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主軸箱

鎖定
主軸箱是機牀的重要的部件,是用於佈置機牀工作主軸及其傳動零件和相應的附加機構的。主軸箱是一個複雜的傳動部件,包括主軸組件、換向機構傳動機構制動裝置操縱機構潤滑裝置等。其主要作用是支承主軸並使其旋轉,實現主軸啓動、制動、變速和換向等功能。
中文名
主軸箱
外文名
machine head
組成部件
主軸組件、制動裝置等
主要功能
主軸啓動、制動、變速
重要應用
機牀的重要部件
類    別
機械裝置

主軸箱產品介紹

圖1
圖1(2張)
主軸箱採用多級齒輪傳動,通過一定的傳動系統,經主軸箱內各個位置上的傳動齒輪和傳動軸,最後把運動傳到主軸上,使主軸獲得規定的轉速和方向。
主軸箱傳動系統的設計,以及主軸箱各部件的加工工藝直接影響機牀的性能。如圖1左圖所示為CA6140型卧式車牀主軸箱裝配圖,圖1左圖中的a為其展開圖,是按圖1右圖所示的軸線Ⅻ一Ⅳ一Ⅰ一Ⅱ一Ⅲ(Ⅴ)一Ⅵ一Ⅺ一Ⅸ一Ⅹ的剖切面A-A展開後繪出的。
主軸箱位於車牀左方的牀身上。主軸Ⅵ的迴轉運動是由電動機輸出的恆定轉速,通過帶輪和各級齒輪的傳遞實現的,通過主軸箱內滑移齒輪組成不同的傳遞路線,主軸可獲得各級轉速。通過操縱機構還可以實現主軸的起動、停止和換向等。 [1] 

主軸箱箱內機構

雙向多片式摩擦離合器、制動器及其操縱機構
圖2
圖2(2張)
1)雙向多片式摩擦離合器。如圖2左圖所示,雙向多片式摩擦離合器裝在軸Ⅰ上。它是用來切斷和接通主軸轉矩,並使主軸獲得正轉或反轉的離合裝置;同時還能起過載保險裝置的作用。
調整時先將圖2左圖中手柄18扳到需要調整到的正轉或反轉的準確位置上,然後把彈簧定位銷4用螺釘旋具按到軸I內,同時撥動緊定螺母3(圖2右圖),直到螺母壓緊離合器的摩擦片為止,再將手柄(圖2左圖中的手柄18)扳到停機的中間位置,此時兩邊的摩擦片均應放鬆,再將螺母3向壓緊方向撥動4—7個圓口,並使彈簧定位銷4重新卡人緊定螺母3的圓口中,防止緊定螺母在轉動時鬆動。
2)制動器(剎車)。它裝在軸Ⅳ上。它的作用是在摩擦離合器脱開的時刻制動主軸,使主軸迅速地停止轉動,以縮短輔助時間。
制動器是由制動盤16、制動帶15、調節螺釘13和槓桿14等件組成,如圖2左圖所示。制動器也由手柄18操縱,當離合器脱開時,齒條軸22處於中間位置,這時,齒條軸22上的凸起正處於與槓桿14下端相接觸的位置,使槓桿14向逆時針方向擺動,將制動帶拉緊,使軸Ⅳ和主軸迅速停止旋轉;當齒條軸22移至左端或右端時,槓桿與齒條軸凸起的左側或右側的凹槽相接觸,使制動帶放鬆,這時摩擦離合器接合,使主軸旋轉,制動帶的拉緊程度由調節螺釘13調整。
主軸組件
1)主軸的支承。前端為莫氏6號錐孔空心階梯軸的主軸安裝在主軸箱的3個支承上。前支承中有3個滾動軸承,前面是/P5級精度的NN3021K型雙列圓柱滾子軸承,用於承受徑向力;前支承中還有2個/P5級精度的51120型推力球軸承(也有的是裝1個角接觸球軸承),用於承受正反兩方面的軸向力。後支承採用1個/P6級精度的NN3015K型雙列圓柱滾子軸承。中間支承是1個/P6級精度的NU216型圓柱滾子軸承。
2)主軸間隙及其調整。主軸軸承應在無間隙或少許過盈的條件下進行運轉。主軸的徑向圓跳動影響加工表面的圓度或同軸度;軸向圓跳動影響加工端面的平面度及螺距精度。當主軸的跳動量超過公差值時(主軸的徑向圓跳動和軸向圓跳動公差都是0.01mm),一般情況下,只需適當地調整前支承的間隙,就可使主軸跳動量調整到允許值範圍內;如徑向圓跳動仍達不到要求,應調整後軸承,中間支承的間隙不能調整。
3)前軸承間隙的調整。先鬆開軸承右端的螺母(站在操作人位置看);再擰動軸承左端帶鎖緊螺釘(事先把鎖緊螺釘鬆開)的調整螺母;這時NN3021 K的內圈就相對於主軸錐面向右移動,由於軸承的內圈和主軸的錐面一樣具有1:12的錐度,而且內圈很薄,因此內圈在軸向移動的同時徑向產生彈性膨脹,以調整軸承徑向間隙或預緊的程度。調整妥當後,應擰緊前端螺母,然後稍微鬆動調整螺母,以免推力軸承過緊。最後別忘了擰緊調整螺母的鎖緊螺釘。
變速操縱機構
圖3
圖3(3張)
它是用來變換主軸轉速的,它由三個操縱系統組成。
1)軸Ⅱ及軸Ⅲ上滑動齒輪的操縱機構。如圖3左圖所示,該操縱機構由裝在主軸箱前側面上的變速手柄操縱。手柄通過鏈傳動使軸5轉動,在軸5上固定盤形凸輪4和曲柄2,凸輪上有6個不同的變速位置,圖3左圖中用1~6標出位置,凸輪曲線槽通過槓桿3操縱着軸Ⅱ上雙聯滑動齒輪A,使齒輪A處於左、右兩種位置;曲柄2上圓銷的滾子裝在撥叉l的長槽中,當曲柄2隨着軸5轉動時,可撥動撥叉處於左、中、右三種不同位置,就可操縱軸Ⅲ的滑動齒輪曰,使齒輪B處於3種不同的軸向位置;順次地轉動凸輪至各個變速位置,可使齒輪A和B的軸向位置實現6種不同的組合。
滑動齒輪移至規定的位置後,都必須可靠地定位。在主軸箱操縱機構中採用鋼球定位。
2)軸Ⅳ及軸Ⅵ上滑動齒輪的操縱機構。如圖3中圖所示,此操縱機構的變速手柄也裝在主軸箱前側。扳動變速手柄,通過扇形齒輪傳動可使軸4轉動。在軸的前後端各固定着盤形凸輪1和5,圖3中圖中凸輪上標出的6個變速位置1—6,分別與變速手柄上用紅、白、黑、黃、藍色表示6種變速位置相對應。盤形凸輪5的曲線槽通過槓桿6操縱軸Ⅵ上的滑動齒輪z50,使它有左、中、右三種位置,中間位置為空檔位置。盤形凸輪1的曲線槽通過槓桿2使軸Ⅳ上左側的滑動齒輪處於左端或右端位置;凸輪1的曲線槽通過槓桿3使軸Ⅳ上右側的滑動齒輪處於左端或右端位置。
圖3中圖中的變速手柄裝在圖3左圖中的變速手柄的裏檔,這兩個變速手柄的組合使用就可使主軸得到從低速到高速24種轉速以及空檔位置。
3)軸Ⅸ及X上滑動齒輪的操縱機構。如圖3右圖所示,在操縱手柄軸上固定有盤形凸輪2,轉動凸輪2就可操縱齒輪z33和z58,共可得到4種不同的傳動路線(車削左、右螺紋和車削正常螺距或擴大螺距)。 [1] 

主軸箱故障問題

主軸箱主軸制動機構失靈
1)制動電磁閥產生故障。
採取措施:檢查電磁鐵YT6是否通電吸合,若不通電應檢查電氣線路;若電磁閥閥芯被卡住,應拆下清洗電磁閥,檢查閥芯是否被拉毛或閥孔有毛刺,若有需修光閥芯外圓和閥孔,必須使閥芯在閥孔內滑動靈活無阻滯現象;要求主軸制動時間約為3s.
2)制動摩擦片產生磨損、表面太光滑、太薄或已經碎裂。
採取措施:更換新的摩擦片,並調整使摩擦片之間留有適當間隙。
3)制動壓力太低,摩擦片之間的摩擦力太小。
採取措施:檢查壓力閥Y一10B的工作壓力,根據要求將其壓力調至0.6MPa。
4)主軸箱內潤滑油太多,影響摩擦片之間的制動摩擦力。
採取措施:調節主軸箱潤滑油節流閥,觀察主軸箱油標只有少量潤滑油滴下即可,若潤滑油太多來不及回油,使摩擦片之間存在潤滑油,會影響制動摩擦力。
主軸箱主軸自動變速不平穩產生衝擊
1)控制主軸箱主軸自動變速電磁鐵斷電和通電的時間繼電器失靈。
採取措施:檢查控制電磁鐵YT6、YR、YT9、YT10和YT11的時間繼電器調整是否正確,應使需斷電的電磁鐵先斷電,再使應通電的電磁鐵稍遲通電,使摩擦片脱開和結合平穩。
2)主軸箱變速進油路中節流閥未調整好。
採取措施:適當調整針狀調速閥,以便實現離合器的斷開、吸合有過渡時間,使得主軸變速制動時的慣性衝擊能量被消除,以達到主軸變速時平穩無衝擊。 [2] 
主軸箱不能移動的故障
1)機牀座標軸上的聯軸器鬆動,應擰緊緊固螺釘。
2)卸下壓板,觀察其是否研傷,調整壓板與導軌的間隙,保證間隙為0.02—0.03mm。
3)檢查主軸箱鑲條,鬆開鑲條上的止退螺釘,順時針旋鑲條螺栓,在使座標軸能靈活移動、塞尺不能進入後,鎖緊止退螺釘。 [3] 

主軸箱安裝技巧

圖5-27 圖5-27
主軸箱是以底平面和凸塊側面與牀身接觸來保證其安裝位置正確。底面是用來控制主軸軸線與牀身導軌在垂直平面內的平行度誤差;凸塊側面是控制主軸軸線在水平面內與牀身導軌的平行度誤差。主軸箱的安裝,主要是保證這兩個方向的平行度要求。安裝時,按圖5-27所示進行測量和調整。主軸孔插入檢驗心軸,指示表座吸在刀架下滑座上,分別在上素線和側素線上測量,指示表在全長範圍內讀數差就是平行度誤差值。
安裝要求是:上素線為0.03mm/300mm,只許檢驗心軸外端向上抬起(俗稱“抬頭”),若超差則刮削結合面;側素線為0.015mm/300mm,只許檢驗心軸偏向操作者方向(俗稱“裏勾”)。超差時,通過刮削凸塊側面來滿足要求。
為消除檢驗心軸本身誤差對測量的影響,測量時旋轉主軸180做兩次測量,兩次測量結果的代數差之半就是平行度誤差。 [4] 
參考資料
  • 1.    吳全生.機修鉗工 中級 第2版:機械工業出版社,2012:122
  • 2.    韓桂華,趙巖,宋殿學.液壓設備故障診斷與維修案例精選:機械工業出版社,2013:62
  • 3.    嚴峻.數控機牀機械系統維修與調試實用技術:機械工業出版社,2013:58
  • 4.    邱言龍,黃祥成,雷振國.鉗工裝配問答 2版:機械工業出版社,2013:212-213