主轴驱动系统常见故障及处理（DOC 38页）

数控机床的主轴驱动系统也就是主传动系统它的性能直接决定了加工工件的表面质量因此在数控机床的维修和维护中主轴驱动系统显得很重要
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5.1主轴驱动系统概述
主轴驱动系统也叫主传动系统是在系统中完成主运动的动力装置部分主轴驱动系统通过该传动机构转变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度配合进给运动加工出理想的零件它是零件加工的成型运动之一它的精度对零件的加工精度有较大的影响
5.1.1数控机床对主轴驱动系统的要求
机床的主轴驱动和进给驱动有较大的差别机床主轴的工作运动通常是旋转运动不像进给驱动需要丝杠或其它直线运动装置作往复运动数控机床通常通过主轴的回转与进给轴的进给实现刀具与工件的快速的相对切削运动在20纪60-70年代数控机床的主轴一般采用三相感应电动机配上多级齿轮变速箱实现有级变速的驱动方式随着刀具技术、生产技术、加工工艺以及生产效率的不断发展上述传统的主轴驱动已不能满足生产的需要现代数控机床对主轴传动提出了更高的要求：
（1）调速范围宽并实现无极调速
为保证加工时选用合适的切削用量以获得最佳的生产率、加工精度和表面质量特别对于具有自动换刀功能的数控加工中心为适应各种刀具、工序和各种材料的加工要求对主轴的调速范围要求更高要求主轴能在较宽的转速范围内根据数控系统的指令自动实现无级调速并减少中间传动环节简化主轴箱
目前主轴驱动装置的恒转矩调速范围已可达1∶100恒功率调速范围也可达1∶30一般过载1.5倍时可持续工作达到30min
主轴变速分为有级变速、无级变速和分段无级变速三种形式其中有级变速仅用于经济型数控机床大多数数控机床均采用无级变速或分段无级变速在无级变速中变频调速主轴一般用于普及型数控机床交流伺服主轴则用于中、高档数控机床
（2）恒功率范围要宽
主轴在全速范围内均能提供切削所需功率并尽可能在全速范围内提供主轴电动机的最大功率由于主轴电动机与驱动装置的限制主轴在低速段均为恒转矩输出为满足数控机床低速、强力切削的需要常采用分级无级变速的方法（即在低速段采用机械减速装置）以扩大输出转矩
（3）具有4象限驱动能力
要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加、减速控制并且加、减速时间要短目前一般伺服主轴可以在1秒内从静止加速到6000r/min
（4）具有位置控制能力
即进给功能（C轴功能）和定向功能（准停功能）以满足加工中心自动换刀、刚性攻丝、螺纹切削以及车削中心的某些加工工艺的需要
（5）具有较高的精度与刚度传动平稳噪音低
数控机床加工精度的提高与主轴系统的精度密切相关为了提高传动件的制造精度与刚度采用齿轮传动时齿轮齿面应采用高频感应加热淬火工艺以增加耐磨性最后一级一般用斜齿轮传动使传动平稳采用带传动时应采用齿型带应采用精度高的轴承及合理的支撑跨距以提高主轴的组件的刚性在结构允许的条件下应适当增加齿轮宽度提高齿轮的重叠系数变速滑移齿轮一般都用花键传动采用内径定心侧面定心的花键对降低噪声更为有利因为这种定心方式传动间隙小接触面大但加工需要专门的刀具和花键磨床
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