数控机床第2章教案.doc

第2章 数控机床的功能部件 第一讲 主运动传动部件 课 题：1.项目的引出 2.主运动传动部件 课堂类型：讲授 教学目的：1.了解数控机床主传动系统的特点。 2.了解数控系统、主轴单元、滚珠丝杠副和滚动导轨副、刀库和机械手、数控回转刀架和回转工作台、高速防护等部件是组成数控机床的主要功能部件。 3.掌握数控机床的主传动系统三种变速方式。 4.掌握数控机床主轴单元中主轴前端结构、主轴轴承及配置形式、液压卡盘的结构。 教学重点：1．同步带传动与一般带传动相比所具有的优点。 2．数控机床主轴的结构与尺寸对主轴单元回转精度、刚度的影响。 教学难点：1．主轴轴承的配置形式及对主轴的精度、刚度、抗振性的影响。 2．加工中心主轴准停装置的作用和工作原理。 教 具：多媒体课件 教学过程： 一、引入新课题 由数控车床和加工中心的组成结构引入本课题1的内容。 二、教学内容 2.1项目的引出 如图2-1（a）所示的卧式加工中心，其主轴单元、滚珠丝杠副、回转工作台、刀库和机械手及防护装置等是组成卧式加工中心的主要功能部件。 如图2 -1（b）所示的数控车床，其主轴单元、回转刀架、滚珠丝杠副、滚动导轨副及防护装置等 是组成数控车床的主要功能部件。 了解和掌握各功能部件的组成、结构特点及工作性能，对操作或维护数控机床有直接的指导意义。 2.2 主运动传动部件项 2.2.1 主传动系统特点 （1）主轴转速高，输出功率大，能满足数控机床高速切削和大功率切削的需要，实现高效率加工。 （2）主轴转数的变换迅速可靠，并能自动无级变速，使切削工作始终在最佳状态下 进行。 （3）为实现刀具的快速或自动装卸，主轴上还必须设计有刀具自动装卸、夹紧、主轴定向停止和主轴孔内的切屑清除装置。 2.2.2 主传动系统变速方式 1.带有变速齿轮的主传动系统 如图2 -2（a）所示带有变速齿轮的主传动配置方式，在大、中型数控机床中采用较多。 如图2 -3所示为二级齿轮变速的主传动系统，滑移齿轮轴的右端与主轴电动机相连接，主轴转速的无级变速呈高速段和低速段分布。 图2 -2 数控机床主传动系统的配置方式图 2 -3 二级齿轮变速的主传动系统 2.同步带传动的主传动系统 如图2 -2（b）所示的同步带传动是数控机床上应用较多的一种传动结构，可以避免齿轮传动时引起的振动和噪声。 同步带的传动结构如图2 -4（b）所示，它综合了齿轮传动、带传动和链传动的优点。如图2 -4（a）所示，同步带内采用的强力层是承载后无弹性伸长的材料，以保持带的节距不变，使主、从动带轮可做无相对滑动的同步传动。与一般带传动相比，同步带传动具有如下优点: （1）齿啮合传动无相对滑动，传动比准确; （2）传动效率高，可达98%以上; （3）传动平稳，噪声小; （4）使用范围较广，速度可达50 m/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。 图2 -4 同步带传动 3.由调速电动机直接驱动的主传动系统 如图2 -2（c）所示的主传动方式大大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，但是主轴输出扭矩小，电动机发热对主轴的精度影响较大。使用这种电动机可实现纯电气定向，而且主轴的控制功能可以很容易与数控系统相连接并可提高启动、停止的响应特性。 2.2.3 主轴单元 主轴单元在结构上要处理好卡盘或刀具的装夹、主轴轴承的定位和间隙调整、主轴的润滑和密封等一系列问题。对于数控镗铣床的主轴，还必须设计有刀具的自动装卸、主轴定向停止和主轴孔内的切屑清除等装置。 1.主轴及主轴前端结构 主轴的直径越大，刚度越高，但同时要求轴上的其他零件和轴承的尺寸相应增大，保证主轴的回转精度就会越困难。 主轴内孔是用于通过棒料或刀具夹紧装置的，孔径越大，可通过的棒料直径越大，主轴的质量越轻，但是主轴的刚度就会越差。 下图所示为几种典型的数控机床的主轴轴端结构。数控车床的主轴端部结构，一般采用短圆锥法兰盘结构，具有定心精度高、主轴的悬伸长度短、刚度好的优点。 数控铣床和加工中心的主轴前端为7∶24锥孔，刀柄安装在主轴锥孔中，定心精度高。 a)数控车床主轴端部结构 b) 数控铣床、加工中心主轴前端结构 2.主轴轴承及配置形式 （1）主轴轴承 c) 数控磨床主轴前端结构 d) 数控磨床主轴前端结构 中小型数控机床上普遍采用的是滚动轴承。一般重型数控机床上主轴支承采用静压轴承。数控机床主轴常用滚动轴承类型，如图2 -5所示。 图2-5（a）所示为双列短圆柱滚子轴承，其内孔为1∶12的锥孔，该轴承的