第二讲数控机床主轴部件详解.ppt

双列圆锥滚子轴承图例 1．数控机床主轴部件常用轴承类型 角接触球轴承（1） ? ? ? 这种类型的轴承既可承受径向载荷，又可承受轴向载荷。 接触角有α =15°，α =25°和α =40°三种。15°接触角 多用于轴向载荷较小，转速较高的场合；25°、40°接 触角多用于轴向载荷较大的场合。 将内、外圈相对轴向位移，可以调整间隙，实现预紧。 它们多用于高速主轴。 角接触球轴承图例 1．数控机床主轴部件常用轴承类型 角接触球轴承（2） ? 角接触球轴承有三种基本组合方式 图a为背靠 背组合，图b为面对面组合，图c为同向组合。 ? 这三种方式，两个轴承都共同承担径向载荷；图 a和图b可承受双向轴向载荷；图c则只能承受单 向载荷，但承载能力较大，轴向刚度较高。这种 轴承还可以三联组配、四联组配。 角接触球轴承成对使用时的几种安装方式 a） b） c） 2．主轴常见支承方式 ? ? 前支承采用双列短圆柱滚子轴承和60°角接触双 列向心推力球轴承组合(如图a) ，后支承采用成 对向心推力球轴承。 此配置可提高主轴的综合刚度，可满足强力切削 的要求，普遍用于各类数控机床主轴。 2．主轴常见支承方式 ? 前支承采用高精度双列向心推力球轴承(如图b)。 向心推力轴承有良好的高速性，主轴最高转速可 达4000r/min，但它的承载能力小。适于高速， 轻载，高精密的数控机床主轴。 2．主轴常见支承方式 ? 前后支承采用双列和单列圆锥滚子轴承(如图c)。 这种轴承径向和轴向刚度高，能承受重载荷，尤 其是可承受较强的动载荷。安装，调整性能好， 但这种支承方式限制了主轴转速和精度，所以用 于中等精度，低速，重载的数控机床的主轴。 数控机床主轴常见支承方式图例 3．主轴支承的典型结构 ? 如图所示为数控车床主轴，前支承采用双列短圆 柱滚子轴承承受径向载荷和60°角接触双列向心 推力球轴承承受轴向载荷，后支承采用双列短圆 柱滚子轴承，适用于中等转速，能承受较大的切 削负载，主轴刚性高。 数控车床主轴支承图例 3．主轴支承的典型结构 （2） ? 图示为卧式铣床主轴支承，轴的径向刚度好，并 有较高的转速。 卧式铣床主轴支承图例 3．主轴支承的典型结构 （3） ? 图示为卧式镗铣床主轴部件的支承，这种支承方 式可以承受双向轴向载荷和径向载荷，承载能力 大，刚性好，结构简单。 卧式镗铣床主轴支承图例 五、数控机床典型主轴部件 1．高速主轴与电主轴（1） ? ? 随着电气传动技术(变频调速技术、电动机矢量控制技术 等)的迅速发展和日趋完善，高速数控机床主传动的机械 结构已得到极大的简化，取消了带传动和齿轮传动，机 床主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链 的长度缩短为零，实现了机床主运动的“零传动”。 称 为“主轴单元”或“电主轴”。 电主轴是一种智能型功能部件，不但转速高、功率大， 还有一系列控制主轴温升与振动等机床运行参数的功能， 以确保其高速运转的可靠性与安全。 * 第二讲 数控机床主轴部件 武汉船舶职业技术学院机械工程学院 主讲教师 周兰 数控机床装调与维修 本讲主要内容 ? ? ? ? ? 对主轴驱动的要求 主轴驱动装置和主轴部件功率特性的匹配 数控机床主轴传动方式、特点及应用范围 主轴的支承方式 数控机床典型主轴部件 一、对主运动部件要求 1．转速高、功率大 ? 数控机床主轴驱动要求有较大的调速范围，以满 足各种工况的切削，获得最合理的切削速度，从 而保证加工精度、加工表面质量及高的生产效率。 特别是对于具有自动换刀装置的加工中心，为适 应各种刀具、各种材料的加工，对主轴的调速范 围要求更高。 2．调速范围宽并实现无级变速 ? 数控机床主轴的速度是由数控加工程序中的Ｓ指 令控制的，要求能在较大的转速范围内进行无级 连续调速，减少中间传动环节，简化主轴的机械 结构，一般要求主轴具备1∶（100～1000）的恒 转矩调速范围和1∶10的恒功率调速范围。 3．具有恒线速度切削控制功能 ? ? 利用车床和磨床进行工件端面加工时，为了保证 端面加工时粗糙度的一致性，要求刀具切削的线 速度为恒定值。 随着刀具的径向进给，切削直径的逐渐减小，应 不断提高主轴转速，并维持线速度Ｖ＝nπ D为常 数，式中Ｖ是切削线速度，ｎ为主轴转速，Ｄ为 加工时切削直径。在控制系统中，Ｄ可由坐标轴 的进给量算出，然后计算出对应的主轴转速ｎ， 以保证切削的线速度保持不变。 4.能够实现刀具自动更换 5．传动链尽可能短 二、主轴驱动装置和主轴部件 功率特性的匹配 1．主轴驱动电机的机械特性分析 ? ? 低速时恒转矩特性 高速时恒功率特性 三、数控机床主运动实现方式