《数控机床概论》第九讲(50分钟+视频)演示讲稿.ppt

§3.2 数控机床的主传动系统 主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，主要包 括主轴电动机、传动系统、主轴组件。 一、主传动调速方式 带有变速齿轮的主传动 通过带传动的主传动 用两个电机分别驱动主轴 调速电机直接驱动主轴传动 二、主传动机械结构 1、主轴端部的结构形式 2、主轴部件的支承 滚动轴承 液体静压轴承 气体静压轴承 磁力轴承或陶瓷滚珠轴承 （1）主轴常用的几种滚动轴承类型 （2）主轴滚动轴承的配置 （3）主轴滚动轴承的预紧 主轴准停的目的： 刀具装在主轴上，切削时切削转矩除依靠锥孔的摩 擦力来传递，还需要通过主轴上的端面键和刀柄上的键槽 来传递，因此数控机床在完成ATC（刀具自动交换）的动 作过程中，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。 3、数控机床主轴准停装置 （1）机械控制方式(端面螺旋凸轮、V形槽定位盘准停装置) 由主轴、定位盘、V形槽、定位销、定位液压缸、准停到位 检测开关LS2、准停释放信号开关LS1等构成。 V形槽定位盘准停装置 执行准停控制指令时，主轴降速至某一可以设定的低速转动， 当无触点开关有效信号被检测到后，立即使主轴电动机停转并断 开主轴传动链。同时定位液压缸定位销伸出，并压向定位盘。 定位销插入V形槽，准停到位，检测开关LS2发出信号，表明 准停动作完成。限位开关LSl为准停释放信号，如果LS1发出信 号，表明定位销退出了V形槽。上述准停控制可由PLC实现。 （2）电气控制方式(磁传感器型、编码器型、数控系统控制) 磁传感器主轴准停控制结构图 当主轴需要准停时，数控装置发出主轴准停指令，主轴 电动机立即减速至准停速度，使主轴以低速回转。当磁发体 与磁传感器对准时，磁传感器发出信号，主轴驱动立即进入 以磁传感器为反馈元件的位置闭环控制，目标位置即为准停 位置。准停完成后，主轴驱动装置输出准停完成信号给数控 系统，从而可进行自动换刀或其它相关动作。 编码器主轴准停 控制结构图 这种主轴准停方式可采用主轴电动机内部安装的编码器 信号，或在主轴上直接安装另外一个编码器。主轴驱动装置 内部可自动转换状态，使主轴驱动处于速度控制或位置控制 状态。 §3.3 数控机床的进给传动系统 数控机床进给传动系统承担了数控机床各直线坐标轴、回 转坐标轴的定位和切削进给。进给系统的传动精度、灵敏度和 稳定性直接影响被加工件的最后轮廓精度和加工精度。 一、对数控机床进给传动系统的要求 低惯量： 进给传动系统需经常启动、停止、变速或反向运动，若 机械传动装置惯量大，就会增大负载并使系统动态性能变差。 在满足强度与刚度的前提下，尽可能减小运动部件的自 重及各传动元件的直径和自重。 低摩擦阻力： 进给传动系统要求运动平稳、定位准确、快速响应特性 好，必须减小运动件的摩擦阻力。 高刚度： 进给传动系统的高刚度主要取决于滚珠丝杠副或蜗轮蜗 杆副及其支承部件的刚度。刚度不足和摩擦阻力会导致工作 台产生爬行现象及造成反向死区，影响传动准确性。 所以导轨必须采用具有较小摩擦系数和高耐磨性的滚动 导轨、静压导轨和滑动导轨等。 缩短传动链，合理选择丝杠尺寸及对滚珠丝杠副和支承 部件的预紧是提高传动刚度的有效途径。 高谐振： 为了提高进给的抗振性，应使机械构件具有较高的固有 频率和合适的阻尼，一般要求进给传动系统的固有频率应高 于伺服驱动系统的固有频率2～3倍。 无传动间隙： 为了提高位移精度，减少传动误差，对采用的各种机械 部件首先要保证加工精度，其次要尽量消除各种间隙，因为 机械间隙是造成进给传动系统反向死区的另一主要原因。 对传动链的各个环节，包括联轴器、齿轮传动副及支承 部件均应采用消除间隙的各种结构措施。 §3.3 数控机床的进给传动系统 数控机床的进给运动分为直线运动和圆周运动两大类。 在数控机床上，实现直线进给运动主要有三种型式： 通过丝杠(通常为滚珠丝杠或静压丝杠)螺母副，将伺服电动机的旋转运动变成直线运动。 通过齿轮齿条副，将伺服电动机的旋转运动变成直线运动。 直接采用直线电动机进行驱动。 在数控机床上，实现圆周运动主要型式： 少数情况直接使用齿轮副外，一般都采用蜗轮蜗杆副。 §3.3 数控机床的进给传动系统 二、齿轮传动副 在机电伺服系统中，常采用齿轮传动副将电动机或液压马 达输出的高转速、低转矩转换成被控对象所需的低转速、大 转矩。 优点： （1）可以降低丝杠、工作台的惯量在系统中所占的比重，提高进给系统的快速性； （2）进给伺服电动机和丝杠中心可以不在同一直线上，布置灵活； 缺点： （