机床主传动系统维护

结构简化，刚度 提高，但主轴输 出转速及转矩与 主电机的输出特 性一致，电机发 热对主轴精度有 影响，使用上受 到一定限制。
4）用两个电动机分别驱动主轴传动（分段无级变速） 高速时通过带传动、低速时通过齿轮传动，降速齿轮可使 输出转矩提高，升速齿轮可使恒功率区扩大，变速范围增加， 避免了低速时转矩不足和电机功率不能充分利用的问题，但 只有一个电机处于工作状态，浪费。
2.主轴的主要尺寸参数 （1）主轴直径 主轴直径越大，其刚度越高，但增加直径使得轴承和轴上其 他零件的尺寸相应增大。轴承直径越大，同精度等级的轴承 公差值也越大，同时轴承极限转速下降，要保证主轴的旋转 精度就越困难。 （2）主轴内孔直径 主轴的内径用来通过棒料、通过刀具夹紧装置固定刀具、 传动气动或液压卡盘等。孔径越大，可通过的棒料直径也越 大，机床使用范围就越广，同时主轴重量减小。其孔径大小 取决于主轴刚度，≤0.3时空心实心相当，＝0.5时空心约为实 心90%，＞0.7时急剧下降，一般取0.5。
4.主轴支承的主要精度指标 1）前支承轴承轴颈的同轴度公差约为5μm左右。 2）轴承轴颈需按轴承内孔“实际尺寸”配磨，且须保证配合 过盈为1～5μm。 3）定位锥孔与轴承轴颈的同轴度要求为3～5μm，与刀柄或 车夹具定位圆锥面的接触面积不小于80％，且大端接触较好。 4）装NN3000K(旧编号为3182100)型调心圆柱滚子轴承的 1∶12锥面，与轴承内圈接触面积不小于85％。
1-沉头螺丝 2-双列向心短圆柱滚子轴承 3-锁紧螺母 4-紧固螺钉
5-轴承
6-螺母
7-紧固螺钉
2、主轴轴承的调整 主轴轴承的调整对加工精度，粗糙度和切削能力都有很大的 影响。间隙过大，使刚性下降，间隙过小，则会使主轴运转温 升过高，都会使机床处于不正常工作状态。根据制造标准，主 轴连续运转，前后轴承的允许温度为70 ℃。 1)主轴前轴承调整(如图所示) 主轴前轴承采用预紧轴承结构，当机床使用一段时间后，轴 承产生磨损，使间隙增大，此时需要调整轴承，使间隙减少。 (1)先将锁紧螺母3上紧固螺钉7松开； (2)然后向主轴正转方向稍微转动螺母，使双列向心短圆柱滚 子轴承2的内环向前移动，减少轴承的间隙； (3)用手转动卡盘，应感觉比调整前稍紧，但仍转动灵活(通常 可自由转动1. 5 ~ 2转左右)，调整合适后，把螺母3上的紧固 螺钉7固紧。
1）．带有变速齿轮的主传动（分段无级变速） 如图所示，它通过少数几对齿轮传动，使主传动成为分段无级 变速，以便在低速时获得较大的扭矩，满足主轴对输出扭矩特 性的要求。这种方式在大中型数控机床采用较多，但也有部分 小型数控机床为获得强力切削所需扭矩而采用这种传动方式。
2）．通过带传动的主传动（无级变速） 如图所示，电机轴的转动经带传动传递给主轴，因不用齿轮变 速，故可避免因齿轮传动而引起的振动和噪声。这种方式主要 用在转速较高、变速范围不大的机床上，常用的带有三角带和 同步齿形带。
2)主轴后轴承调整(如图所示) (1)先将主轴尾部锁紧螺母6上的紧固螺钉4松开； (2)再向主轴正转方向适当旋紧螺母6，轴承5向右移动，减小主 轴的轴向间隙； (3)调整合适后，把螺母6上的螺钉4固定紧。
3、对主传动系统的要求 （1）调速范围宽、并实现无级调速 各种不同的机床对调速 范围的要求不同，通用型范围大，专用机床小； （2）热变形小 电动机、主轴及传动件都是热源； （3）主轴的旋转精度和运动精度高 主轴的旋转精度是指装 配后，在无载荷、低速转动条件下测量主轴前端和距离前端 300mm处的径向圆跳动和端面跳动值； （4）主轴的静刚度和抗振性较高 由于数控机床加工精度较 高，主轴的转速又很高，因此对主轴的静刚度和抗振性要求 较高； （5）主轴组件的耐磨性好、噪声低 主轴组件必须有足够的 耐磨性，使之能够长期保持良好的精度。
主轴的结构尺寸和形状、制造精度、材料及热处理对主轴组 件的工作性能有很大影响。主轴结构随主轴系统设计要求的 不同而有各种形式。
1.主轴端部结构形式 主轴端部用于安装刀具或夹持工件的基准，在设计上应能 保证定位准确、安装可靠、联接牢固、装卸方便，并能传递 足够的扭矩。主轴端部的结构形式都已标准化，数控车床的 主轴端部结构一般采用短圆锥法兰盘式，定心精度高、刚性 好，其它类型机床的主轴端部结构如图所示。 几种机床上通用 的结构形式 a)各种钻床 b)铣、镗床 c)外圆磨床、平 面磨床、无心磨 床等砂轮主轴 d)内圆磨床砂统，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。
A 、循环式润滑 B 、油脂润滑 C、 油气润滑 D、 喷注润滑
8、高速电主轴的轴承的定位元件与主轴不宜采用（ A）连接 A、螺纹 B、键 C、可拆的阶梯过盈
(1)法兰盘与主轴的配合间隙应控制在0. 1~0. 2 mm(单边)范围 内。如果间隙过大，则泄漏量将按间隙的3次方扩大;若间隙 过小，由于加工及安装误差，容易发生与主轴局部接触，使 主轴局部升温并产生噪声。 (2)法兰盘内端面与轴承端面的间隙应控制0. 15~0. 3mm之间。 小间隙可使外溢油直接被挡住，并沿法兰盘内端面下部的泄 油孔流回油箱。 (3)法兰盘上的沟槽与主轴上的护油槽对齐，以保证被主轴甩 至法兰盘沟槽内腔的油液能可靠地流回油箱。 4.主轴部件的常见故障及其诊断排除方法见表
同步带传动是一种综合了带、链传动优点的新型传动。 同步带的结构和传动如图所示。带的工作面及带轮外圆上均制 成齿形，通过带轮与轮齿相嵌合，作无滑动的啮合传动。
带内采用了承载后无 弹性伸长的材料作强 力层，以保持带的节 距不变，使主、从动 带轮可作无相对滑动 的同步传动。
3）．由主轴电机直接驱动的主传动（无级变速） 如图所示，主轴与电机转子合二为一，从而使主轴部件结构更 加紧凑，重量轻，惯量小，进步了主轴启动、停止的响应特性， 目前高速加工机床主轴多采用这种方式，这种类型的主轴也称 为电主轴。
5）.电主轴（无级变速） 机床主轴由内装式电机直接驱动，从而使主轴部件从机床 传动系统和整体结构中独立出来。成为“主轴单元”，又称 为“电主轴”。其不存在复杂的中间传动环节，具有调整范 围广、振动噪声小、易控制、能实现准停、准速、准位，加 工效率和加工精度高。
二、主轴部件 主轴部件是数控机床的一个关键部件，包括主轴、主轴的支 承、安装在主轴上传动件、密封件、自动夹紧装置及吹屑装 置、准停装置等等。主轴部件质量的好坏直接影响机床加工 精度和加工质量，它的输出功率大小与回转速度影响加工效 率，自动变速、准停和换刀等功能影响机床的自动化程度。 因此，主轴部件应满足以下几个方面的要求：高回转精度、 刚度、抗振性、耐磨性和热稳定性等，而且在主轴上安装有 刀具或工件的自动夹紧装置、主轴准停装置和主轴孔的清理 装置等，以求很好地解决刀具或工件的装夹、轴承的配置、 轴承间隙调整和润滑密封等问题。
机床主传动系统的基础维护与保养
认识数控机床主传动系统组成； 掌握数控机床的维护与保养基础技术。
一、数控机床主传动的特点
1、数控机床与普通机床比较具有以下特点： 1）转速高，功率大，它能使数控机床进行大功率切削和高 速切削，实现高效率加工。 2）主轴转数的变换迅速可靠，并能自动无级变速，使切削 工作始终在最佳状态下进行。 3）为实现刀具的快速或自动装卸，主轴上还必须设计有刀 具自动装卸、主轴定向停止和主轴孔内的切屑清除装置。 CKA6136卧式数控车床的主传动系统(如下图所示)
3.主轴的材料和热处理 主轴材料选择主要根据刚度、载荷特点、耐磨性要求的热处 理变形大小等因素确定，常用材料：45、40Cr、38CrMoAl等。 一般要求的机床主轴选用45，进行调质处理（预）获得较好 综合机械性能（22-28HRC），再根据使用要求对一些表面 进行表面淬火（40-48HRC）；当载荷较大或存在冲击或精 密机床高轴为减少热处理后的变形或轴向移动的主轴为提高 耐磨性，可选用合金钢如40Cr，调质处理+表面淬火（4250HRC），或是选用20Cr进行渗碳淬火（56-62HRC）；高 精密机床的主轴材料则选用38CrMoAl氮化处理，硬度8501000HVC。
主轴部件的常见故障及其诊断排除方法
练习
1、高速主轴主要采用的润滑冷却方式有____________ 油气润滑 、 _____________ 喷注润滑 。
2、由于数控机床具有比传统机床更高的切削性能要求，因而 要求数控机床的主轴部件具有更高的_________ 回转精度 、更好的 结构刚度 和___________ 抗振性能 。 _________ 提供动力 的，它将主电动 3、数控机床主传动系统是用来__________ 机的原动力变成可供主轴上刀具切削加工的__________ 切削力 。 支承轴承 和主轴组件 主轴 、_________ 4、数控机床的主传动包括________ 等。 高刚度 、_________ 高精度 、 5、数控机床对主传动系统的要求是_________ 宽调速。 6、标准机床主轴端部有________ 7：24 的锥孔。
卧式数控车床的主传动系统
主传动可采用手动两挡变速(变频电机+手动床头)，主电机 采用变频电机、床头箱采用手动两挡变速使主轴得到高低两个 区域转速、区域内转速无级调速，用户可根据工件直径及合理 的切削速度通过计算确定最佳转速。 机床动力由电机经皮带直接传入床头箱，主轴的正、反转 由电机直接正反转实现。 手动变频床头箱的主轴结构如图所示：
三、主轴部件的维护 1)主轴润滑 (1)油气润滑方式。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 样既实现润滑，又不致因油雾太多而污染周围空气，后者则 是连续供给油雾。 (2)喷注润滑方式。将较大流量的恒温油(每个轴承3 ~ 4 L/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，把油温 变动控制在士0. 5℃。
5、主轴内切屑清除装置 为防止主轴锥孔中落入切屑、灰尘或其它污物，导致在拉 紧刀杆时，锥孔表面和刀具锥柄会被划伤，甚至使刀杆偏斜 破坏正确定位，影响加工精度，常采用压缩空气在松开刀具 刀柄时由喷口经过主轴中间通孔吹出，将锥孔清理干净。