第3章 数控机床得典型结构.ppt

第3章 数控机床的典型结构 3.1 主轴传动系统 3.2 进给传动系统 3.3 自动换刀装置 习题 3.1 主轴传动系统 3.1.1 主轴传动方式 1. 齿轮传动机构 这种传动方式在大、 中型数控机床中较为常见。 如图3.1（a）所示， 它通过几对齿轮的啮合， 在完成传动的同时实现主轴的分挡有级变速或分段无级变速， 确保在低速时能满足主轴输出扭矩特性的要求。 滑移齿轮的移位大都采用液压拨叉或直接由液压缸带动齿轮来实现。 2. 同步带传动机构 同步带传动如图3.1（b）所示， 主要应用在小型数控机床上， 可以避免齿轮传动时引起的振动和噪声， 但它只能适用于低扭矩特性要求的主轴。 与一般带传动及齿轮传动相比， 同步带传动具有如下优点： （1） 无滑动， 传动比准确。 （2） 传动效率高， 可达98%以上。 （3） 使用范围广， 速度可达50 m/s， 传动比可达10左右， 传递功率由几瓦到数千瓦。 （4） 传动平稳， 噪声小。 （5）维修保养方便， 不需要润滑。 3. 电动机直接驱动 电动机驱动传动中的电动机又叫电主轴， 其电动机定子固定， 转子和主轴采用一体化设计， 如图3.1（c）所示。 这种方式大大简化了主轴箱体和主轴的结构， 有效地提高了主轴部件的刚度， 但输出扭矩小， 电动机的发热对主轴的精度影响较大。 （1） 前支承采用圆锥孔双列圆柱滚子轴承和双向推力角接触球轴承组合， 后支承采用成对角接触球轴承， 如图3.3（a）所示。 （2） 前轴承采用高精度双列向心推力轴承， 后支承采用单列角接触球轴承， 如图3.3（b）所示。 （3） 前、 后轴承分别采用双列圆锥滚子轴承和单列圆锥滚子轴承， 如图3.3（c）所示。 3.1.3 主轴的定向停止 主轴的准停机构设置在主轴的尾端， 如图3.4所示。 交流调速电动机11通过多联三角带9和皮带轮10带动主轴旋转， 当主轴需要停车换刀时， 发出降速信号， 主轴电机自动减速， 使主轴以最低转速运转； 延时等待数秒之后， 切断主轴电动机电源， 使主轴做低速惯性空转。 当位于图中带轮5左侧的永久磁铁4对准磁传感器3时， 主轴准停制动， 同时发出制动完成信号。 3.1.4 主轴的刀具自动夹紧和铁屑清除机构 在自动换刀的数控机床中， 为了实现刀具的自动装卸， 其主轴必须设计有刀具的自动夹紧机构， 如图3.4所示。刀柄锥度为7∶24， 采用大锥度的锥柄既有利于定心， 也为松夹带来了方便。 在锥柄的尾端轴颈被拉紧的同时， 通过锥柄的定心和摩擦作用将刀杆夹紧于主轴的端部。 3.2 进给传动系统 3.2.1 齿轮传动副 齿轮传动副的作用是传递伺服电动机输出的转距和转速， 并使伺服电动机与负载之间的转距和负载惯量相匹配。 在开环系统中， 还可通过齿轮传动匹配系统的脉冲当量。 1. 直齿圆柱齿轮传动 （1） 偏心套调整法。 （2） 锥度齿轮垫片调整法。 （3） 双齿轮错齿调整法。 2. 斜齿圆柱齿轮传动 （1） 垫片调整法。 如图3.8所示， 宽齿轮4同时与两个相同齿数的薄片齿轮1和2啮合， 薄片齿轮经平键与轴连接， 相互之间无相对回转。 斜齿轮1和2间加厚度为t的垫片， 用螺母拧紧， 使两齿轮1和2的螺旋线产生错位， 其后两齿轮面分别与宽齿轮4的齿面紧贴以消除间隙。 垫片3的厚度和齿侧间隙Δ的关系可用下式算出： t=Δ cosβ 式中：β——斜齿轮的螺旋角； Δ——齿侧间隙； t——增加垫片的厚度。 （2） 轴向压簧调整。 如图3.9所示， 斜齿轮1和2用键滑套在轴上， 相互间无相对转动。 3. 锥齿轮传动 ?（1） 周向压簧调整。 （2） 轴向压簧调整。 3.2.2 滚珠丝杠副 1. 滚珠丝杠副的工作原理和特点 滚珠丝杠副的结构如图3.12所示。 在传动时