數(shù)控銑床加工中心的主傳動(dòng)系統(tǒng)與主軸部件的維護(hù)

1．了解數(shù)控銑床/加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)。2．了解數(shù)控銑床/加工中心主軸部件的結(jié)構(gòu)組成。3．掌握主軸部件的維護(hù)保養(yǎng)。任務(wù)1數(shù)控銑床/加工中心的主傳動(dòng)系統(tǒng)與主軸部件的維護(hù)

主傳動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控銑床、加工中心機(jī)床的重要組成部分。主軸部件是機(jī)床的重要執(zhí)行元件之一，它的結(jié)構(gòu)尺寸、形狀、精度及材料等，對(duì)機(jī)床的使用性能都有很大的影響，影響機(jī)床的加工精度。

本任務(wù)通過(guò)參觀生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或數(shù)控機(jī)床廠，了解數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)、主軸部件的基本結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)主軸部件進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)操作，了解主軸部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，同時(shí)，掌握主軸部件的日常維護(hù)保養(yǎng)。主軸安裝現(xiàn)場(chǎng)主軸結(jié)構(gòu)數(shù)控銑床、加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)，是指將主軸電動(dòng)機(jī)的原動(dòng)力通過(guò)該傳動(dòng)系統(tǒng)變成可供切削加工用的切削力矩和切削速度。為了適應(yīng)各種不同材料的加工及各種不同的加工方法，要求數(shù)控銑床、加工中心的主傳動(dòng)系統(tǒng)要有較寬的轉(zhuǎn)速范圍及相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。此外，由于主軸部件將直接裝夾刀具對(duì)工件進(jìn)行切削，因而對(duì)加工質(zhì)量(包括加工表面粗糙度)及刀具壽命有很大的影響，所以對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求很高。為了能高效率地加工出高精度、低表面粗糙度值的工件，必須要有一個(gè)具有良好性能的主傳動(dòng)系統(tǒng)和一個(gè)具有高精度、高剛度、振動(dòng)小、熱變形及噪聲均能滿足需要的主軸部件。對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求見(jiàn)下表。

1．對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求要求內(nèi)容主傳動(dòng)要有寬的調(diào)速范圍及盡可能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速數(shù)控加工時(shí)切削用量的選擇，特別是切削速度的選擇，關(guān)系到表面加工質(zhì)量和機(jī)床生產(chǎn)率。對(duì)于自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床，為適應(yīng)各種工序和不同材料加工的要求，更需要主傳動(dòng)有寬的自動(dòng)變速范圍數(shù)控機(jī)床的主軸變速是依指令自動(dòng)進(jìn)行的，要求能在較寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)級(jí)變速，并減少中間傳遞環(huán)節(jié)，以簡(jiǎn)化主軸箱。目前數(shù)控機(jī)床的主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求在l：(100～1000)范圍內(nèi)進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩和1：10范圍內(nèi)的恒功率調(diào)速。由于主軸電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)的限制，為滿足數(shù)控機(jī)床低速?gòu)?qiáng)力切削的需要，常采用分段無(wú)級(jí)變速的方法，即在低速段采用機(jī)械減速裝置，以提高輸出轉(zhuǎn)矩功率大要求主軸有足夠的驅(qū)動(dòng)功率或輸出轉(zhuǎn)矩，在整個(gè)速度范圍內(nèi)均能提供切削所需的功率或轉(zhuǎn)矩，特別是在強(qiáng)力切削時(shí)。并且有一定的過(guò)載能力和較硬的調(diào)速機(jī)械特性，即在負(fù)載變化的情況下，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)小動(dòng)態(tài)響應(yīng)性要好要求主軸升降速時(shí)間短，調(diào)速時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。對(duì)有的數(shù)控機(jī)床需同時(shí)能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)切削，則要求換向時(shí)均可進(jìn)行自動(dòng)加減速控制，即要求主軸有四象限驅(qū)動(dòng)能力（轉(zhuǎn)下頁(yè)）要求內(nèi)容精度高主要指主軸回轉(zhuǎn)精度。要求主軸部件具有足夠的剛度和抗振性，具有較好的熱穩(wěn)定性，即主軸的軸向和徑向尺寸隨溫度變化較小。另外，要求主傳動(dòng)的傳動(dòng)鏈要短良好的抗振性和熱穩(wěn)定性數(shù)控銑床、加工中心工作時(shí)，可能由于斷續(xù)切削、加工余量不均勻、運(yùn)動(dòng)部件不平衡以及切削過(guò)程中的自振等原因引起沖擊力和交變力，使主軸產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工精度和表面粗糙度；嚴(yán)重時(shí)甚至可能破壞刀具和主軸系統(tǒng)中的零件，使其無(wú)法工作。主軸系統(tǒng)的發(fā)熱使其中所有零部件產(chǎn)生熱變形，降低傳動(dòng)效率，破壞零部件之間的相對(duì)位置精度和運(yùn)動(dòng)精度，從而造成加工誤差。因此，主軸組件要有較高的固有頻率，較好的動(dòng)平衡，且要保持合適的配合間隙，并要進(jìn)行循環(huán)潤(rùn)滑2．?dāng)?shù)控銑床、加工中心的主軸變速方式為了適應(yīng)不同的加工要求，目前主傳動(dòng)系統(tǒng)大致可以分為三類：（1）二級(jí)以上變速的主傳動(dòng)系統(tǒng)

變速裝置多采用齒輪變速結(jié)構(gòu)，故也稱變速齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，如圖所示是使用滑移齒輪實(shí)現(xiàn)二級(jí)變速的主傳動(dòng)系統(tǒng)?；讫X輪的移位大都采用液壓缸和撥叉或直接由液壓缸帶動(dòng)齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)。因數(shù)控銑床、加工中心使用可調(diào)無(wú)級(jí)變速交流、直流電動(dòng)機(jī)，所以經(jīng)齒輪變速后，實(shí)現(xiàn)分段無(wú)級(jí)變速，調(diào)速范圍增加。其優(yōu)點(diǎn)是能夠滿足各種切削運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩輸出，且具有大范圍調(diào)節(jié)速度的能力。但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要增加潤(rùn)滑及溫度控制裝置，成本較高。此外制造和維修也比較困難。變速齒輪傳動(dòng)（二級(jí)變速）方式（2）一級(jí)變速器的主傳動(dòng)系統(tǒng)

目前多采用帶（同步齒形帶）傳動(dòng)裝置，故也稱帶傳動(dòng)系統(tǒng)（如圖所示）。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝調(diào)式方便。主要適用于高轉(zhuǎn)速低扭矩的小型數(shù)控銑床。變速范圍小、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低、主軸箱結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，由于帶有過(guò)載打滑的特性，對(duì)電動(dòng)機(jī)起過(guò)載保護(hù)，但只適用于低扭矩的數(shù)控機(jī)床。帶傳動(dòng)（一級(jí)變速）方式（3）電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng)變速方式

主要適用于小型數(shù)控機(jī)床，如圖所示，這種主傳動(dòng)系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化了主軸體與主軸的結(jié)構(gòu)，調(diào)速范圍寬，還有的數(shù)控機(jī)床直接在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝主軸，剛度高，但輸出扭矩小，故只適用于小型數(shù)控機(jī)床。電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸方式3．主軸部件數(shù)控銑床、加工中心主軸部件是影響機(jī)床加工精度的主要部件，它是機(jī)床的一個(gè)關(guān)鍵部件，它有回轉(zhuǎn)誤差，包括徑向跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)、角度擺動(dòng)，影響工件的加工精度，它的自動(dòng)變速、準(zhǔn)停影響機(jī)床的自動(dòng)化程度。4．主傳動(dòng)系統(tǒng)的維護(hù)

數(shù)控銑床、加工中心的機(jī)械結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)普通銑床的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但機(jī)械部件的精度提高了，對(duì)維護(hù)提出了更高的要求，具體內(nèi)容如下：（1）熟悉數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)和主軸調(diào)整方法，嚴(yán)禁超性能使用。出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)排除故障。

（2）使用帶傳動(dòng)的主軸系統(tǒng)，需定期調(diào)整主軸驅(qū)動(dòng)帶的松緊程度，防止因驅(qū)動(dòng)帶打滑造成的丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

（3）操作者應(yīng)每天檢查主軸潤(rùn)滑的恒溫油箱，注意觀察主軸箱溫度，調(diào)節(jié)溫度范圍，及時(shí)補(bǔ)充油量，使油量充足。防止各種雜質(zhì)進(jìn)入油箱，保持油液清潔。每年清理潤(rùn)滑油池底一次，更換一次潤(rùn)滑油，清洗過(guò)濾器并更換液壓泵濾油器。

（4）對(duì)采用液壓系統(tǒng)平衡主軸箱重量的系統(tǒng)，需定期觀察液壓系統(tǒng)的壓力，當(dāng)油壓低于要求值時(shí)，要及時(shí)補(bǔ)油調(diào)整。

（5）經(jīng)常檢查油管及各處密封，防止?jié)櫥鸵旱男孤?/p>

（6）對(duì)于使用嚙合式電磁離合器變速的傳動(dòng)系統(tǒng)，離合器必須在低于2r／min的轉(zhuǎn)速下變速，對(duì)于使用液壓撥叉變速的主傳動(dòng)系統(tǒng)，必須在主軸停車后變速。5．主軸部件的維護(hù)數(shù)控銑床主軸部件是影響機(jī)床加工精度的主要部件，它的回轉(zhuǎn)精度影響工件的加工精度，它的功率大小與回轉(zhuǎn)速度影響加工效率，它的自動(dòng)變速、準(zhǔn)停和換刀等影響機(jī)床的自動(dòng)化程度。因此，要求主軸部件具有與本機(jī)床工作性能相適應(yīng)的高回轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性、耐磨性和低的溫升。在結(jié)構(gòu)上，必須很好地解決刀具和工件的裝夾、軸承的配置、軸承間隙調(diào)整和潤(rùn)滑密封等問(wèn)題。數(shù)控銑床、加工中心主軸部件的精度、剛度和熱變形對(duì)加工質(zhì)量都有直接影響。由于加工過(guò)程中不對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行人工調(diào)整，因此這些影響就更為嚴(yán)重。

主軸的結(jié)構(gòu)根據(jù)數(shù)控機(jī)床的規(guī)格、精度采用不同的主軸軸承。一般中、小規(guī)格的數(shù)控銑床的主軸部件多采用成組高精度滾動(dòng)軸承，一般都采用2～3個(gè)角接觸球軸承組合或用角接觸球軸承與圓柱滾子軸承組合構(gòu)成支持系統(tǒng)；數(shù)控機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速高，為減少主軸的發(fā)熱，必須改善軸承的潤(rùn)滑方式。潤(rùn)滑的作用是在摩擦副表面形成一層薄油膜，以減小摩擦和發(fā)熱。（1）主軸潤(rùn)滑為了保證主軸有良好的潤(rùn)滑，減少摩擦發(fā)熱，同時(shí)又能把主軸組件的熱量帶走，通常采用循環(huán)式潤(rùn)滑系統(tǒng)。用液壓泵供油強(qiáng)力潤(rùn)滑，在油箱中使用油溫控制器控制油液溫度。近年來(lái)有些數(shù)控機(jī)床的主軸軸承采用高級(jí)油脂封入方式潤(rùn)滑，每加一次油脂可以使用7～10年，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了成本,且維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單，但必須防止?jié)櫥秃陀椭旌希ǔ２捎妹詫m式密封方式。為了適應(yīng)主軸轉(zhuǎn)速向更高速化發(fā)展的需要，新的潤(rùn)滑冷卻方式相繼開發(fā)出來(lái)。這些新型潤(rùn)滑冷卻方式不但要減少軸承溫升，還要減少軸承內(nèi)外圈的溫差，以保證主軸熱形變小。主軸潤(rùn)滑方式見(jiàn)下表。主軸潤(rùn)滑方式潤(rùn)滑方式內(nèi)容油氣潤(rùn)滑除在軸承中加入少量的潤(rùn)滑油外，還引入壓縮空氣，使?jié)L動(dòng)體上包有油膜起到潤(rùn)滑作用，再用空氣循環(huán)冷卻。這種潤(rùn)滑方式近似于油霧潤(rùn)滑方式，所不同的是油氣潤(rùn)滑是定時(shí)定量地把油霧送進(jìn)軸承空隙中，這樣既實(shí)現(xiàn)了油霧潤(rùn)滑，又不至于油霧太多而污染周圍空氣，后者則是連續(xù)供給油霧噴注潤(rùn)滑它用較大流量的恒溫油(每個(gè)軸承3～4L/min)噴注到主軸軸承，以達(dá)到潤(rùn)滑冷卻的目的。這里要特別指出的是，較大流量噴注的油，不是自然回流，而是用排油泵強(qiáng)制排油，同時(shí)，采用專用高精度大容量恒溫油箱，油溫變動(dòng)控制在±0.5°1．參觀生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或數(shù)控機(jī)床廠，認(rèn)識(shí)數(shù)控銑床/加工中心主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過(guò)參觀現(xiàn)場(chǎng)，并指定一臺(tái)數(shù)控銑床或加工中心進(jìn)行主軸結(jié)構(gòu)了解（如圖所示），更深刻認(rèn)識(shí)機(jī)床主軸的結(jié)構(gòu)，各主軸部件的作用，這樣在使用機(jī)床加工過(guò)程中才能更好地發(fā)揮機(jī)床的性能，延長(zhǎng)主軸的使用壽命。數(shù)控機(jī)床廠主軸系統(tǒng)名稱圖示特點(diǎn)、作用主軸箱主軸箱通常由鑄鐵鑄造而成，主要用于安裝主軸零件、主軸電動(dòng)機(jī)、主軸潤(rùn)滑系統(tǒng)等主軸主軸是主傳動(dòng)系統(tǒng)最重要的零件，主軸材料的選擇主要根據(jù)剛度、載荷特點(diǎn)、耐磨性和熱處理變形等因素確定。用于裝夾刀具執(zhí)行零件加工。主軸前端有7：24的錐孔，用于裝夾刀柄或刀桿。主軸端面有一端面鍵，既可通過(guò)它傳遞刀具的扭矩，又可用于刀具的周向定位加工中心/數(shù)控銑床主軸系統(tǒng)的主要組成部件的名稱、結(jié)構(gòu)和用途見(jiàn)下表。主軸部件的名稱及作用（轉(zhuǎn)下頁(yè)）名稱圖示特點(diǎn)、作用軸承該軸承為滾動(dòng)軸承，主要用于支承主軸同步帶輪同步帶輪的高要材料為尼龍，固定在主軸上，與同步帶嚙合傳動(dòng)主軸軸承（轉(zhuǎn)下頁(yè)）名稱圖示特點(diǎn)、作用同步帶同步帶是主軸電動(dòng)機(jī)與主軸的傳動(dòng)元件，主要是將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給主軸，帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，執(zhí)行工作。同步帶是由一根內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒形的環(huán)行帶及具有相應(yīng)吻合的輪所組成。它綜合了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)各自的優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)帶齒與輪的齒槽相嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力。同步帶傳動(dòng)具有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，無(wú)滑差，可獲得恒定的速比，傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸振，噪聲小，傳動(dòng)比范圍大，一般可達(dá)1:10。傳動(dòng)效率高，一般可達(dá)98%，結(jié)構(gòu)緊湊，適宜于多軸傳動(dòng)，不需潤(rùn)滑，無(wú)污染電動(dòng)機(jī)主軸電動(dòng)機(jī)是機(jī)床加工的動(dòng)力元件，電動(dòng)機(jī)的功效的大小直接關(guān)系到機(jī)床的切削力度（轉(zhuǎn)下頁(yè)）名稱圖示特點(diǎn)、作用打刀缸打刀缸主要是用于裝刀與松刀。由氣缸和液壓缸組成，氣缸裝在液壓缸的上端。工作時(shí)，氣缸內(nèi)的活塞推進(jìn)液壓缸內(nèi)，使液壓缸內(nèi)的壓力增加，推動(dòng)主軸內(nèi)夾刀元件，從而達(dá)到松刀作用。其中液壓缸起增壓作用潤(rùn)滑油管主要用于主軸潤(rùn)滑2．主傳動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)檢查機(jī)床主軸的潤(rùn)滑系統(tǒng)、恒溫系統(tǒng)，掌握主傳動(dòng)系的日常維護(hù)，保證主軸能正運(yùn)行，延長(zhǎng)其使用壽