1、任务任务2.1数控车床主传动系统数控车床主传动系统学习目标：学习目标：通过本项目学习，能对数控车床主传动通过本项目学习，能对数控车床主传动系统有完整的认识，熟悉其典型结构及工作特性，系统有完整的认识，熟悉其典型结构及工作特性，能对主传动链进行常规保养与检查，明确调整环能对主传动链进行常规保养与检查，明确调整环节；能了解数控车床主传动系统常见故障及分析节；能了解数控车床主传动系统常见故障及分析与排除方法，对简单故障能进行分析和排除，并与排除方法，对简单故障能进行分析和排除，并对处理过程进行描述。对无法处理的故障应能进对处理过程进行描述。对无法处理的故障应能进行一定的描述并完成报修工作。行一定的描
2、述并完成报修工作。任务任务2.1数控车床主传动系统数控车床主传动系统学习内容：学习内容：1.1.数控机床对主传动系统的要求数控机床对主传动系统的要求2.2.主轴电机的工作特性及数控机床主轴工作特性主轴电机的工作特性及数控机床主轴工作特性3.3.主传动系统调速方式及变速机构主传动系统调速方式及变速机构4.4.主传动系统典型零件的结构及工作特性主传动系统典型零件的结构及工作特性5.5.数控车床典型主轴部件结构及调整环节数控车床典型主轴部件结构及调整环节6.6.典型数控车床主传动系统装拆工艺典型数控车床主传动系统装拆工艺7.7.主传动系统保养检查要点主传动系统保养检查要点8.8.主传动系统常见故障及
3、故障分析与排除的方法主传动系统常见故障及故障分析与排除的方法9.9.分析并排除典型、简单主传动系统故障分析并排除典型、简单主传动系统故障任务任务2.1数控车床主传动系统数控车床主传动系统学习重点与难点：学习重点与难点：1.1.典型数控车床主传动系统结构图典型数控车床主传动系统结构图2.2.典型元件结构及工作特点典型元件结构及工作特点3.3.主轴精度检验项目和检验方法主轴精度检验项目和检验方法4.4.精度分析精度分析5.5.主传动系统常规保养与检查要点及技术规范主传动系统常规保养与检查要点及技术规范6.6.主传动系统常见故障及分析与排除方法主传动系统常见故障及分析与排除方法7.7.实际故障排除实
4、际故障排除典型数控车床主传动系统结构图典型元件结构及工作特点主轴精度检验项目和检验方法精度分析主传动系统常规保养与检查要点及技术规范主传动系统常见故障及分析与排除方法实际故障排除任务任务2.1数控车床主传动系统数控车床主传动系统学习活动设计：学习活动设计：1.1.以小组为单位，在工业中心考察各种数控车床及以小组为单位，在工业中心考察各种数控车床及车削中心。通过透明车床模型熟悉车床主轴部件。车削中心。通过透明车床模型熟悉车床主轴部件。2.2.拆开拆开CK616iCK616i数控机床主传动箱盖及部分防护装置，数控机床主传动箱盖及部分防护装置，绘制主传动系统简图。绘制主传动系统简图。3.3.检查检查
5、CK616iCK616i数控机床主轴几何精度。数控机床主轴几何精度。4.4.参与工业中心设备保养维护工作，在设备出现故参与工业中心设备保养维护工作，在设备出现故障时及时跟进，作为学习工作的实时案例。障时及时跟进，作为学习工作的实时案例。5.5.收集和整理关于高速主轴技术发展的资料，小组收集和整理关于高速主轴技术发展的资料，小组形成报告并交流展示。形成报告并交流展示。典型数控车床主传动系统结构图典型元件结构及工作特点主轴精度检验项目和检验方法精度分析主传动系统常规保养与检查要点及技术规范主传动系统常见故障及分析与排除方法实际故障排除任务任务2.1数控车床主传动系统数控车床主传动系统着重关注的引导
6、性问题：着重关注的引导性问题：1 1数控机床对主传动系统有哪些要求？数控机床对主传动系统有哪些要求？2 2主传动变速有几种方式？各有何特点？主传动变速有几种方式？各有何特点？3 3采用变频调速电机的数控机床主轴工作特性是怎样的？采用变频调速电机的数控机床主轴工作特性是怎样的？4 4同步齿形带与普通带传动有哪些区别？同步齿形带与普通带传动有哪些区别？5 5编码器的作用有哪些？光电脉冲编码器的工作原理。编码器的作用有哪些？光电脉冲编码器的工作原理。6 6数控车床主轴部件和普通车床主轴部件比较，有哪些相数控车床主轴部件和普通车床主轴部件比较，有哪些相同，有哪些不同？同，有哪些不同？7 7主轴轴承为什
7、么要预紧？怎样进行轴向和径向预紧？主轴轴承为什么要预紧？怎样进行轴向和径向预紧？8 8主轴部件冷却、润滑和密封方式及其特点。主轴部件冷却、润滑和密封方式及其特点。9 9车床部件保养检查的要点及技术要求有哪些？车床部件保养检查的要点及技术要求有哪些？1010关于典型车床主轴部件拆装工艺。关于典型车床主轴部件拆装工艺。1111主传动系统容易出现哪些故障？主传动系统容易出现哪些故障？典型数控车床主传动系统结构图典型元件结构及工作特点主轴精度检验项目和检验方法精度分析主传动系统常规保养与检查要点及技术规范主传动系统常见故障及分析与排除方法实际故障排除单元单元2.1 数控车床的主传动系统数控车床的主传动
8、系统2.1.1 数控车床主传动系统的组成：主要由主轴电机、传动数控车床主传动系统的组成：主要由主轴电机、传动装置、主轴组件及检测装置（脉冲编码器）构成。装置、主轴组件及检测装置（脉冲编码器）构成。同步齿形带主轴电机主轴组件主轴脉冲编码器1、高转速、大功率高转速、大功率:大功率和高速切削，高效率加工。大功率和高速切削，高效率加工。2 2、宽调速范围和无极调速、宽调速范围和无极调速:保证加工时能选择合理的切削用量，获得最保证加工时能选择合理的切削用量，获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。佳的生产率、加工精度和表面质量。3 3、高的旋转精度和运动精度：、高的旋转精度和运动精度：保证零件的加工精度。
9、保证零件的加工精度。4 4、较高的刚性和抗振性、较高的刚性和抗振性:因为高精度和高转速的要求。因为高精度和高转速的要求。5、较好的热稳定性较好的热稳定性:保证高精度。保证高精度。6.6.主轴组件的耐磨性：主轴组件的耐磨性：连续切削，长期保持精度连续切削，长期保持精度 。7 7、能实现刀具的自动装卸或自动换刀、能实现刀具的自动装卸或自动换刀2.1.2 2.1.2 对数控车床主传动系统的要求对数控车床主传动系统的要求通过带传动的主传动电机本身的调速及扭矩能够满足要求。电机本身的调速及扭矩能够满足要求。避免齿轮引起的噪音。避免齿轮引起的噪音。适用于高速、低扭矩特性要求的主轴。适用于高速、低扭矩特性要
10、求的主轴。通过带传动的主传动XD-40XD-40主传动系统主传动系统带有变速齿轮的主传动通过少数几对齿轮降速，扩大输出扭矩，以满足主轴低速时对输出扭矩特性通过少数几对齿轮降速，扩大输出扭矩，以满足主轴低速时对输出扭矩特性的要求同时满足最高主轴转速的要求。如果单纯追求无极调速，势必增加主的要求同时满足最高主轴转速的要求。如果单纯追求无极调速，势必增加主轴电机功率，体积、重量、成本增加。轴电机功率，体积、重量、成本增加。分段无极调速。分段无极调速。大、中型数控机床采用。大、中型数控机床采用。XK714A主传动系统主传动系统液压拨叉液压拨叉油管主电动机主电动机变速箱变速箱带有变速齿轮的主传动连主轴连
11、主轴编码器编码器1:1齿轮齿轮操操纵纵机机构构CK616i主传动系统主传动系统3、内装电动机主轴传动结构（高速切削主轴）（高速切削主轴）将调速电机与主轴合成一体将调速电机与主轴合成一体（电（电动机转子即为机床主轴）动机转子即为机床主轴）高速加工的最佳选择。高速加工的最佳选择。传统的传动方式在高速运转时，振动传统的传动方式在高速运转时，振动和噪音难以解决。和噪音难以解决。一体化结构，提高了主轴系统刚性。一体化结构，提高了主轴系统刚性。高速加工要求主轴极大的加速度（加高速加工要求主轴极大的加速度（加速能力），减小惯量。速能力），减小惯量。没有传动环节的外力作用和冲击，传没有传动环节的外力作用和冲击
12、，传动更平稳，轴承寿命延长。动更平稳，轴承寿命延长。最高转速一般在最高转速一般在20000rpm20000rpm以上以上设计、制造要求高，发热影响设计、制造要求高，发热影响主轴精度，温控和冷却是关键主轴精度，温控和冷却是关键成本高成本高2.1.4 数控车床主轴输出特性数控车床主轴输出特性数控车床主传动系统一般采用主轴伺服电动机或变频调速数控车床主传动系统一般采用主轴伺服电动机或变频调速电机实现主轴无极变速。电机实现主轴无极变速。主轴输出功率扭矩特性图主轴输出功率扭矩特性图 1、主轴电机的功率扭矩特性、主轴电机的功率扭矩特性转速转速ndD同时满足电动机全功率及最大扭矩输出时的转速同时满足电动机全
13、功率及最大扭矩输出时的转速.主轴电动机的额定功率是指在恒功率调速区域主轴电动机的额定功率是指在恒功率调速区域Rdp(转速转速ndDndmax)内运行的输出功率内运行的输出功率.一般一般Rdp=35。低于额定转速低于额定转速n1时是达不到额定功率的。转速越低时是达不到额定功率的。转速越低,输出功输出功率就越小率就越小.转速转速ndmin ndD区域属于恒转矩调速，调速范围区域属于恒转矩调速，调速范围Rdt较较大，几十甚至上百转。大，几十甚至上百转。电动机的的扭矩、功率和转速电动机的的扭矩、功率和转速有如下的关系有如下的关系:T=9550Pn M扭矩扭矩(Nm)W-功率功率(KW)n转速转速(r/
14、min)2、机床主轴的功率扭矩特性、机床主轴的功率扭矩特性转速转速nj为设计的主轴额定转速为设计的主轴额定转速(也称计算转速也称计算转速),为传递全功为传递全功率及最大扭矩时主轴转速率及最大扭矩时主轴转速.恒功率调速范围恒功率调速范围Rnp(转速转速njnmax)一般为一般为2030。恒转矩调速范围恒转矩调速范围Rnt(ndmin ndD)相对较小。相对较小。在恒功率区域内，机床主轴能传递动力源的全部功率，而在恒功率区域内，机床主轴能传递动力源的全部功率，而所传递的最大转矩则随转速的增大而减小；在恒转矩区域内，所传递的最大转矩则随转速的增大而减小；在恒转矩区域内，机床主轴并不需要传递全部功率，
15、而其输出转矩则保持机床主轴并不需要传递全部功率，而其输出转矩则保持nj时时的转矩值不变。的转矩值不变。无极调速系统的功率及转矩特无极调速系统的功率及转矩特性应与机床主传动系统所需要性应与机床主传动系统所需要的功率及扭矩特性相匹配。的功率及扭矩特性相匹配。3、无极变速、无极变速:多采用交流主轴伺服电机多采用交流主轴伺服电机.CKA6150数控车床数控车床主轴功率扭矩特性主轴功率扭矩特性3、无极变速、无极变速:多采用交流主轴伺服电机多采用交流主轴伺服电机.MJ-50数控车床数控车床主轴功率扭矩特性主轴功率扭矩特性XD-40A主轴功率扭矩特性主轴功率扭矩特性4、为什么需要分段无极变速？、为什么需要分
16、段无极变速？数控机床在实际生产中，并不需要在整个变速范围内均数控机床在实际生产中，并不需要在整个变速范围内均为恒功率。一般要求在中、高速段为恒功率。为恒功率。一般要求在中、高速段为恒功率。对于采用变频器等主轴驱动装置的主轴电动机，可实现对于采用变频器等主轴驱动装置的主轴电动机，可实现主轴的无级调速，但其低速段输出扭矩常无法满足机床强主轴的无级调速，但其低速段输出扭矩常无法满足机床强力切削的要求。力切削的要求。单纯追求无级调速，势必要增大主轴电动机的功率，从单纯追求无级调速，势必要增大主轴电动机的功率，从而使主电机与驱动装置的体积、重量及成本增加。而使主电机与驱动装置的体积、重量及成本增加。采取
17、电机无极变速与齿轮变速相结合的方式，即采取电机无极变速与齿轮变速相结合的方式，即分段无分段无级变速级变速方式，可同时满足主轴低速时有较大转矩和主轴的方式，可同时满足主轴低速时有较大转矩和主轴的变速范围尽可能大的要求，扩大了恒功率调速范围变速范围尽可能大的要求，扩大了恒功率调速范围。变速方式通常有：手柄操纵变速机构、液压拨叉变速机变速方式通常有：手柄操纵变速机构、液压拨叉变速机构、电磁离合器变速构、电磁离合器变速无极调速主轴特性无极调速主轴特性分段无极调速主轴特性分段无极调速主轴特性2.1.5 典型变速机构液压拨叉典型变速机构液压拨叉缸缸1通入压力通入压力油，缸油，缸5卸压卸压缸缸5通入压力通入
18、压力油，缸油，缸1卸压卸压缸缸1和缸和缸5同时同时通入压力油通入压力油2-活塞杆；3-拨叉；4-套筒；2.1.6 同步齿形带同步齿形带同步齿形带带轮主轴传动带主轴传动带主轴传动带主轴传动带同步齿形带同步齿形带多楔带多楔带v同步齿形带传动同步齿形带传动新型的带传动新型的带传动利用同步利用同步带的齿形带的齿形与与带轮的带轮的轮齿轮齿相相啮合啮合传递运动和动力。传递运动和动力。同步带传动的特点同步带传动的特点无相对滑动，可保持恒定的传动比，传动精度高无相对滑动，可保持恒定的传动比，传动精度高传动工作平稳，结构紧凑，无噪音，良好的减震传动工作平稳，结构紧凑，无噪音，良好的减震性，无需润滑。性，无需润滑
19、。同步带无需特别张紧，作用在轴和轴承上的载荷同步带无需特别张紧，作用在轴和轴承上的载荷较小，传动效率高。较小，传动效率高。制造工艺复杂，传递功率小，寿命较低。制造工艺复杂，传递功率小，寿命较低。同步带传动的结构同步带传动的结构纵断面图纵断面图同步带带轮同步带带轮带传动的正确拆装带传动的正确拆装（1）关掉电源，卸下防护罩，旋松电机的装配螺栓。移动电机）关掉电源，卸下防护罩，旋松电机的装配螺栓。移动电机使皮带足够松弛，不需撬开就能取下皮带，千万不要把皮带撬下使皮带足够松弛，不需撬开就能取下皮带，千万不要把皮带撬下来。来。（2）取下旧皮带，检查是否有异常磨损。过度的磨损可能就意）取下旧皮带，检查是否
20、有异常磨损。过度的磨损可能就意味着传动装置的设计或保养上存在问题。味着传动装置的设计或保养上存在问题。（3）选择合适的皮带替换。）选择合适的皮带替换。(4)清洁皮带及皮带轮，应将抹布沾少许不易挥发的液体擦试，清洁皮带及皮带轮，应将抹布沾少许不易挥发的液体擦试，不要在清洁剂中浸泡或者使用清洁剂刷洗皮带，也不要用砂纸或不要在清洁剂中浸泡或者使用清洁剂刷洗皮带，也不要用砂纸或用尖锐的物体刮擦。皮带在安装使用前必须保持干燥。用尖锐的物体刮擦。皮带在安装使用前必须保持干燥。(5)检查皮带轮是否有异常磨损或裂纹，如果磨损过量，则必检查皮带轮是否有异常磨损或裂纹，如果磨损过量，则必须更换带轮。须更换带轮。(
21、6)检查带轮是否成直线对称。皮带轮成直线对称于传动带特检查带轮是否成直线对称。皮带轮成直线对称于传动带特别是同步皮带传动装置的运转是至关重要的。别是同步皮带传动装置的运转是至关重要的。带传动的正确拆装带传动的正确拆装(7)检查其余的传动装置部件，如轴承和轴套的对称，耐用性及检查其余的传动装置部件，如轴承和轴套的对称，耐用性及润滑情况等。润滑情况等。(8)在皮带轮上安装新的皮带，绝不要撬或用力过猛。在皮带轮上安装新的皮带，绝不要撬或用力过猛。(9)调紧传动装置的中心距，直至张力测量仪测出皮带张力适当调紧传动装置的中心距，直至张力测量仪测出皮带张力适当为止。为止。(10)拧紧电机的装置螺栓，纠正扭
22、矩。由于传动装置在运行时中拧紧电机的装置螺栓，纠正扭矩。由于传动装置在运行时中心距的任何变化都会导致皮带性能不良，故务必要确保所有传动心距的任何变化都会导致皮带性能不良，故务必要确保所有传动装置部件均已拧紧。装置部件均已拧紧。(11)启动装置并观察皮带性能，察看是否有异常振动，细听是否启动装置并观察皮带性能，察看是否有异常振动，细听是否有异常噪音，最好是关掉机器，检查轴承及电机的状况；若是摸有异常噪音，最好是关掉机器，检查轴承及电机的状况；若是摸上去觉得太热，可能是皮带太紧，或是轴承不对称或润滑不正确。上去觉得太热，可能是皮带太紧，或是轴承不对称或润滑不正确。2.1.72.1.7主轴位置编码器
23、主轴位置编码器数控车床车削螺纹时需要多次走刀，数控车床车削螺纹时需要多次走刀，车刀和主轴车刀和主轴都要求停在都要求停在固定的准确固定的准确位置，其主轴的起点、终点角度位置依据主轴位位置，其主轴的起点、终点角度位置依据主轴位置编码器的置编码器的“零脉冲零脉冲”作为基准来准确保证。作为车刀进刀作为基准来准确保证。作为车刀进刀点和退刀点的控制信号，以保证车螺纹点和退刀点的控制信号，以保证车螺纹不会乱扣不会乱扣。2.1.72.1.7主轴位置编码器主轴位置编码器主轴位置编码器的工作原理同主轴位置编码器的工作原理同光电脉冲编码器光电脉冲编码器，仅其线纹是仅其线纹是10241024条条/周，经周，经4 4倍
24、频细分电路为倍频细分电路为4096 4096 条条/周。周。光电编码器是一种通过光电编码器是一种通过光电转换光电转换将输出轴上的将输出轴上的机械机械几何位移量几何位移量转换成转换成脉冲脉冲或数字量的传感器，既可以或数字量的传感器，既可以用作用作位置检测位置检测装置，同时也可用作装置，同时也可用作速度检测速度检测装置。装置。光电编码器：增量式编码器光电编码器：增量式编码器 绝对式编码器绝对式编码器光电脉冲发生器原理光电脉冲发生器原理外侧外侧内侧内侧信号处理信号处理电路电路光敏元件光敏元件光电码盘光电码盘光源光源聚光镜聚光镜光栏板光栏板工作轴工作轴光电码盘光电码盘狭缝狭缝如：外圈如：外圈码盘狭缝码
25、盘狭缝有有1024条条零位脉冲零位脉冲同步脉冲同步脉冲每转过一个分辨每转过一个分辨角就发出一个脉冲角就发出一个脉冲信号信号根据脉冲数可得根据脉冲数可得出工作轴的回转角出工作轴的回转角度度由传动比换算出由传动比换算出直线位移距离直线位移距离根据相位先后，根据相位先后，判断正、反转。判断正、反转。CABCT锁紧螺母锁紧螺母轴轴承内圈轴轴承内圈轴向固定向固定锁紧螺母锁紧螺母a.径向锁紧螺母径向锁紧螺母b.牙腹式锁紧螺母牙腹式锁紧螺母c.轴向锁紧螺母轴向锁紧螺母数控车床主轴部件示意图数控车床主轴部件示意图2.1.8典型数控车床主传动系统结构图典型数控车床主传动系统结构图图图2.114 MJ-50型数控
26、车床主传动系统结构简图型数控车床主传动系统结构简图1、6、8螺母；螺母；2同步带；同步带；3、16同步带轮；同步带轮；4主轴脉冲编码器；主轴脉冲编码器；5、12、13、17螺钉；螺钉；7主轴；主轴；9主轴箱体；主轴箱体；10角接触球轴承；角接触球轴承；11、14圆柱滚子轴承；圆柱滚子轴承；15带轮带轮2.1.8典型数控车床主传动系统结构图典型数控车床主传动系统结构图编码器回转及支承结构编码器回转及支承结构回转盘回转盘螺钉螺钉支架支架编码器安装法兰编码器安装法兰球轴承球轴承带轮带轮同步带同步带主轴箱主轴箱体体编码器编码器主轴组件主轴组件锁紧螺母锁紧螺母迷宫式密封迷宫式密封轴承油脂润滑，迷宫式密封
27、轴承油脂润滑，迷宫式密封主轴支承结构：前端固定，后端浮动。主轴支承结构：前端固定，后端浮动。适于：低速、大载荷、长主轴适于：低速、大载荷、长主轴2.1.9 数控车床主轴部件数控车床主轴部件1 1、主轴端部的结构形状、主轴端部的结构形状2.2.主轴支承主轴支承主轴轴承主轴轴承3.3.轴承间隙调整（轴承预紧）轴承间隙调整（轴承预紧）4.4.主轴的材料和热处理主轴的材料和热处理5 5、主轴的润滑与冷却、主轴的润滑与冷却6 6、主轴密封、主轴密封7 7、主轴部件图例、主轴部件图例主轴部件主要包括主轴、主轴的支承、安装在主轴主轴部件主要包括主轴、主轴的支承、安装在主轴上的传动件、主轴润滑、冷却及密封装置
28、等。上的传动件、主轴润滑、冷却及密封装置等。1.车床主轴端部的结构形状车床主轴端部的结构形状 卡盘靠前端的短圆锥面和凸卡盘靠前端的短圆锥面和凸缘端面定位缘端面定位 螺栓固定螺栓固定 用拨销传递扭矩用拨销传递扭矩 主轴为空心，通过长料及液主轴为空心，通过长料及液压气动装置（动力卡盘）压气动装置（动力卡盘）前端为莫氏锥度孔，安装顶前端为莫氏锥度孔，安装顶尖或心轴尖或心轴 主轴端部用于主轴端部用于安装刀具安装刀具或安装或安装夹持工件的夹具。夹持工件的夹具。要求定位准确、安装可靠、装卸方便、能传递足够扭矩要求定位准确、安装可靠、装卸方便、能传递足够扭矩 标准化标准化1.车床主轴端部的结构形状车床主轴端
29、部的结构形状常用的主轴轴承常用的主轴轴承1：12双列圆柱滚子轴承双列圆柱滚子轴承双列推力角接触球轴承双列推力角接触球轴承圆锥轴承圆锥轴承角接触球轴承角接触球轴承1数控机床主轴部件常用轴承类型（数控机床主轴部件常用轴承类型（1）锥孔双列圆柱滚子轴承 内圈为内圈为l12l12的锥孔，的锥孔，当内圈沿锥形轴颈当内圈沿锥形轴颈轴向移动时，内圈胀大以调整滚道的轴向移动时，内圈胀大以调整滚道的间隙。间隙。滚子数目多，两列滚子交错排滚子数目多，两列滚子交错排列，因而列，因而承载能力大，刚性好，允许承载能力大，刚性好，允许转速高。转速高。内、外圈均内、外圈均较薄较薄，因此，要求，因此，要求主轴颈与主轴颈与箱体
30、孔均有较高的制造精度，箱体孔均有较高的制造精度，以免轴以免轴颈与箱体孔的形状误差使轴承滚道发颈与箱体孔的形状误差使轴承滚道发生畸变而影响主轴的旋转精度。该轴生畸变而影响主轴的旋转精度。该轴承承只能承受径向载荷。只能承受径向载荷。1：12数控机床主轴部件常用轴承类型（数控机床主轴部件常用轴承类型（2）双列推力双列推力向心球轴承向心球轴承 接触角接触角6060，球径小，数目多，球径小，数目多，能承受双向轴向载荷。能承受双向轴向载荷。磨薄中间隔套，可以调整间隙或磨薄中间隔套，可以调整间隙或预紧预紧，轴向刚度较高，允许转速，轴向刚度较高，允许转速高。高。该轴承一般与双列圆柱滚子轴承该轴承一般与双列圆柱
31、滚子轴承配套用作主轴的前支承，配套用作主轴的前支承，并将其并将其外圈外径作成负公差，保证只承外圈外径作成负公差，保证只承受轴向载受轴向载 数控机床主轴部件常用轴承类型（数控机床主轴部件常用轴承类型（3）双列圆锥双列圆锥滚子轴承滚子轴承 它有它有个公用外圈和两个公用外圈和两个内圈，由外圈的凸肩个内圈，由外圈的凸肩在箱体上进行轴向定位，在箱体上进行轴向定位，箱体孔可以镗成通孔。箱体孔可以镗成通孔。磨薄中间隔套可以调整磨薄中间隔套可以调整间隙或预紧间隙或预紧 同时承受径向和轴向载同时承受径向和轴向载荷，通常用作主轴的前荷，通常用作主轴的前支承。支承。数控机床主轴部件常用轴承类型（数控机床主轴部件常用
32、轴承类型（4）角接触角接触球轴承（球轴承（1 1）既可既可承受径向载荷承受径向载荷，又可，又可承受承受轴向载荷轴向载荷。接触角有接触角有=15=15，=25=25和和=40=40三种。三种。1515接触角多接触角多用于轴向载荷较小，转速较高用于轴向载荷较小，转速较高的场合；的场合；2525、4040接触角多接触角多用于轴向载荷较大的场合。用于轴向载荷较大的场合。将将内、外圈内、外圈相对相对轴向轴向位移，可位移，可以以调整间隙调整间隙，实现，实现预紧预紧。它们。它们多用于多用于高速主轴高速主轴。数控机床主轴部件常用轴承类型（数控机床主轴部件常用轴承类型（5）角接触角接触球轴承（球轴承（2 2）三
33、种基本组合方式三种基本组合方式 图图a a为为背靠背背靠背组合，图组合，图b b为为面对面面对面组合，图组合，图c c为为同同向向组合。组合。两个轴承都两个轴承都共同承担径向载荷共同承担径向载荷；图图a a和图和图b b可可承受双向轴向载荷承受双向轴向载荷；图图c c则则只能承受单向载荷，但承载能力较大只能承受单向载荷，但承载能力较大，轴向刚度较高。这种轴承，轴向刚度较高。这种轴承还可以三联组配、四联组配。还可以三联组配、四联组配。图图a图图b图图c3、滚动轴承的的间隙与预紧、滚动轴承的的间隙与预紧（1)滚动轴承的游隙滚动轴承的游隙:可分为径向游隙和轴向游隙。可分为径向游隙和轴向游隙。游隙的作
34、用：游隙的作用：1、保证轴承旋转的灵活性、保证轴承旋转的灵活性2、调节轴承的负载分布、调节轴承的负载分布3、保证轴承获得正确的接触角、保证轴承获得正确的接触角4、减少零件之间的摩擦、减少零件之间的摩擦5、减少或消除零件因热膨胀、过、减少或消除零件因热膨胀、过盈配合引起的尺寸变化给轴承运盈配合引起的尺寸变化给轴承运转性能带来的不利影响转性能带来的不利影响6、有助于润滑油膜的形成。、有助于润滑油膜的形成。1、球轴承球轴承的工作游隙应为的工作游隙应为零零，或有轻微预紧。，或有轻微预紧。2、圆柱滚子、调心滚子圆柱滚子、调心滚子轴承必须留有一定的工作轴承必须留有一定的工作游隙游隙。3、圆锥滚子圆锥滚子轴
35、承一般也应留有一定的轴承一般也应留有一定的游隙游隙，但对，但对轴承刚性有要求时，应施加一定预紧。轴承刚性有要求时，应施加一定预紧。选择游隙的一般标准：选择游隙的一般标准：轴承预紧：轴承预紧：轴承预紧是指在轴承安装后，以适当方式预先对轴轴承预紧是指在轴承安装后，以适当方式预先对轴承施以预载荷，使轴承的滚动体与内、外滚道之间承施以预载荷，使轴承的滚动体与内、外滚道之间产生一定的预变形，以保证内外圈与全部滚动体处产生一定的预变形，以保证内外圈与全部滚动体处于均匀的压紧状态，这项活动称为轴承预紧。于均匀的压紧状态，这项活动称为轴承预紧。轴承预紧就是使轴承滚道预先承受一定的载荷，不轴承预紧就是使轴承滚道
36、预先承受一定的载荷，不仅能消除间隙而且还使滚道体与滚道之间产生一定仅能消除间隙而且还使滚道体与滚道之间产生一定变形，从而使接触面积增大，轴承受力时变形减少，变形，从而使接触面积增大，轴承受力时变形减少，抵抗变形的能力增强。因此，对主轴滚动轴承进行抵抗变形的能力增强。因此，对主轴滚动轴承进行预紧和合理选择预紧量，可以提高主轴部件的旋转预紧和合理选择预紧量，可以提高主轴部件的旋转精度、刚性和抗震性。精度、刚性和抗震性。滚动轴承的间隙与预紧滚动轴承的间隙与预紧 滚动轴承存在较大间隙时，载荷将集中作用于受滚动轴承存在较大间隙时，载荷将集中作用于受力方向上的少数滚动体上，使得轴承刚度下降，力方向上的少数
37、滚动体上，使得轴承刚度下降，承载能力下降，旋转精度变差。承载能力下降，旋转精度变差。将滚动轴承进行适当预紧，使滚动体与内外圈滚将滚动轴承进行适当预紧，使滚动体与内外圈滚道在接触处产生一定量预变形，使受载后承载的道在接触处产生一定量预变形，使受载后承载的滚动体数量增多，受力趋向均匀，从而提高轴承滚动体数量增多，受力趋向均匀，从而提高轴承承载能力和刚度，承载能力和刚度，有利于减少主轴回转轴线的漂有利于减少主轴回转轴线的漂移，提高旋转精度。移，提高旋转精度。过盈量不宜太大，否则轴承的摩擦磨损加剧，承过盈量不宜太大，否则轴承的摩擦磨损加剧，承载能力将显著下降。载能力将显著下降。公差等级、轴承类型和工作
38、条件不同的主轴组件，公差等级、轴承类型和工作条件不同的主轴组件，其轴承所需的预紧量各有所不同。其轴承所需的预紧量各有所不同。滚动轴承的间隙与预紧滚动轴承的间隙与预紧 主轴组件必须具备轴承间隙的调整机构。滚动轴承间隙的调整和预紧，通常是使轴承内、外圈相对轴向移动来实现。方法一方法一 轴承内圈移动：轴承内圈移动：内圈在锥形轴颈上轴向移动，使内圈变形胀大，在内圈在锥形轴颈上轴向移动，使内圈变形胀大，在滚道上产生过盈，达到预紧目的。滚道上产生过盈，达到预紧目的。主轴轴承的预紧主轴轴承的预紧方法二方法二 修磨座圈修磨座圈成于对购安装的角接触成于对购安装的角接触球轴承，通常先将相配对球轴承，通常先将相配对
39、的两个球轴承的内圈或外的两个球轴承的内圈或外圈端面磨掉一定的预变形圈端面磨掉一定的预变形量量ao,轴承在安装时，再轴承在安装时，再用压紧装置使相应端面贴用压紧装置使相应端面贴合，两轴承及处于预紧状合，两轴承及处于预紧状态。态。成对购买时预变形量由成对购买时预变形量由厂家已配磨好。厂家已配磨好。主轴轴承的预紧主轴轴承的预紧方法二方法二 修磨隔套修磨隔套若两轴承间端面不贴合，若两轴承间端面不贴合，相隔有一定距离，可借助两相隔有一定距离，可借助两轴承端面之间的间隔套筒实轴承端面之间的间隔套筒实施对轴承预紧。施对轴承预紧。通过调整内、外间隔套筒通过调整内、外间隔套筒的宽度来得所需要的预紧量。的宽度来得
40、所需要的预紧量。支承方式适合主轴要求在较高转速下工作的数控机床。支承方式适合主轴要求在较高转速下工作的数控机床。前轴承为三个推力角接触球轴承，前面两个轴承开口朝向主轴前端，接触前轴承为三个推力角接触球轴承，前面两个轴承开口朝向主轴前端，接触角为角为2525,用以承受轴向切削力；第三个轴承开口朝里，接触角为用以承受轴向切削力；第三个轴承开口朝里，接触角为1515。三。三个轴承的内、外圈轴向由轴肩和箱体孔的台阶固定，以承受轴向载荷。后个轴承的内、外圈轴向由轴肩和箱体孔的台阶固定，以承受轴向载荷。后支承由一对背对背的推力角接触球轴承组成，外圈不固定，只承受径向载支承由一对背对背的推力角接触球轴承组成
41、，外圈不固定，只承受径向载荷，并由后压套进行预紧。荷，并由后压套进行预紧。轴承预紧量预先配好，直接装配即可，无需修磨。轴承预紧量预先配好，直接装配即可，无需修磨。4、主轴的材料和热处理、主轴的材料和热处理一般要求主轴一般要求主轴:中碳钢、中碳钢、45钢、调质硬度钢、调质硬度HRC2228；载荷大、冲击、精度高主轴：合金钢（载荷大、冲击、精度高主轴：合金钢（20Cr、40Cr），热处理，硬度），热处理，硬度HRC4058高精度机床主轴，高精度机床主轴，38CrMoAl，氮化热处理，硬，氮化热处理，硬度度HRC50625、主轴的润滑与冷却、主轴的润滑与冷却 主轴的润滑与冷却是保证主轴正常工作的必要
42、手段。主轴的润滑与冷却是保证主轴正常工作的必要手段。v 主轴轴承润滑：主轴轴承润滑：油液循环润滑、油脂润滑、油雾润滑、油气油液循环润滑、油脂润滑、油雾润滑、油气润滑润滑（1 1）油液循环润滑：用液压泵供油强力润滑，在油箱中使用油）油液循环润滑：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。温控制器控制油液温度。（2 2）采用高级油脂封存方式润滑。如果密封良好，每加一次油）采用高级油脂封存方式润滑。如果密封良好，每加一次油脂可使用脂可使用7 71010年。年。须须防止润滑油和油脂混合防止润滑油和油脂混合。（3）油雾润滑方式）油雾润滑方式油雾润滑是利用经过净化处理的高压气体将润滑油雾化
43、后，油雾润滑是利用经过净化处理的高压气体将润滑油雾化后，经管道喷送到需润滑的部位的润滑方式。经管道喷送到需润滑的部位的润滑方式。常用于高速主轴轴承润滑。常用于高速主轴轴承润滑。（4）油气润滑方式）油气润滑方式 近似于油雾润滑方式，但油雾润滑方式是连续供给油雾，近似于油雾润滑方式，但油雾润滑方式是连续供给油雾，而油气润滑则是而油气润滑则是定时定量定时定量地把油雾送进轴承空隙中，这样既地把油雾送进轴承空隙中，这样既实现了油雾润滑，又避免了油雾太多而污染周围空气。实现了油雾润滑，又避免了油雾太多而污染周围空气。v主轴冷却主轴冷却利用润滑油循环系统把主轴部件的热量带利用润滑油循环系统把主轴部件的热量带
44、走。走。采用专用的冷却装置，控制主轴箱温升。采用专用的冷却装置，控制主轴箱温升。高速时采用油气润滑、喷注润滑保证冷却高速时采用油气润滑、喷注润滑保证冷却效果。效果。主轴的润滑、冷却方式6、主轴的密封 主轴的密封：接触式和非接触式密封主轴的密封：接触式和非接触式密封间隙式间隙式间隙式间隙式迷宫式迷宫式非接触式密封非接触式密封接触式密封接触式密封毛毡密封毛毡密封皮碗密封皮碗密封密封圈密封圈按按ESC退出退出卧式加工中心主轴前支承的密封结构图例卧式加工中心主轴前支承的密封结构图例1-套筒 2-轴承 3-套筒 4、5-法兰盘 6-主轴 7-泄漏孔 8-回油斜孔 9-泻油孔 护油槽护油槽2.1.10 主
45、传动部件的调整与维护CK7815CK7815型数控车床主传动系统结构简图型数控车床主传动系统结构简图1 1同步带轮；同步带轮；2 2带轮；带轮；3 3、7 7、8 8、1010、1111螺螺母；母；4 4主轴脉冲发生器；主轴脉冲发生器；5 5螺钉；螺钉；6 6支架；支架；9 9主轴；主轴；1212角接触球轴承；角接触球轴承；1313前端盖；前端盖；1414前支承套；前支承套；1515圆柱滚子轴承；圆柱滚子轴承；1616主轴电机主轴电机 2.1.10 主传动部件的调整与维护1、数控车床主轴部件的结构与调整、数控车床主轴部件的结构与调整（1）主轴部件结构）主轴部件结构 主轴支承主轴支承主轴主轴9前
46、端采用三个角接触轴承前端采用三个角接触轴承12，通过前，通过前支承套支承套14支承，由螺母支承，由螺母11预紧，由螺母预紧，由螺母10锁紧防松。后锁紧防松。后端采用圆柱滚子轴承端采用圆柱滚子轴承15支承，径向间隙由螺母支承，径向间隙由螺母3和螺母和螺母7调整，由螺母调整，由螺母8锁紧防松。锁紧防松。带轮安装带轮安装带轮带轮2安装在主轴安装在主轴9上，同步带轮上，同步带轮1安装在主安装在主轴后支承和带轮之间轴后支承和带轮之间 主轴编码器安装主轴编码器安装通过同步带（小）带动与主轴同步通过同步带（小）带动与主轴同步运动。运动。在主轴前端，安装有液压卡盘或其它夹具。在主轴前端，安装有液压卡盘或其它夹
47、具。（2）、主轴部件的拆卸）、主轴部件的拆卸u主轴部件在维修时需要拆卸。主轴部件在维修时需要拆卸。u拆卸前应做好工作场地清理、清洁工作和拆卸工具及资料拆卸前应做好工作场地清理、清洁工作和拆卸工具及资料的准备工作。的准备工作。u拆卸时首先切断总电源及其它电器线路。注意总电源切断拆卸时首先切断总电源及其它电器线路。注意总电源切断后，应拆下保险装置，防止他人误合闸而引起事故。后，应拆下保险装置，防止他人误合闸而引起事故。u如有相连的液压控制回路，要切断油路。排放掉相关各部如有相连的液压控制回路，要切断油路。排放掉相关各部润滑油，放尽管内余油，避免油溢出污染工作环境，然后润滑油，放尽管内余油，避免油溢
48、出污染工作环境，然后将管口进行包扎，防止灰尘及杂物侵入。将管口进行包扎，防止灰尘及杂物侵入。u如有相连的气动控制回路，要切断气源。如有相连的气动控制回路，要切断气源。u针对具体结构再进行下一步的拆下。针对具体结构再进行下一步的拆下。T I A N J I NT I A N J I N中德培训中心1.切断机床动力电源,拆下图中未标出的关联部件(液压卡盘及主轴后端旋转液压缸等部件）2.拆下电机传动带、带轮及键 3.拆下主轴脉冲编码器 4.拆下同步带轮 5.拆下主轴后支承处轴向定位螺钉 6.拆下主轴前支承套螺钉 7.拆下主轴部件 8.拆下圆柱棍子轴承、定位盘及油封 9.拆下螺母 10.拆下主轴及前端
49、盖 11.拆下角接触轴承和前支撑 CK7815型数控车床主轴部件的拆卸型数控车床主轴部件的拆卸（3）主轴部件装配及调整）主轴部件装配及调整 装配前，各零件、部件应严格清洗，需要预先加涂油的部装配前，各零件、部件应严格清洗，需要预先加涂油的部位应加涂油。位应加涂油。根据装配工艺要求选取装配设备、装配工具。根据装配工艺要求选取装配设备、装配工具。按装配工艺要求确定装配方法。按装配工艺要求确定装配方法。严格执行规范操作，否则将影响装配精度和装配质量，甚严格执行规范操作，否则将影响装配精度和装配质量，甚至损坏被装物件。至损坏被装物件。对对CK7815型数控车床主轴部件的装配过程，可型数控车床主轴部件的
50、装配过程，可大体依据拆卸顺序逆向操作。大体依据拆卸顺序逆向操作。（3）主轴部件装配及调整）主轴部件装配及调整 对对CK7815主轴部件的调整，应注意以下几个部位的操作：主轴部件的调整，应注意以下几个部位的操作：主轴前端三个角接触轴承，应注意前两个大口向外，朝主主轴前端三个角接触轴承，应注意前两个大口向外，朝主轴前端，后一个大口向里（与前面两个相反方向）轴前端，后一个大口向里（与前面两个相反方向）预紧螺母预紧螺母11的预紧量应适当（查阅制造厂家说明书），由的预紧量应适当（查阅制造厂家说明书），由螺母螺母10锁紧，防止回松。锁紧，防止回松。后端圆柱滚子轴承的径向间隙由螺母后端圆柱滚子轴承的径向间隙
