此故障的主要原因是主轴轴承的精度降低或间隙增大。 故障处理：调整轴承的预紧量。经几次调试，主轴恢复了精度，加工孔的表面粗糙度也达到了要求。,2.孔加工时表面粗糙度值太大的故障维修,常见支承的故障（让学生上网查询、图书馆查资料，并在教师的参与下讨论总结数控机床支承常见的故障）,主轴支承部件常见故障诊断及排除修方法,任务拓展,电主轴的选用,电主轴选用的一般原则： 1.要熟悉和了解电主轴的结构特点、基本
11、性能、主要参数、润滑和冷却的要求等基本内容； 2.结合目前具备的条件，如机床的类型及特点、电源条件、润滑气源条件、冷却条件、加工产品特点等诸多因素来考虑如何正确选择适宜的电主轴。 3.选用电主轴最重要的是选定其最高转速、额定功率、转矩和转矩与转速的关系。,注意事项： 1.从实际需要出发，切忌“贪高(高转速)求大(大功率)”，以免造成性能冗余、资金浪费、维护费事，以致后患无穷。 2.根据实际可行的切削规范，对多个典型工件的多个典型工序多做计算。 3.不要单纯依靠样本来选用，而应多与供应商的销售服务专家深入交谈，多听他们的有益建议。 4.注意正确选择轴承类型与润滑方式。在满足需求的条件下，应选用陶
12、瓷球混合轴承与永久性油润滑的组合，可省去润滑部件并方便维护。,电主轴的选用,任务拓展,任务巩固,一、填空题 1滚动轴承间隙的调整或预紧，通常是使轴承内、外圈相对轴向移动来实现的。常用的方法有轴承内圈移动、修磨座圈或隔套和自动预紧三种。 2主轴部件包括主轴箱、主轴头、主轴本体、轴承等，是机床的关键部件。 3液体静压轴承装置主要由供油系统、节流器和轴承三部份组成。 4主轴的接触式密封主要有油毡圈和耐油橡胶密封圈密封。 5滑动轴承在数控机床上最常使用的是静压滑动轴承。,6高速切削技术的发展，采用了“电主轴单元”和“直线电机单元”等。 7分段无级变速的方式有带有变速齿轮的主传动、通过带传动的主传动、用
13、两个电动机分别驱动主轴、内装电动机主轴等形式 8多联V形带又称复合V形带，有双联和三联两种，横断面呈楔形，楔角为40。 9数控机床上常用的多楔带有J形齿距为2.4mm，L形齿距为4.8mm，M形齿距为9.5mm三种规格。 10齿形带又称为同步齿形带，根据齿形不同又分为梯形同步齿带和圆弧齿同步带。,11加工中心上常用节距为5mm或8mm的圆弧齿形带，型号为5M或8M。 12数控机床的高速主轴单元包括动力源、主轴、轴承和机架等几个部分。 13主轴部件是机床的一个关键部件，它包括主轴的支承、安装在主轴上的传动零件等。 15圆弧齿同步带克服了梯形齿同步带的缺点，均化了应力，改善了啮合。因此，在加工中心
14、上，无论是主传动还是伺服进给传动，当需要用带传动时，总是优先考虑采用。,二、选择题 1在带有齿轮传动的主传动系统中，齿轮的换挡主要都靠（ B ）拨叉来完成 A气压 B液压 C电动 2为了实现带传动的准确定位，常用多楔带和（ A ）。 A齿形带 B V形带 C平带 D多联V形带 3电主轴是精密部件，在高速运转情况下，任何（ A ）进入主轴轴承，都可能引起振动，甚至使主轴轴承咬死。 A微尘 B油气 C杂质 4多楔带运转时振动小，发热少，运转平稳，重量轻，因此在（ A ）的线速度下来使用。 A40ms B50m/s C60m/s 5多楔带与带轮的接触好，负载分配均匀，即使瞬时超载，也不会产生打滑，而
15、传动功率比V形带大（ B ）。 A15%25% B20%30% C25%30%,二、选择题 6（ C ）具有带传动和链传动的优点，与一般的带传动相比，它不会打滑，且不需要很大的张紧力，减少或消除了轴的静态径向力；传动效率高达98%99.5%；可用于6080ms的高速传动。 A多楔带 BV形带 C同步齿形带 7为了保证数控机床能满足不同的工艺要求，并能够获得最佳切削速度，主传动系统的要求是（ D ）。 A无级调速 B变速范围宽 C分段无级变速 D变速范围宽且能无级变速,二、选择题 8主轴采用带传动变速时，一般常用（ B ）、同步齿形带。 A三角带 B多联V带 C平型带 DO带 9主轴采用（ A ）变速时，其滑移齿轮的位移常用液压拨叉和电磁离合器两种方式。 A齿轮分段 B液压涡轮 C变频器 D齿轮齿条,三、判断题（正确的划“”，错误的划“”） 1（）主轴轴承采用高性能油脂润滑，并严格控制注入量，能使主轴温升很低。 2（）采用机床机构故障诊断系统和自适应控制系统、优化切削用量等措施，有助于机床可靠地工作。 3（）交流主轴电动机没有电刷，不产生火花，使用寿命长。 4（）电主轴的转轴必须进行严格的动平衡。,5（）主轴轴承的轴向定位采用前端支承定位。 6（）保证数控机床各运动部件间的良好润滑就能提高机床寿命
