数控铣床加工中心的主传动系统与主轴部件的维护

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1、项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护1了解数控铣床/加工中心主传动系统的特点。2了解数控铣床/加工中心主轴部件的结构组成。3掌握主轴部件的维护保养。任务任务1 1 数控铣床数控铣床/加工中心的主传动系统与主轴部件的维护加工中心的主传动系统与主轴部件的维护 项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护 主传动系统是数控铣床、加工中心机床的重要组成部分。主轴部件是机床的重要执行元件之一，它的结构尺寸、形状、精度及材料等，对机床的使用性能都有很大的影响，影响机床的加工精度。本任务通过参观生产现场或数控机床厂，了解数控铣床主传动系统、

2、主轴部件的基本结构，现场对主轴部件进行维护保养操作，了解主轴部件结构特点，同时，掌握主轴部件的日常维护保养。主轴安装现场 主轴结构 项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护 数控铣床、加工中心主传动系统，是指将主轴电动机的原动力通过该传动系统变成可供切削加工用的切削力矩和切削速度。为了适应各种不同材料的加工及各种不同的加工方法，要求数控铣床、加工中心的主传动系统要有较宽的转速范围及相应的输出转矩。此外，由于主轴部件将直接装夹刀具对工件进行切削，因而对加工质量(包括加工表面粗糙度)及刀具寿命有很大的影响，所以对主传动系统的要求很高。为了能高效率地加工出高精度、低

3、表面粗糙度值的工件，必须要有一个具有良好性能的主传动系统和一个具有高精度、高刚度、振动小、热变形及噪声均能满足需要的主轴部件。对主传动系统的要求见下表。1对主传动系统的要求项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护对主传动系统的要求 要求要求内容内容主传动要有宽的调速范围及尽可能实现无级变速 数控加工时切削用量的选择，特别是切削速度的选择，关系到表面加工质量和机床生产率。对于自动换刀数控机床，为适应各种工序和不同材料加工的要求，更需要主传动有宽的自动变速范围 数控机床的主轴变速是依指令自动进行的，要求能在较宽转速范围内进行无级变速，并减少中间传递环节，以简化主轴

4、箱。目前数控机床的主驱动系统要求在l：(1001000)范围内进行恒转矩和1：10范围内的恒功率调速。由于主轴电动机与驱动的限制，为满足数控机床低速强力切削的需要，常采用分段无级变速的方法，即在低速段采用机械减速装置，以提高输出转矩功率大 要求主轴有足够的驱动功率或输出转矩，在整个速度范围内均能提供切削所需的功率或转矩，特别是在强力切削时。并且有一定的过载能力和较硬的调速机械特性，即在负载变化的情况下，电动机转速波动小动态响应性要好 要求主轴升降速时间短，调速时运转平稳。对有的数控机床需同时能实现正、反转切削，则要求换向时均可进行自动加减速控制，即要求主轴有四象限驱动能力（转下页）项目十项目十

5、 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护要求要求内容内容精度高 主要指主轴回转精度。要求主轴部件具有足够的刚度和抗振性，具有较好的热稳定性，即主轴的轴向和径向尺寸随温度变化较小。另外，要求主传动的传动链要短 良好的抗振性和热稳定性 数控铣床、加工中心工作时，可能由于断续切削、加工余量不均匀、运动部件不平衡以及切削过程中的自振等原因引起冲击力和交变力，使主轴产生振动，影响加工精度和表面粗糙度；严重时甚至可能破坏刀具和主轴系统中的零件，使其无法工作。主轴系统的发热使其中所有零部件产生热变形，降低传动效率，破坏零部件之间的相对位置精度和运动精度，从而造成加工误差。因此，主轴组件

6、要有较高的固有频率，较好的动平衡，且要保持合适的配合间隙，并要进行循环润滑项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护 2数控铣床、加工中心的主轴变速方式 为了适应不同的加工要求，目前主传动系统大致可以分为三类：（1）二级以上变速的主传动系统 项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护 变速装置多采用齿轮变速结构，故也称变速齿轮传动系统，如图所示是使用滑移齿轮实现二级变速的主传动系统。滑移齿轮的移位大都采用液压缸和拨叉或直接由液压缸带动齿轮来实现。因数控铣床、加工中心使用可调无级变速交流、直流电动机，所以经齿轮变速后，实现分段无级变

7、速，调速范围增加。其优点是能够满足各种切削运动的转矩输出，且具有大范围调节速度的能力。但由于结构复杂，需要增加润滑及温度控制装置，成本较高。此外制造和维修也比较困难。变速齿轮传动（二级变速）方式 项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护（2）一级变速器的主传动系统 目前多采用带（同步齿形带）传动装置，故也称带传动系统（如图所示）。其结构简单，安装调式方便。主要适用于高转速低扭矩的小型数控铣床。变速范围小、传动平稳、噪声低、主轴箱结构较复杂，由于带有过载打滑的特性，对电动机起过载保护，但只适用于低扭矩的数控机床。带传动（一级变速）方式 项目十项目十 数控铣床数控

8、铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护（3）电动机直接驱动的主传动变速方式 主要适用于小型数控机床，如图所示，这种主传动系统大大简化了主轴体与主轴的结构，调速范围宽，还有的数控机床直接在电动机内装主轴，刚度高，但输出扭矩小，故只适用于小型数控机床。电动机直接驱动主轴方式 项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护3主轴部件 数控铣床、加工中心主轴部件是影响机床加工精度的主要部件，它是机床的一个关键部件，它有回转误差，包括径向跳动、轴向窜动、角度摆动，影响工件的加工精度，它的自动变速、准停影响机床的自动化程度。4主传动系统的维护 数控铣床、加工中心的机械

9、结构比传统普通铣床的机械结构简单，但机械部件的精度提高了，对维护提出了更高的要求，具体内容如下：（1）熟悉数控机床主传动系统的结构、性能参数和主轴调整方法，严禁超性能使用。出现不正常现象时，应立即停机排除故障。项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护 （2）使用带传动的主轴系统，需定期调整主轴驱动带的松紧程度，防止因驱动带打滑造成的丢转现象。（3）操作者应每天检查主轴润滑的恒温油箱，注意观察主轴箱温度，调节温度范围，及时补充油量，使油量充足。防止各种杂质进入油箱，保持油液清洁。每年清理润滑油池底一次，更换一次润滑油，清洗过滤器并更换液压泵滤油器。（4）对采用液

10、压系统平衡主轴箱重量的系统，需定期观察液压系统的压力，当油压低于要求值时，要及时补油调整。（5）经常检查油管及各处密封，防止润滑油液的泄漏。（6）对于使用啮合式电磁离合器变速的传动系统，离合器必须在低于2rmin的转速下变速，对于使用液压拨叉变速的主传动系统，必须在主轴停车后变速。项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护5主轴部件的维护 数控铣床主轴部件是影响机床加工精度的主要部件，它的回转精度影响工件的加工精度，它的功率大小与回转速度影响加工效率，它的自动变速、准停和换刀等影响机床的自动化程度。因此，要求主轴部件具有与本机床工作性能相适应的高回转精度、刚度、

11、抗振性、耐磨性和低的温升。在结构上，必须很好地解决刀具和工件的装夹、轴承的配置、轴承间隙调整和润滑密封等问题。数控铣床、加工中心主轴部件的精度、刚度和热变形对加工质量都有直接影响。由于加工过程中不对数控机床进行人工调整，因此这些影响就更为严重。主轴的结构根据数控机床的规格、精度采用不同的主轴轴承。一般中、小规格的数控铣床的主轴部件多采用成组高精度滚动轴承，一般都采用23个角接触球轴承组合或用角接触球轴承与圆柱滚子轴承组合构成支持系统；数控机床主轴的转速高，为减少主轴的发热，必须改善轴承的润滑方式。润滑的作用是在摩擦副表面形成一层薄油膜，以减小摩擦和发热。项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心

12、加工中心 的结构与维护的结构与维护（1）主轴润滑 为了保证主轴有良好的润滑，减少摩擦发热，同时又能把主轴组件的热量带走，通常采用循环式润滑系统。用液压泵供油强力润滑，在油箱中使用油温控制器控制油液温度。近年来有些数控机床的主轴轴承采用高级油脂封入方式润滑，每加一次油脂可以使用710年，简化了结构，降低了成本,且维护保养简单，但必须防止润滑油和油脂混合，通常采用迷宫式密封方式。为了适应主轴转速向更高速化发展的需要，新的润滑冷却方式相继开发出来。这些新型润滑冷却方式不但要减少轴承温升，还要减少轴承内外圈的温差，以保证主轴热形变小。主轴润滑方式见下表。项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心

13、 的结构与维护的结构与维护主轴润滑方式 润润滑方式滑方式内容内容油气润滑 除在轴承中加入少量的润滑油外，还引入压缩空气，使滚动体上包有油膜起到润滑作用，再用空气循环冷却。这种润滑方式近似于油雾润滑方式，所不同的是油气润滑是定时定量地把油雾送进轴承空隙中，这样既实现了油雾润滑，又不至于油雾太多而污染周围空气，后者则是连续供给油雾喷注润滑 它用较大流量的恒温油(每个轴承34L/min)喷注到主轴轴承，以达到润滑冷却的目的。这里要特别指出的是，较大流量喷注的油，不是自然回流，而是用排油泵强制排油，同时，采用专用高精度大容量恒温油箱，油温变动控制在0.5项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心

14、 的结构与维护的结构与维护 1参观生产现场或数控机床厂，认识数控铣床/加工中心主轴系统结构 通过参观现场，并指定一台数控铣床或加工中心进行主轴结构了解（如图所示），更深刻认识机床主轴的结构，各主轴部件的作用，这样在使用机床加工过程中才能更好地发挥机床的性能，延长主轴的使用寿命。数控机床厂 主轴系统 项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护名称名称图图示示特点、作用特点、作用主轴箱 主轴箱通常由铸铁铸造而成，主要用于安装主轴零件、主轴电动机、主轴润滑系统等主轴 主轴是主传动系统最重要的零件，主轴材料的选择主要根据刚度、载荷特点、耐磨性和热处理变形等因素确定。用于

15、装夹刀具执行零件加工。主轴前端有7：24的锥孔，用于装夹刀柄或刀杆。主轴端面有一端面键，既可通过它传递刀具的扭矩，又可用于刀具的周向定位 加工中心/数控铣床主轴系统的主要组成部件的名称、结构和用途见下表。主轴部件的名称及作用（转下页）项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护名称名称图图示示特点、作用特点、作用轴承 该轴承为滚动轴承，主要用于支承主轴同步带轮 同步带轮的高要材料为尼龙，固定在主轴上，与同步带啮合传动主轴轴承（转下页）项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护名称名称图图示示特点、作用特点、作用同步带 同步带是主轴电

16、动机与主轴的传动元件，主要是将电动机的转动传递给主轴，带动主轴转动，执行工作。同步带是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪声小，传动比范围大，一般可达1:10。传动效率高，一般可达98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染电动机 主轴电动机是机床加工的动力元件，电动机的功效的大小直接关系到机床的切削力度（转下页）项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护名称名称图图示示

17、特点、作用特点、作用打刀缸 打刀缸主要是用于装刀与松刀。由气缸和液压缸组成，气缸装在液压缸的上端。工作时，气缸内的活塞推进液压缸内，使液压缸内的压力增加，推动主轴内夹刀元件，从而达到松刀作用。其中液压缸起增压作用润滑油管 主要用于主轴润滑项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护2主传动系统维护 检查机床主轴的润滑系统、恒温系统，掌握主传动系的日常维护，保证主轴能正运行，延长其使用寿命。（1）每天开机前检查机床前机床的主轴润滑系统，发现油量过低时及时加油。如下图所示。电动机润滑给油机 项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护 （2）机床运行时间过长时，要检查主轴的恒温系统，如果温度表温度过高，应马上停机，检查主轴冷却系统是否有问题。如下图所示。主轴恒温系统 项目十项目十 数控铣床数控铣床/加工中心加工中心 的结构与维护的结构与维护主轴电动机散热风扇 （3）定期检查主轴电动机上的散热风扇，看看是否运行正常，发现异常情况及时修理或更换，以免电动机产生的热量传递到主轴上，损坏主轴部件或影响加工精度。如下图所示。