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数 控 机 床 第五部分数控机床的机械结构 第五章 数控机床的机械结构 第一节 数控机床的主运动结构 第二节 进给系统的机械传动结构 第三节 数控机床的刀具交换装置 第四节 数控机床的布局 第五章 数控机床的机械结构 内容提要 本章将讨论数控机床的主运动系统、进给系统机械结构、运动传动机构以及典型部件等的功能、实现方法和安装调试方法。 第一节数控机床的主运动结构 第一节 数控机床的主运动结构 一、概述 1、定义、功用、组成 定义： 主运动系统：指驱动主轴运动的系统。 主轴：指带动刀具和工件旋转，产生切削运 动且消耗功率最大的运动轴。 第一节 数控机床的主运动结构 .功用： 传递动力：传递切削加工所需要的动力 传递运动：传递切削加工所需要的运动 运动控制：控制主运动的大小方向开停 组成： 动力源：电机 传动系统：定比传动机构、变速装置 运动控制装置:离合器、制动器等 执行件：主轴 第一节 数控机床的主运动结构 动力功率高 由于日益增长的对高效率要求，加之刀具材料和技术的进步，大多数NC机床均要求有足够高的功率来满足高速强力切削。 一般NC机床的主轴驱动功率在3.7kw~250kw之间。 第一节 数控机床的主运动结构 调速范围宽 调速范围：有恒扭矩、恒功率调速范围之分。现在，数控机床的主轴的调速范围一般在： 100～10000，且能无级调速。 要求恒功率调速范围尽可能大，以便在尽可能低的速度下，利用其全功率。 变速范围负载波动时，速度应稳定。 第一节 数控机床的主运动结构 第一节 数控机床的主运动结构 第一节 数控机床的主运动结构 3、主运动变速系统的参数 运动参数：主运动速度有关的参数：变速范围、 转速等。 动力参数：电机功率、扭矩。 第一节 数控机床的主运动结构 第一节 数控机床的主运动结构 第一节 数控机床的主运动结构 普通电机—机械变速系统—主轴部件 第一节 数控机床的主运动结构 2. 变频器—交流电机—1~2机械变速—主轴部件 第一节 数控机床的主运动结构 3. 交、直主轴电机 — 主轴部件 这种配置形式同上面一样，但电机是性能更好交直流主轴电机，其变速范围宽，最高转速可达8000 r/min，且控制功能丰富，可满足中高档数控机床的控制要求 第一节 数控机床的主运动结构 4. 电主轴 电主轴又称内装式主轴电机，即主轴与电机转子合为一体，其优点是主轴部件结构紧凑、重量轻、惯量小，可提高启动、停止的响应特性，利于控制振动和噪声。转速高，目前最高可达200000 r/min。其缺点是电机运转产生的振动和热量将直接影响到主轴，因此，主轴组件的整机平衡、温度控制和冷却是内装式电机主轴的关键问题 第一节 数控机床的主运动结构 三、主轴部件 第一节 数控机床的主运动结构 要求： 主轴的精度要高。包括运动精度(回转精度、轴向串动)、和安装刀具或夹持工件的夹具的定位精度(轴向、径向)。 部件的结构刚度和抗振性好。 较低的运转温升以及较好的热稳定性。 部件的耐磨性和精度保持性好。 自动可靠的装夹刀具或工件 第一节 数控机床的主运动结构 对数控机床除上述要求外，还应有：(在机械结构方面) 刀具的自动夹紧装置 主轴的准停装置 主轴孔的清理装置等 第一节 数控机床的主运动结构 主轴部件的结构 主轴端部的结构形式 端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，因此，要保证刀具或夹具定位（轴向、定心）准确，装夹可靠、牢固，而且装卸方便。 目前，主轴的端部形状已标准化。 第一节 数控机床的主运动结构 3、主要要求 （1）减小摩擦力 采用摩擦力及动静摩擦力差值较小的传动件及导轨. （2）提高传动精度和刚度 消除传动间隙,增加传动系统刚度. （3）减小运动惯量 快速响应.减小运动部件质量. 二、回转工作台 1、定义与分类 定义：实现周向进给和分度运动工作台 分类： 分度工作台： 实现工作台的定角度回转运动，即分度、转位和定位工作。 数控回转工作台： 除了分度和转位的功能之外，还能实现数控圆周进给运动。 工作原理： 按照控制系统的指令自动地进行，每次转位回转一定的角度，如（ 1°、5°、10°、15°、30°、45°、90°、180°）。 分类：按定位元件分 插销定位； 反靠定位； 齿盘定位； 钢球定位。 3、数控回转工作台 (1)