数控机床结构与维修-第3章数控机床主传动系统

4．电磁离合器变速 1 2 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。
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 1 2
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3.2.2 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）。
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3.1 概述
第三章 数控机床的 主传动系统
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第三章 数控机床的主传动系统
3.1 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
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3.2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。
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3.1 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 。
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5．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20 000r／min。 磁悬浮轴承高速主轴 2 3
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材数控机床结１构通及维油修、５邓卸三鹏荷，
三位液压拨叉工作原理图
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
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1，5 缸体 2活塞杆 3 拨叉 4套筒
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梯形齿
圆弧齿
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同步带特点
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无滑动，传动比准确。 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。
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3.2.3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。
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传动带类型
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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。
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3.1.2 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。
3.2.4主轴的润滑与冷却
主轴轴承润滑和冷却是保证主轴正常工作的必要手段。为尽 可能减少Байду номын сангаас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， 控制主轴箱温升。
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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度影响较大。
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3．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。