第2章 数控机床主传动系统1.ppt

第２章　数控机床的主传动系统 2.1 对数控机床主传动系统的要求与特点 2.2 数控机床主轴的传动方式与主传动系统类型 2.3 主轴部件 2.4 主轴准停与主轴的同步运行功能 2.5 主轴润滑与密封 2.6 电主轴 2.1 对数控机床主传动系统的要求与特点 2.1.1 数控机床对主传动系统的要求 ①调速范围宽、并实现无级调速。 ②高精度与刚度、低噪声。 ③高抗振性、高稳定性别。 2.1.2 数控机床主传动的特点 （1）较高的主轴转速和较宽的调速范围并实现无级调速。 （2）较高的精度和较大的刚度。 （3）良好的抗振性和热稳定性。 （4）为实现刀具的快速或自动装卸，数控机床主轴具有特有的刀具安装结构。 2.2 数控机床主轴的传动方式与主传动系统类型 2.2.1 数控机床主轴的传动方式 （1）齿轮传动方式 如图2-1所示的齿轮传动方式，一般大、中型数控机床多采用这种方式。它通过几对齿轮降速，扩大了输出扭矩，确保低速时的主轴输出扭矩特性的要求。有一小部分小型数控机床也采用这种传动方式，以获得强力切削时所需要的扭矩。 机械变速机构常采用滑移齿轮变速机构，它的位移大多数采用液压拨叉和电磁离合器两种变速操纵方法。 2.2 数控机床主轴的传动方式与主传动系统类型 ① 液压拨叉变速。在带有齿轮传动的主传动系统中，齿轮的换档主要靠液压拨叉来完成。图2-2是三位液压拨叉的原理图。 ②电磁离合器变速。电磁离合器是应用电磁效应或切断运动的元件，由于它便于实现自动操作，并有现成的系列产品选用，因而它已成为自动装置中常用的操纵元件。电磁离合器用于数控机床主传动时，能简化变速机构，通过若干个安装在各传动轴上的离合器的吸和与分离的不同组合来改变齿轮的传动路线，实现主轴转速。 如图2-3所示为THK6380型自动换刀数控铣镗床的主传动系统图，该机床采用双速电机和六个电磁离合器完成18级变速。 2.2 数控机床主轴的传动方式与主传动系统类型 （2）带传动方式 如图2-6所示为带传动方式，这种方式主要应用在转速较高、变速范围不大的小型数控机床上，电动机本身的调整就能满足要求，不用齿轮变速，可避免齿轮传动时引起振动和噪声的缺点，但它只适用于低扭矩特性要求。常用的有同步齿形带、多楔带、V带、平带、V形带 ① 同步齿形带。数控机床上常采用同步齿形带传动，如图2-7所示，它是一种综合了带、链传动优点的新型传动方式。同步齿形带的带型有T型齿和圆弧齿。 ② 多楔带。数控机床上应用的多楔带又称复合三角带，横向断面呈多个楔形如图2-9所示，楔角为400，传递负载主要靠强力层。 2.2 数控机床主轴的传动方式与主传动系统类型 （3）调速电动机直接驱动主轴传动方式。 如图2-10所示为调速电动机直接驱动主轴传动方式。这种主传动是电动机直接带动主轴运动，如图2-11所示。 2.2.2 数控机床主传动系统类型 目前，数控机床主传动系统大致可以分为以下几种类型。 （1）经过一级变速的主传动。 如图2-13所示，一级变速目前多用V带或同步带来完成，其优点是结构简单、安装调试方便，且在一定程度上能够满足转速与转矩输出要求，但主轴调速范围比和电动机一样，受电动机调速范围比的约束。 （2）带有变速齿轮的主传动。 如图2-14所示，带有变速齿轮的主传动一般在大、中型数控机床中应用较多。 2.2 数控机床主轴的传动方式与主传动系统类型 （3）电动机与主轴直联的主传动。 如图2-15所示，这种传动方式的优点是结构紧凑，但主轴转速的变化及转矩的输出和电动机的输出特性不一致，因而使用上受到一定限制。 （4）电主轴。 电主轴通常作为现代机电一体化的功能部件，装备在高速数控机床上，如图2-16所示。 2.3 主轴部件 主轴部件作为数控机床的一个关键部件，它包括主轴、主轴的支承、安装在主轴上传动件和密封件等。 2.3.1 数控机床的主轴 （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夹具，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。主轴端部的结构形状都已标准化了，如图2-17所示为几种机床上通用的结构形式。 如图2-17（a）所示为数控车床主轴端部，卡盘靠前端的短圆锥面和凸缘端面定位，用拔削传递扭矩，卡盘装有固定螺栓，卡盘装于主轴端部时，螺栓从凸缘上的孔中穿过，转动快卸卡将数个螺栓同时卡住，载拧紧螺母将卡盘固定在主轴端部。 2.3 主轴部件 如图2-17（b）所示为数控铣、镗床的主轴端部，主轴前端有7：24的锥孔，用于装夹铣刀柄或刀杆。主轴端面有一端面键，既可通过它传递刀具的扭矩，又可用于刀具的轴向定位，并用拉杆从主轴后端拉紧。 如图2-17（c）所示为外圆磨床砂轮主轴的端部，如图2-17（d）所示为内圆磨床砂轮主轴端部，如图2-17（e）所示为钻床与普通镗床锤杆端