2 數(shù)控機(jī)床典型結(jié)構(gòu)及其故障診斷數(shù)控機(jī)床典型結(jié)構(gòu)及其故障診斷 1數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)件數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)件 指床身、底座、立柱、橫粱、滑座、工作臺指床身、底座、立柱、橫粱、滑座、工作臺等。等。 是整臺機(jī)床的基礎(chǔ)和框架，機(jī)床的其他零、是整臺機(jī)床的基礎(chǔ)和框架，機(jī)床的其他零、部件固定在基礎(chǔ)件上，或工作時(shí)在其導(dǎo)軌上運(yùn)部件固定在基礎(chǔ)件上，或工作時(shí)在其導(dǎo)軌上運(yùn) 動。動。 2 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu) 主傳動系統(tǒng)；主傳動系統(tǒng)； 進(jìn)給傳動系統(tǒng)；進(jìn)給傳動系統(tǒng)； 實(shí)現(xiàn)某些部件動作和輔助功能的系統(tǒng)和裝實(shí)現(xiàn)某些部件動作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置。置。 液壓、氣動，潤滑、冷卻等系統(tǒng)，排屑、液壓、氣動，潤滑、冷卻等系統(tǒng)，排屑、防護(hù)裝置，刀架和自動換刀裝防護(hù)裝置，刀架和自動換刀裝 置，自動托盤置，自動托盤交換裝置；交換裝置； 特殊功能裝置特殊功能裝置 刀具破損監(jiān)控、精度檢測和監(jiān)控裝置。刀具破損監(jiān)控、精度檢測和監(jiān)控裝置。主軸的作用主軸的作用 提供切削功率、在高檔數(shù)控機(jī)床中還具有C軸功能及定向功能 進(jìn)給部件：進(jìn)給部件： 其作用是在伺服電機(jī)的驅(qū)動其作用是在伺服電機(jī)的驅(qū)動下完成直線運(yùn)動的定位、進(jìn)給。下完成直線運(yùn)動的定位、進(jìn)給。下圖是滾珠絲杠、聯(lián)軸節(jié)的實(shí)物下圖是滾珠絲杠、聯(lián)軸節(jié)的實(shí)物照片。照片。 位置檢測裝置位置檢測裝置： 完成位置信號的反饋，反饋精度決定完成位置信號的反饋，反饋精度決定了機(jī)床的加工精度。以下是：了機(jī)床的加工精度。以下是： 直線光柵尺、圓光柵等位置檢測元件直線光柵尺、圓光柵等位置檢測元件 3 3加工中心加工中心 除上述組成部分外，至少還應(yīng)有自動換刀裝置，除上述組成部分外，至少還應(yīng)有自動換刀裝置，有有 的還有雙工位工件自動交換裝置。的還有雙工位工件自動交換裝置。 4柔性制造單元柔性制造單元 帶有工位數(shù)較多的工件自動交換裝置，帶有工位數(shù)較多的工件自動交換裝置， 帶有上下料自動工業(yè)機(jī)器人。帶有上下料自動工業(yè)機(jī)器人。第四周 08機(jī)電第六周 08機(jī)械、機(jī)械師自動換刀裝置：自動換刀裝置： 數(shù)控車床的轉(zhuǎn)塔數(shù)控車床的轉(zhuǎn)塔刀架、加工中心的刀刀架、加工中心的刀庫及換刀機(jī)構(gòu)，能夠庫及換刀機(jī)構(gòu)，能夠使工件一次裝夾后不使工件一次裝夾后不用再拆卸工件就可完用再拆卸工件就可完成多工序的加工。成多工序的加工。 21 數(shù)控機(jī)床主傳動數(shù)控機(jī)床主傳動 將主電機(jī)的原動力變成可加工主軸將主電機(jī)的原動力變成可加工主軸 上刀具切上刀具切削加工的切削力矩和切削速度。削加工的切削力矩和切削速度。 為適應(yīng)各種不同的加工，數(shù)控機(jī)床的主傳動系為適應(yīng)各種不同的加工，數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)應(yīng)統(tǒng)應(yīng) 具有較大的調(diào)速范圍，以保證加工時(shí)能選用合具有較大的調(diào)速范圍，以保證加工時(shí)能選用合理的切割用量。理的切割用量。 同時(shí)主傳動系統(tǒng)還需要有較高精度和剛度，并同時(shí)主傳動系統(tǒng)還需要有較高精度和剛度，并盡可能降低噪聲，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精盡可能降低噪聲，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。度和表面質(zhì)量。T I A N J I NT I A N J I N中德培訓(xùn)中心刀庫主軸X軸軸Y軸軸Z軸軸操作顯示單元機(jī)械手床身導(dǎo)軌床身導(dǎo)軌 該圖是一個該圖是一個加工中心的光機(jī)加工中心的光機(jī)由由X、Y、Z及主及主軸頭組成。軸頭組成。導(dǎo)軌的作用：導(dǎo)軌的作用： 支承和引導(dǎo)支承和引導(dǎo)運(yùn)動部件沿一定運(yùn)動部件沿一定軌道運(yùn)動。軌道運(yùn)動。2 21 11 1 主傳動變換方式主傳動變換方式 數(shù)控機(jī)床的主傳動必須滿足以下要求：數(shù)控機(jī)床的主傳動必須滿足以下要求： 1為了適應(yīng)材料切削加工的要求以及不同的加工為了適應(yīng)材料切削加工的要求以及不同的加工方法，主軸的傳動系統(tǒng)要有較寬的調(diào)速范圍以及相方法，主軸的傳動系統(tǒng)要有較寬的調(diào)速范圍以及相應(yīng)的輸出力矩。應(yīng)的輸出力矩。 2主軸部件將直接裝夾刀具對工件進(jìn)行切削。主軸部件將直接裝夾刀具對工件進(jìn)行切削。 主軸對零件的加工質(zhì)量、表面粗糙度和刀具使主軸對零件的加工質(zhì)量、表面粗糙度和刀具使用壽命均有很大的影響，要求它能高效地加工高精用壽命均有很大的影響，要求它能高效地加工高精度、表面質(zhì)量較好的度、表面質(zhì)量較好的 工件。工件。3主軸傳動系統(tǒng)要求有良好的運(yùn)動參數(shù)及動力學(xué)參主軸傳動系統(tǒng)要求有良好的運(yùn)動參數(shù)及動力學(xué)參數(shù)，才能體現(xiàn)高精度、高速度、高剛度、小振動、數(shù)，才能體現(xiàn)高精度、高速度、高剛度、小振動、小的熱變形及低噪聲。小的熱變形及低噪聲。 4對于數(shù)控加工中心，要求對于數(shù)控加工中心，要求ATC刀具交換機(jī)構(gòu)從主刀具交換機(jī)構(gòu)從主軸取刀、裝刀具時(shí)可靠地鎖緊與松開，同時(shí)要求數(shù)軸取刀、裝刀具時(shí)可靠地鎖緊與松開，同時(shí)要求數(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)角位置準(zhǔn)確?？貦C(jī)床主軸轉(zhuǎn)角位置準(zhǔn)確。數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)種類數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)種類 主要有無級變速，分段無級變速和內(nèi)置電機(jī)變速主要有無級變速，分段無級變速和內(nèi)置電機(jī)變速三種方式。三種方式。 (1)無級變速無級變速 主傳動采取無級變速，不僅能在一定的變速范主傳動采取無級變速，不僅能在一定的變速范圍內(nèi)選擇到合理的切削速度，而且還能夠在運(yùn)動中自圍內(nèi)選擇到合理的切削速度，而且還能夠在運(yùn)動中自動變速動變速. 無級變速有機(jī)械、液壓、電氣等多種形式。無級變速有機(jī)械、液壓、電氣等多種形式。 數(shù)控機(jī)床一般都采用數(shù)控機(jī)床一般都采用直流直流或或交流主軸伺服電機(jī)交流主軸伺服電機(jī)作為驅(qū)動的電氣無級變速。作為驅(qū)動的電氣無級變速。 其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，但主軸轉(zhuǎn)速的變化及轉(zhuǎn)矩其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，但主軸轉(zhuǎn)速的變化及轉(zhuǎn)矩的輸出和電機(jī)的輸出特性一致，因而使用上受到一的輸出和電機(jī)的輸出特性一致，因而使用上受到一定限制。定限制。例如，某公司生產(chǎn)的直流主軸伺服電機(jī)例如，某公司生產(chǎn)的直流主軸伺服電機(jī) 功率可以從功率可以從3.7kW-15kW，用于控制數(shù)控，用于控制數(shù)控機(jī)床的主傳動。它具有如下特點(diǎn)：機(jī)床的主傳動。它具有如下特點(diǎn)： 采用全封閉式結(jié)構(gòu)，能防止沙塵與切削油液等的濺采用全封閉式結(jié)構(gòu)，能防止沙塵與切削油液等的濺 人；人； 電機(jī)轉(zhuǎn)子軸為電機(jī)轉(zhuǎn)子軸為空心機(jī)構(gòu)空心機(jī)構(gòu)，內(nèi)裝冷卻系統(tǒng)，能將電機(jī)，內(nèi)裝冷卻系統(tǒng)，能將電機(jī) 內(nèi)部的熱量有效地減少到最小，由于采用了特殊的內(nèi)部的熱量有效地減少到最小，由于采用了特殊的 輔助電機(jī)，可使損耗減少，效率提高；輔助電機(jī)，可使損耗減少，效率提高； 過載能力強(qiáng)，可以在過載能力強(qiáng)，可以在30min內(nèi)過載內(nèi)過載36運(yùn)轉(zhuǎn)；運(yùn)轉(zhuǎn)； 有較寬的調(diào)速范圍，低速時(shí)采用調(diào)壓調(diào)速，有較寬的調(diào)速范圍，低速時(shí)采用調(diào)壓調(diào)速，可獲得恒轉(zhuǎn)矩輸出，高速時(shí)采用調(diào)磁調(diào)速，可獲可獲得恒轉(zhuǎn)矩輸出，高速時(shí)采用調(diào)磁調(diào)速，可獲得恒功率輸出；得恒功率輸出； 采用晶閘管三相全波整流驅(qū)動電路，加速和采用晶閘管三相全波整流驅(qū)動電路，加速和減速響應(yīng)靈敏，運(yùn)動平穩(wěn)，能保證工件加工表面減速響應(yīng)靈敏，運(yùn)動平穩(wěn)，能保證工件加工表面的粗糙度的要求；的粗糙度的要求； 主軸定向準(zhǔn)停。主軸定向準(zhǔn)停。(2)分段無級變速分段無級變速 數(shù)控機(jī)床在實(shí)際生產(chǎn)中，并不需要在整個變速數(shù)控機(jī)床在實(shí)際生產(chǎn)中，并不需要在整個變速范圍內(nèi)均為恒功率。范圍內(nèi)均為恒功率。 一般要求在中、高速段為恒功率傳動，一般要求在中、高速段為恒功率傳動， 一般要求在低速段為恒轉(zhuǎn)矩傳動。一般要求在低速段為恒轉(zhuǎn)矩傳動。 為了確保數(shù)控機(jī)床主軸低速為了確保數(shù)控機(jī)床主軸低速時(shí)有較大的轉(zhuǎn)矩和主軸的變速時(shí)有較大的轉(zhuǎn)矩和主軸的變速范圍盡可能大，有的數(shù)控機(jī)床范圍盡可能大，有的數(shù)控機(jī)床在交流或直流電在交流或直流電 機(jī)無級變速的機(jī)無級變速的基礎(chǔ)上配以齒輪變速，使之成基礎(chǔ)上配以齒輪變速，使之成為分段無級變?yōu)榉侄螣o級變 速。速。 在帶有齒輪變速的分段無級變速系統(tǒng)中，主軸在帶有齒輪變速的分段無級變速系統(tǒng)中，主軸的正、的正、 反啟動，停止與制動是直接控制電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。反啟動，停止與制動是直接控制電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。 主軸的變速是由電機(jī)轉(zhuǎn)速的無級變速與齒輪的有主軸的變速是由電機(jī)轉(zhuǎn)速的無級變速與齒輪的有級變速相配合來實(shí)現(xiàn)。級變速相配合來實(shí)現(xiàn)。 齒輪有級變速機(jī)構(gòu)通常采用兩種變速方式：齒輪有級變速機(jī)構(gòu)通常采用兩種變速方式：1液壓撥叉變速；液壓撥叉變速； 2電磁離合器變速。電磁離合器變速。 1液壓撥叉變速液壓撥叉變速 需要配置液壓系統(tǒng)，簡單、有效。需要配置液壓系統(tǒng)，簡單、有效。 2電磁離合器變速電磁離合器變速優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 便于實(shí)現(xiàn)自動操作，并有現(xiàn)成的系列產(chǎn)品可供便于實(shí)現(xiàn)自動操作，并有現(xiàn)成的系列產(chǎn)品可供選用。能簡化變速機(jī)構(gòu)，通過安裝在傳動軸上離合器選用。能簡化變速機(jī)構(gòu)，通過安裝在傳動軸上離合器的吸臺和分離的不同組合來改變齒輪的傳動路線，實(shí)的吸臺和分離的不同組合來改變齒輪的傳動路線，實(shí)現(xiàn)主軸的變速?，F(xiàn)主軸的變速。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 采用電磁離合器變速具有剩磁和發(fā)熱等缺點(diǎn)，采用電磁離合器變速具有剩磁和發(fā)熱等缺點(diǎn)，因此它的應(yīng)用范圍也受到一定限。因此它的應(yīng)用范圍也受到一定限。 帶有齒帶有齒輪傳動的主輪傳動的主傳動系統(tǒng)中，傳動系統(tǒng)中，齒輪的換擋齒輪的換擋主要靠液壓主要靠液壓撥叉來完成。撥叉來完成。 圖圖3-3 3-3 三位液壓撥叉工作原理圖三位液壓撥叉工作原理圖 1 1、5 5液壓缸；液壓缸； 2 2活塞桿；活塞桿； 3 3撥叉；撥叉； 4 4套筒。套筒。 電磁離合器是應(yīng)用電磁效應(yīng)接通或切斷運(yùn)動的元件，電磁離合器是應(yīng)用電磁效應(yīng)接通或切斷運(yùn)動的元件，由于它便于實(shí)現(xiàn)自動操作，并有現(xiàn)成的系列產(chǎn)品可供由于它便于實(shí)現(xiàn)自動操作，并有現(xiàn)成的系列產(chǎn)品可供選用，因而它已成為自動裝置中常用的操縱元件。選用，因而它已成為自動裝置中常用的操縱元件。 圖圖3-4 THK63803-4 THK6380型自動換刀數(shù)控銑鏜床型自動換刀數(shù)控銑鏜床的主傳動系統(tǒng)的主傳動系統(tǒng)87六六個個電電磁磁離離合合器器采用帶傳動的分段無級變速系統(tǒng)：采用帶傳動的分段無級變速系統(tǒng)： 在一些小型數(shù)控機(jī)床上也可以傳動帶有平帶、在一些小型數(shù)控機(jī)床上也可以傳動帶有平帶、V帶帶 和齒形帶以及多鍥帶等。和齒形帶以及多鍥帶等。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試方便，結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試方便， 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 調(diào)調(diào)速范圍受到電機(jī)約束。調(diào)調(diào)速范圍受到電機(jī)約束。同步帶同步帶梯形齒同步帶梯形齒同步帶圓弧齒同步帶圓弧齒同步帶 (3)內(nèi)置電機(jī)主軸變速內(nèi)置電機(jī)主軸變速-電主軸電主軸 將調(diào)速電機(jī)與主軸合成一體，轉(zhuǎn)速達(dá)將調(diào)速電機(jī)與主軸合成一體，轉(zhuǎn)速達(dá)20000rmin。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、適合快速啟動和停止，并改結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、適合快速啟動和停止，并改善了主軸啟動，停止響應(yīng)特性，便于控制，大大簡化善了主軸啟動，停止響應(yīng)特性，便于控制，大大簡化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)， 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 主軸溫度控制困難。其熱變形嚴(yán)重影響機(jī)床的加主軸溫度控制困難。其熱變形嚴(yán)重影響機(jī)床的加工精度。工精度。 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量直接影響主軸，故冷卻裝直接影響主軸，故冷卻裝置和溫控系統(tǒng)是最重要裝置和溫控系統(tǒng)是最重要裝置，其制造、維修困難，置，其制造、維修困難，成本也較高。成本也較高。 21. 2 主軸組件主軸組件 數(shù)控機(jī)床的主軸組件：數(shù)控機(jī)床的主軸組件： 主軸軸承、刀具自動裝卸裝置、吹屑裝置、主主軸軸承、刀具自動裝卸裝置、吹屑裝置、主軸準(zhǔn)停和主軸的拉刀結(jié)構(gòu)等。軸準(zhǔn)停和主軸的拉刀結(jié)構(gòu)等。 (1) 主軸軸承結(jié)構(gòu)主軸軸承結(jié)構(gòu) 數(shù)控機(jī)床的主軸軸承，大多采用滾動軸承：數(shù)控機(jī)床的主軸軸承，大多采用滾動軸承： 向心球軸承、角接觸球軸承，圓錐滾子軸承、向心球軸承、角接觸球軸承，圓錐滾子軸承、推力軸承、圓柱滾子軸承等。推力軸承、圓柱滾子軸承等。調(diào)心球軸承：調(diào)心球軸承： 特點(diǎn)：具有兩列球滾子，主要承受特點(diǎn)：具有兩列球滾子，主要承受徑向載荷徑向載荷，同時(shí)也能承受任一方向的軸向載荷。同時(shí)也能承受任一方向的軸向載荷。 有高的徑向載荷能力，特別有高的徑向載荷能力，特別適用于重載或振動載荷下工作。適用于重載或振動載荷下工作。 但不能承受純軸向載荷。但不能承受純軸向載荷。 該類軸承外圈滾道是球面形，該類軸承外圈滾道是球面形，故其調(diào)心性能良好，能補(bǔ)償同軸故其調(diào)心性能良好，能補(bǔ)償同軸度誤差。度誤差。 調(diào)心滾子軸承調(diào)心滾子軸承特點(diǎn)：特點(diǎn)： 具有兩列滾子，主要承受具有兩列滾子，主要承受徑向載荷，同時(shí)也能承受任一徑向載荷，同時(shí)也能承受任一方向的軸向載荷。方向的軸向載荷。 有高的徑向載荷能力，特有高的徑向載荷能力，特別適用于重載或振動載荷下工別適用于重載或振動載荷下工作。作。 不能承受純軸向載荷。不能承受純軸向載荷。該類軸承外圈滾道是球面形，該類軸承外圈滾道是球面形，故其調(diào)心性能良好，能補(bǔ)償故其調(diào)心性能良好，能補(bǔ)償同軸度誤差。同軸度誤差。 推力調(diào)心滾子軸承與調(diào)心滾子軸承同樣，推力調(diào)心滾子軸承與調(diào)心滾子軸承同樣，具有自動調(diào)心功能，對同軸度和軸的撓曲不甚敏感。具有自動調(diào)心功能，對同軸度和軸的撓曲不甚敏感。 這類軸承軸向載荷能力非常大這類軸承軸向載荷能力非常大 。用作單向軸向。用作單向軸向定位定位 。相對滑動小，但。相對滑動小，但極限轉(zhuǎn)速較低極限轉(zhuǎn)速較低 。 圓錐滾子軸承可以承受大的徑圓錐滾子軸承可以承受大的徑向載荷和軸向載荷。向載荷和軸向載荷。 由于圓錐滾子軸承只能傳遞單由于圓錐滾子軸承只能傳遞單向軸向載荷，因此，為傳遞相反方向軸向載荷，因此，為傳遞相反方向的軸向載荷就需要另一個與之對向的軸向載荷就需要另一個與之對稱安裝的圓錐滾子軸承。稱安裝的圓錐滾子軸承。 推力球軸承采用帶有球滾推力球軸承采用帶有球滾動的滾道溝的墊圈狀套圈構(gòu)成。動的滾道溝的墊圈狀套圈構(gòu)成?？沙惺茌S向載荷，但不能承受可承受軸向載荷，但不能承受徑向載荷。極限轉(zhuǎn)速低。不適徑向載荷。極限轉(zhuǎn)速低。不適于高速運(yùn)轉(zhuǎn)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)?？梢猿惺艽蟮膹较蜉d荷和軸向載荷可以承受大的徑向載荷和軸向載荷 圓錐滾子軸承承受的轉(zhuǎn)速比較高。圓錐滾子軸承承受的轉(zhuǎn)速比較高。深溝球軸承深溝球軸承 主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。當(dāng)其僅承受徑徑向載荷和軸向載荷。當(dāng)其僅承受徑向載荷時(shí)，接觸角為零。摩擦系數(shù)很小，向載荷時(shí)，接觸角為零。摩擦系數(shù)很小，極限轉(zhuǎn)速也很高極限轉(zhuǎn)速也很高，適用于高轉(zhuǎn)速甚至極，適用于高轉(zhuǎn)速甚至極高轉(zhuǎn)速的運(yùn)行，而且非常耐用，無需經(jīng)高轉(zhuǎn)速的運(yùn)行，而且非常耐用，無需經(jīng)常維護(hù)。常維護(hù)。 特點(diǎn)特點(diǎn): 同時(shí)承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷。同時(shí)承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷。能在較高的轉(zhuǎn)速下工作。能在較高的轉(zhuǎn)速下工作。 接觸角越大，軸向承載能力越高。接觸角越大，軸向承載能力越高。 單列角接觸球軸承只能承受一個方向的軸向負(fù)荷，在承單列角接觸球軸承只能承受一個方向的軸向負(fù)荷，在承受徑向負(fù)荷時(shí)，將引起附加軸向力。受徑向負(fù)荷時(shí)，將引起附加軸向力。 并且只能限制軸或外殼并且只能限制軸或外殼在一個方向的軸向位移。因此，一般都常采用成對安裝。在一個方向的軸向位移。因此，一般都常采用成對安裝。 u單列角接觸球軸承單列角接觸球軸承 圓柱滾子與滾道為線接觸圓柱滾子與滾道為線接觸軸承軸承。負(fù)荷負(fù)荷能力大，能力大，主要承受徑向負(fù)荷。滾動體與套圈擋邊摩擦小，主要承受徑向負(fù)荷。滾動體與套圈擋邊摩擦小，適于較高速旋轉(zhuǎn)。適于較高速旋轉(zhuǎn)。 滾針軸承滾針軸承 徑向結(jié)構(gòu)緊湊，其內(nèi)徑向結(jié)構(gòu)緊湊，其內(nèi)徑尺寸和載荷能力與其他徑尺寸和載荷能力與其他類型軸承相同時(shí)，外徑類型軸承相同時(shí)，外徑最小，特別適用于徑向安最小，特別適用于徑向安裝尺寸受限制的支承結(jié)果。裝尺寸受限制的支承結(jié)果。 極限轉(zhuǎn)速低。極限轉(zhuǎn)速低。 選用軸承時(shí)主要考慮：選用軸承時(shí)主要考慮： 軸承的極限轉(zhuǎn)速、剛度、阻尼特性和軸承的溫軸承的極限轉(zhuǎn)速、剛度、阻尼特性和軸承的溫升等因素。有以下幾種方式：升等因素。有以下幾種方式： A、采用、采用23個角接觸球軸承組合個角接觸球軸承組合 B、采用角接觸球軸承與圓柱滾子軸承組合。、采用角接觸球軸承與圓柱滾子軸承組合。 這時(shí)軸承經(jīng)過預(yù)緊后，可得到較高的剛度。這時(shí)軸承經(jīng)過預(yù)緊后，可得到較高的剛度。 C、要求有很大的剛性時(shí)，采用圓柱滾子軸承和、要求有很大的剛性時(shí)，采用圓柱滾子軸承和 雙向推力球軸承的組合，但此時(shí)主軸的極限雙向推力球軸承的組合，但此時(shí)主軸的極限 轉(zhuǎn)速受到了限制。轉(zhuǎn)速受到了限制。 常用主軸軸承的典型結(jié)構(gòu)有以下三種常用主軸軸承的典型結(jié)構(gòu)有以下三種; ; 1前后支撐用前后支撐用雙列圓柱滾子軸承雙列圓柱滾子軸承來承受徑向負(fù)來承受徑向負(fù)荷，用安裝在主軸前端的荷，用安裝在主軸前端的雙向接觸球軸承雙向接觸球軸承來承受來承受軸向負(fù)荷。這種結(jié)構(gòu)剛性較好，能進(jìn)行強(qiáng)力切削，軸向負(fù)荷。這種結(jié)構(gòu)剛性較好，能進(jìn)行強(qiáng)力切削，適應(yīng)于中等轉(zhuǎn)速的機(jī)床。適應(yīng)于中等轉(zhuǎn)速的機(jī)床。 2. 前后支撐全部采用成組角接觸球軸承，承受軸前后支撐全部采用成組角接觸球軸承，承受軸向和徑向負(fù)荷。向和徑向負(fù)荷。 這種結(jié)構(gòu)適應(yīng)這種結(jié)構(gòu)適應(yīng)高轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)速，中等切削負(fù)荷的數(shù)控，中等切削負(fù)荷的數(shù)控機(jī)床。機(jī)床。 3. 前支撐用角接觸球軸承，背靠背安裝，用以前支撐用角接觸球軸承，背靠背安裝，用以承受軸向和徑向負(fù)荷；承受軸向和徑向負(fù)荷； 后支撐用圓柱滾子軸承。后支撐用圓柱滾子軸承。 適應(yīng)較高轉(zhuǎn)速、較大切削負(fù)荷，主軸精度較高，適應(yīng)較高轉(zhuǎn)速、較大切削負(fù)荷，主軸精度較高，但所承受軸向負(fù)荷較前一種結(jié)構(gòu)小。但所承受軸向負(fù)荷較前一種結(jié)構(gòu)小。 目前高速主軸多數(shù)采用陶瓷滾動軸承，在脂潤目前高速主軸多數(shù)采用陶瓷滾動軸承，在脂潤滑情況下滑情況下 dn 值可達(dá)值可達(dá)120X104（d為軸承平均直徑；為軸承平均直徑；n為軸承每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）。為軸承每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）。 (2)主軸內(nèi)刀具自動裝卸及吹屑裝置主軸內(nèi)刀具自動裝卸及吹屑裝置 刀柄采用刀柄采用7：24錐度與主軸的左端面錐孔連接；錐度與主軸的左端面錐孔連接； 7：24錐度的錐柄既有利于定心，也便于刀柄松錐度的錐柄既有利于定心，也便于刀柄松開和推出。開和推出。 主軸端面有一健，既可通過它傳遞刀具的轉(zhuǎn)矩，主軸端面有一健，既可通過它傳遞刀具的轉(zhuǎn)矩，又可用于刀具的周向定位在又可用于刀具的周向定位在 自動交換刀具時(shí)要自動交換刀具時(shí)要求能自動松開和夾緊求能自動松開和夾緊 刀具。刀具。切屑的排除切屑的排除 為了保持主軸孔的清潔，為了保持主軸孔的清潔，常用壓縮空氣吹掉切屑。常用壓縮空氣吹掉切屑。 圖圖25所示的活塞所示的活塞14的心的心部鉆有壓縮空氣通道。部鉆有壓縮空氣通道。 當(dāng)活塞當(dāng)活塞 向下移動時(shí)，向下移動時(shí)，壓縮空氣流過活塞由拉壓縮空氣流過活塞由拉 桿孔桿孔噴出來，將主軸錐孔清理干噴出來，將主軸錐孔清理干凈。凈。 活塞活塞14對碟形彈簧的對碟形彈簧的壓力如果作用在主軸上，壓力如果作用在主軸上，并傳至主軸的支承，使它并傳至主軸的支承，使它承受附加的載荷，這樣不承受附加的載荷，這樣不利于主軸支承的工作。利于主軸支承的工作。 要使對碟形彈簧的壓要使對碟形彈簧的壓力轉(zhuǎn)化為內(nèi)力，不致傳遞力轉(zhuǎn)化為內(nèi)力，不致傳遞到主軸的支承上去。到主軸的支承上去。u主軸的拉刀機(jī)構(gòu)主軸的拉刀機(jī)構(gòu)n刀具自動夾緊機(jī)構(gòu)刀具自動夾緊機(jī)構(gòu) -主軸系統(tǒng)應(yīng)具主軸系統(tǒng)應(yīng)具備自動松開和夾緊刀備自動松開和夾緊刀具功能具功能. 主軸內(nèi)部刀具自動夾緊機(jī)構(gòu)主軸內(nèi)部刀具自動夾緊機(jī)構(gòu)換刀柄過程：換刀柄過程：1氣缸氣缸6帶壓桿帶壓桿8壓下拉桿壓下拉桿4 ，碟形彈簧碟形彈簧5被壓，抓刀爪被壓，抓刀爪2移出內(nèi)移出內(nèi)套套3，刀柄換出。，刀柄換出。2換上另一把刀柄，氣缸換上另一把刀柄，氣缸6帶帶壓桿壓桿8上移。碟形彈簧上移。碟形彈簧5恢復(fù)，帶恢復(fù)，帶動拉桿動拉桿4，使抓刀爪，使抓刀爪2移進(jìn)內(nèi)套移進(jìn)內(nèi)套3，抓緊刀柄。抓緊刀柄。圖3-23 拉緊結(jié)構(gòu)卸荷裝置卸荷裝置1-1-螺母；螺母；2-2-箱體；箱體；3-3-連接座；連接座；4-4-彈簧；彈簧；5-5-液壓缸體；液壓缸體；6-6-液壓缸；液壓缸；7-7-活塞桿；活塞桿；8-8-拉桿；拉桿；9-9-套環(huán)；套環(huán)；10-10-墊圈。墊圈。1）7活塞桿向下活塞桿向下壓量，壓量，8拉桿下壓拉桿下壓中間疊形彈簧，中間疊形彈簧，使刀柄夾頭松開。使刀柄夾頭松開。因此，會從內(nèi)部因此，會從內(nèi)部給主軸一個向下給主軸一個向下的力，這個力要的力，這個力要加在軸承上。為加在軸承上。為了減小此力，用了減小此力，用了此卸荷裝置。了此卸荷裝置。(3)卸荷裝置卸荷裝置 卸荷機(jī)構(gòu)：卸荷機(jī)構(gòu)： 油缸體油缸體6與連接座與連接座3固定在一起，但固定在一起，但是連接座是連接座3由螺釘由螺釘5通過彈簧通過彈簧4壓緊在箱體壓緊在箱體2的端面上，連接座的端面上，連接座3與箱孔為滑動配合。與箱孔為滑動配合。 當(dāng)油缸的上端通人高壓油使活塞當(dāng)油缸的上端通人高壓油使活塞7向向下推壓拉桿下推壓拉桿8并壓縮碟形彈簧的同時(shí)，油并壓縮碟形彈簧的同時(shí)，油缸的上端面也同時(shí)承受相同的液壓力，缸的上端面也同時(shí)承受相同的液壓力，故此，整個油缸連同連接座故此，整個油缸連同連接座3壓嫡彈簧壓嫡彈簧4而向上移動，使連接座而向上移動，使連接座3上的墊片上的墊片lo的上的上端面與主軸上的螺母端面與主軸上的螺母1的左端面壓緊，因的左端面壓緊，因此，松開刀柄時(shí)對碟形彈簧的液壓力就此，松開刀柄時(shí)對碟形彈簧的液壓力就成了在活塞成了在活塞?、油缸體、油缸體6、連接座、連接座3。墊片。墊片10、螺母、螺母1、碟形彈簧、套環(huán)、碟形彈簧、套環(huán)9、拉桿、拉桿8之間的內(nèi)力，因而使主軸支承不致承受之間的內(nèi)力，因而使主軸支承不致承受液壓推力。液壓推力。 (3)主軸準(zhǔn)停裝置主軸準(zhǔn)停裝置 數(shù)控機(jī)床為了完成數(shù)控機(jī)床為了完成ATC(自動刀具交換自動刀具交換)的運(yùn)的運(yùn)作過程，必須設(shè)置主軸準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)。作過程，必須設(shè)置主軸準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)。 在每一次自動換刀時(shí)，都必須使刀柄上的鍵在每一次自動換刀時(shí)，都必須使刀柄上的鍵槽對準(zhǔn)主軸的端面鍵才能順利換刀。槽對準(zhǔn)主軸的端面鍵才能順利換刀。 準(zhǔn)停準(zhǔn)停-主軸具有準(zhǔn)確定位的功能稱。主軸具有準(zhǔn)確定位的功能稱。主軸準(zhǔn)停裝置有機(jī)械方式和電氣定位方式兩種主軸準(zhǔn)停裝置有機(jī)械方式和電氣定位方式兩種 機(jī)械方式機(jī)械方式 采用機(jī)械凸輪機(jī)構(gòu)或光電盤方式進(jìn)行粗定位，采用機(jī)械凸輪機(jī)構(gòu)或光電盤方式進(jìn)行粗定位，然后有然后有 一個液動或氣動的定位銷桿插入主軸上的一個液動或氣動的定位銷桿插入主軸上的銷孔或銷槽實(shí)現(xiàn)精確定位，完成換刀后定位銷退銷孔或銷槽實(shí)現(xiàn)精確定位，完成換刀后定位銷退出，主軸才能開始旋轉(zhuǎn)，這種方式定位比較可靠出，主軸才能開始旋轉(zhuǎn)，這種方式定位比較可靠準(zhǔn)確，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修困難。準(zhǔn)確，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修困難。電氣定位方式電氣定位方式電氣式主軸準(zhǔn)停的特電氣式主軸準(zhǔn)停的特點(diǎn)：點(diǎn)： 不需要機(jī)械部件，不需要機(jī)械部件，定向時(shí)間短，可靠性定向時(shí)間短，可靠性高，只需要簡單的強(qiáng)高，只需要簡單的強(qiáng)電順序控制，精度和電順序控制，精度和剛度高。剛度高。 三種電器準(zhǔn)停方式：三種電器準(zhǔn)停方式：1磁傳感器磁傳感器 主軸準(zhǔn)停主軸準(zhǔn)停 2編碼器型主軸準(zhǔn)停編碼器型主軸準(zhǔn)停 準(zhǔn)停角度可由準(zhǔn)停角度可由外部開關(guān)量任意設(shè)外部開關(guān)量任意設(shè)定。定。3、數(shù)控系統(tǒng)控制準(zhǔn)停、數(shù)控系統(tǒng)控制準(zhǔn)停 在閉環(huán)系統(tǒng)中，以電動機(jī)軸端編碼器信號作為反饋信號，注意主軸上安裝元件的平衡問題。 由數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定主軸準(zhǔn)停角度由數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定主軸準(zhǔn)停角度2 21 13 3 主傳動鏈的常見故障診斷主傳動鏈的常見故障診斷 主傳動系統(tǒng)的常見故障診斷及排除方法主傳動系統(tǒng)的常見故障診斷及排除方法214 主傳動鏈的維護(hù)主傳動鏈的維護(hù) 為了減少主傳動鏈故障的發(fā)生，應(yīng)對其進(jìn)行維護(hù)：為了減少主傳動鏈故障的發(fā)生，應(yīng)對其進(jìn)行維護(hù)： 1熟悉數(shù)控機(jī)床主傳動鏈的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)，嚴(yán)熟悉數(shù)控機(jī)床主傳動鏈的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)，嚴(yán)禁超性能使用；禁超性能使用； 2.主傳動鏈出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)排除故主傳動鏈出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)排除故障，障， 3.注意觀察主軸箱溫度，檢查主軸潤滑恒溫油箱，注意觀察主軸箱溫度，檢查主軸潤滑恒溫油箱，調(diào)節(jié)溫度范圍，使油量充足；調(diào)節(jié)溫度范圍，使油量充足； 4.使用帶傳動的主軸系統(tǒng)，需定期觀察調(diào)整主軸驅(qū)使用帶傳動的主軸系統(tǒng)，需定期觀察調(diào)整主軸驅(qū)動皮帶的松緊程度，防止因皮帶打滑造成的丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象動皮帶的松緊程度，防止因皮帶打滑造成的丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象; 5由液壓系統(tǒng)平衡主軸箱重量的平衡系統(tǒng)，需定期由液壓系統(tǒng)平衡主軸箱重量的平衡系統(tǒng)，需定期觀察液壓系統(tǒng)的壓力表，當(dāng)油壓低觀察液壓系統(tǒng)的壓力表，當(dāng)油壓低 于要求值時(shí)，要進(jìn)于要求值時(shí)，要進(jìn)行補(bǔ)油；行補(bǔ)油； 6使用液壓撥叉變速的主傳動系統(tǒng)，必須在主軸停使用液壓撥叉變速的主傳動系統(tǒng)，必須在主軸停車后變速；車后變速； 7. 使用嚙合式電磁離合器變速的主傳動系統(tǒng)，必須使用嚙合式電磁離合器變速的主傳動系統(tǒng)，必須在低于在低于12rmin的轉(zhuǎn)速下變速；的轉(zhuǎn)速下變速； 8. 注意保持主軸與刀柄連接部位及刀柄的清潔，防注意保持主軸與刀柄連接部位及刀柄的清潔，防止對主軸的機(jī)械碰擊。止對主軸的機(jī)械碰擊。9每年對主軸潤滑恒溫油箱中的潤滑油更換一每年對主軸潤滑恒溫油箱中的潤滑油更換一 次，并清洗過濾器，次，并清洗過濾器，10每年清理潤滑油池底一次，并更換液壓泵濾每年清理潤滑油池底一次，并更換液壓泵濾 油器；油器；11.每天檢查主軸潤滑恒溫油箱，使其油量充每天檢查主軸潤滑恒溫油箱，使其油量充 足工作正常；足工作正常；12.防止各種雜質(zhì)進(jìn)入潤滑油箱，保持油液清潔；防止各種雜質(zhì)進(jìn)入潤滑油箱，保持油液清潔；13經(jīng)常檢查軸端及各處密封，防止?jié)櫥鸵旱男菇?jīng)常檢查軸端及各處密封，防止?jié)櫥鸵旱男?漏；漏；14.刀具夾緊裝置長時(shí)間使用后，會使活塞桿和拉桿刀具夾緊裝置長時(shí)間使用后，會使活塞桿和拉桿 間的間隙加大，造成拉桿位移量減少，使碟形彈間的間隙加大，造成拉桿位移量減少，使碟形彈 簧張閉伸縮量不夠，影響刀具的夾緊，故需及時(shí)簧張閉伸縮量不夠，影響刀具的夾緊，故需及時(shí) 調(diào)整液壓缸活塞的位移量；調(diào)整液壓缸活塞的位移量；15經(jīng)常檢查壓縮空氣氣壓，并調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)要求經(jīng)常檢查壓縮空氣氣壓，并調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)要求 值足夠的氣壓才能使主軸錐孔中的切屑和灰值足夠的氣壓才能使主軸錐孔中的切屑和灰 塵清理徹底。塵清理徹底。215 主軸部件的維護(hù)主軸部件的維護(hù) 意義：意義： 數(shù)控機(jī)床主軸部件是影響機(jī)床加工精度的主要數(shù)控機(jī)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部件，它的回轉(zhuǎn)精度影響工件的加工精 度，它的度，它的功率大小與回轉(zhuǎn)速度影響加工效率，它的自動變速、功率大小與回轉(zhuǎn)速度影響加工效率，它的自動變速、準(zhǔn)停和換刀等影響機(jī)床的自動準(zhǔn)停和換刀等影響機(jī)床的自動 化程度?；潭取?主軸部件應(yīng)具有與本機(jī)床工作性能相適應(yīng)的高主軸部件應(yīng)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、回轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性、 耐磨性和低的溫升。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具的裝夾、在結(jié)構(gòu)上，必須很好地解決刀具和工具的裝夾、軸承的配置、軸承間隙軸承的配置、軸承間隙 調(diào)整、潤滑密封等問題。調(diào)整、潤滑密封等問題。(1)(1)主軸潤滑主軸潤滑 油氣潤滑方式油氣潤滑方式 定時(shí)定量地把油霧送進(jìn)軸承空隙中，這樣既定時(shí)定量地把油霧送進(jìn)軸承空隙中，這樣既實(shí)現(xiàn)了油霧潤滑，又不至于油霧太多而污染周圍空實(shí)現(xiàn)了油霧潤滑，又不至于油霧太多而污染周圍空氣；氣； 噴注潤滑方式噴注潤滑方式 它用較大流量的恒溫油它用較大流量的恒溫油(每個軸承每個軸承34Lmin)噴注到主軸軸承上，以達(dá)到潤滑、冷卻的目的這噴注到主軸軸承上，以達(dá)到潤滑、冷卻的目的這里需特別指出的是，較大流量噴注的油，不是自然里需特別指出的是，較大流量噴注的油，不是自然回流，而是用排油泵強(qiáng)制控油，同時(shí)，采用專用高回流，而是用排油泵強(qiáng)制控油，同時(shí)，采用專用高精度大容量恒溫油箱。精度大容量恒溫油箱。(2)主軸密封主軸密封 在密封件中，被密封的在密封件中，被密封的介質(zhì)往往是以穿漏、滲漏或介質(zhì)往往是以穿漏、滲漏或擴(kuò)散的形式越界泄漏到密封擴(kuò)散的形式越界泄漏到密封連接處的另一側(cè)。連接處的另一側(cè)。