数控机床与编程 作者 郑堤 主编 第三章 数控机床的机械结构.ppt

第一节 数控机床的结构和性能要求 数控机床对机械结构的基本要求 数控机床对机械结构的基本要求 数控机床对机械结构的基本要求 二、数控车床的布局结构特点 三、加工中心的布局结构特点1.卧式加工中心 卧式数控镗铣床（卧式加工中心）的布局形式种类较多，其主要区别在于立柱的结构形式和X、Z坐标轴的移动方式上（Y轴移动方式无区别）。 2.立式加工中心 应用：适合于加工盘类工件，配合各种附件后，可满足各种工件的加工。 3.五面加工中心与多坐标加工中心 特点：五面加工中心具有立式和卧式加工中心的功能，通过回转工作台的旋转和主轴头的旋转，能在工件一次装夹后，完成除安装面以外的所有五个面的加工。 第三节 数控机床的主传动及主轴部件 二、 数控机床主传动系统 1．带有二级齿轮变速的主传动 大、中型数控机床多采用此方式。它通过几对齿轮降速，确保低速时的扭矩，以满足主轴输出扭矩特性的要求。 有一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。 2.通过带传动的主传动 带传动主要应用在小型数控机床上，可克服齿轮传动时引起振动和噪声的缺点，但它只能适用于低扭矩特性要求 数控机床上应用的多楔带又称复合三角带能够满足主传动要求的高速、大转矩和不打滑的要求。多楔带安装时需较大的张紧力，使得主轴和电动机承受较大的径向负载，这是多楔带的一大缺点 同步齿形带传动。它是综合了带、链传动优点的新型传动方式 (1)传动效率高，可达98％以上。 (2)无滑动，传动比准确。 (3)传动平稳，噪声小。 (4)使用范围较广，速度可达50m／s，速比可达 10左右，传递功率由几瓦至数千瓦。 (5)维修保养方便，不需要润滑。 (6)安装时中心距要求严格，带与带轮制造工艺较复杂，成本高 4．由主轴电动机直接驱动的主传动 电动机直接带动主轴运动，简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出扭矩小，电动机发热对主轴的精度影响较大 二、数控机床主轴轴承的一般配置形式 四、主轴准停装置 每次机械手自动装取刀具时，必须保证刀柄上的键槽对准主轴的端面键 为满足主轴这一功能而设计的装置称为主轴准停装置或称主轴定向装置 在加工精密的坐标孔时，由于每次都能在主轴的固定圆周位置换刀，故能保证刀尖与主轴相对位置的一致性，从而减少被加工孔的尺寸分散度 1.电主轴的结构 电主轴采用变频电机与机床的主轴合二为一的结构形式,即变频电机的空心转子与机床主轴零件过盈配合套装（热装）在一起，带冷却套的定子装配（热装）在主轴单元的壳体内直接与机床连接，成为集成式电机主轴—电机的转子就是机床的主轴,机床主轴单元的壳体就是电机座。 电主轴实现了变频电机和机床主轴之间的“零传动”，这是数控机床传动系统的重大变革。它克服了传统机床皮带或齿轮传动方式的主轴系统在高速下打滑、振动和噪声大、惯量大等弊病。可良好地实现主轴转速的高速化，有效改善主轴高速综合性能。 电动机置于主轴前、后轴承之间。此结构为主轴的常见型式，基本结构如图1。 优点：主轴轴向尺寸较短，刚度大，扭矩大，适用于中、大型高速加工中心。 电动机置于主轴后轴承之后。如图2 即主轴箱和主电动机作轴向的同轴布置(有的用联轴节) 优点：这种布局方式有利于减小电主轴前端的径向尺寸，电动机的散热条件也较好。 但整个主轴单元的轴向尺寸较大，常用于小型高速数控机床，尤其适合于模具型腔的高速精密加工。 2.电主轴的轴承 高精度、足够的刚度、高寿命、高可靠性，一定的承载能力，更重要的是必须适于高速运行。 支承轴承主要有:角接触球轴承、陶瓷轴承、磁浮轴承以及空气静压轴承和液体动静压轴承等。 3.电主轴的冷却 电机的定子直接安装在壳体内,这种结构对电机的散热极其不利,而靠联轴节联接主轴与电机的直接驱动方式和皮带(或齿轮) 传动结构则相对有利于电机散热；同时,主轴前轴承温升的大小直接影响到主轴的几何精度和定位精度。对这两方面热源必须采取强制冷却措施。 4.电主轴的驱动 电机 电机是电主轴的核心,正确设计电机的电磁参数是十分重要的。其次,电机的机械特性电气特性,需要和高速加工相适应，满足机床在宽调速度范围内对功率和扭矩的要求。 支承轴承的制造和选配 冷却系统 5.电主轴的基本参数 主轴最高转速和恒功率转速范围 主轴的额定功率和最大扭矩 主轴前轴颈直径和前后轴承的跨距等 其中主轴最高转速、前轴颈直径和额定功率是基本参数。 预紧是指它在过盈的条件下工作，把弹性变形量控制在最小限度 用双螺母加预紧力消除轴向间隙时，必须注意： 1预紧力也不宜过大 、过小 2要特别减小丝杠安装部分和驱动部分的间隙。 常用的