数控机床主传动系统及主轴部件讲解(1).pptVIP

* 第二节 数控机床主传动系统及主轴部件 第三节 数控机床的进给系统 第四节 数控机床回转工作台 第五节 数控加工使用的刀具及自动换刀系统 第六节 数控加工用辅助装置 第五章 数控机床的结构 第一节 数控机床的结构要求 一、 数控机床主运动的特点 二、 数控机床主轴的变速方式 三、 主轴部件 第二节数控机床主传动系统及主轴部件 数控机床与普通机床比较具有以下特点： 1）转速高，功率大，它能使数控机床进行大功率切削和高速切削，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、主轴定向停止和主轴孔内的切屑清除装置。 一、数控机床主传动的特点 数控机床的变速是按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的再求。 故大多数数控机床采用无级变速系统， 数控机床主传动系统主要有以下三种配置方式。 数控机床的主传动要求较大的调速范围，以保证加工时能选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。 二、数控机床主轴的变速方式 这种配置方式大、中型数控机床采用较多。 它通过少数几对齿轮降速，使之成为分段无级变速，确保低速时的扭矩，以满足主轴输出扭矩特性的要求。 但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。 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。 （一）带有变速齿轮的主传动（如图） 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。 （二）通过带传动的主传动（如图） 同步带的结构和传动如图所示。带的工作面及带轮外圆上均制成齿形，通过带轮与轮齿相嵌合，作无滑动的啮合传动。 带内采用了承载后无弹性伸长的材料作强力层，以保持带的节距不变，使主、从动带轮可作无相对滑动的同步传动。 同步带传动是一种综合了带、链传动优点的新型传动。 这种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，但主轴输出扭矩小，电动机发热对主轴的精度影响较大。 （三）由调速电动机直接驱动的主传动（如图） 从直流主轴电动机的速度与转矩关系图中可以看出，在低于额定转速时为恒转矩输出，高于额定转矩时为恒功率输出。 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实现修调输入、速度和负载测量输出等。 机床的主轴部件是机床重要部件之一，它带动工件或刀具执行机床的切削运动， 因此数控机床主轴部件的精度，抗振性和热变形对加工质量有直接的影响， 由于数控机床在加工过程中不进行人工调整，这些影响就更为严重。 三、主轴部件 主轴在结构上要处理好卡盘或刀具的装卡， 主轴的卸荷， 主轴轴承的定位和间隙调整， 主轴部件的润滑和密封等一系列问题。 对于数控镗铣床的主轴为实现刀具的快速或自动装卸，主轴上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装置。 l）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） 这种配置形式使主轴的综合刚度得到大幅度提高，可以满足强力切削的要求，所以目前各类数控机床的主轴普遍采用这种配置形式。 (一）数控机床的主轴轴承配置主要有三种形式 2）前轴承采用高精度双列向心推力球轴承（如图）。 角接触球轴承具有较好的高速性能，主轴最高转速可达 4000r／min， 但是这种轴承的承载能力小，因而适用于高速、轻载和精密的数控机床主轴。 这种轴承径向和轴向刚度高，能承受重载荷，尤其能承受较大的动载荷，安装与调整性能好， 但是这种轴承配置方式限制了主轴的最高转速和精度，所以仅适用于中等精度、低速于重载的数控机床主轴。 3）双列圆锥滚子轴承和圆锥滚子轴承（如图） 为了将主轴准确地停在某一固定位置上，以便在该处进行换刀等动作，这就要求主轴定向控制。 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，这是主轴定向准停装置带来的好处之一。 （二）主轴的定向停止 在自动换刀的数控机床上，每次自动装卸刀时，都必须使刀柄上的键槽对准主轴的端面键，这就要求主轴具有准确定位的功能。 传统的做法是采用机械挡块等来定向。 而现代的数控机床一般都采用电气式主轴定向，只要数控系统发出指令信号，主轴就可以准确的定向。 ，当主轴需要停车换刀时，发出降速信号，主轴箱自动改变传动路线，使主轴换到最低转速运转。在时间继电器延时数秒后，开始接通无触点开关。 主轴的准停装置设置在主轴的尾端（如图）。交流调速电