5.1数控机床结构方法技巧.ppt

第五章 数控机床的机械结构;5.1 对数控机床结构的基本要求 5.2 主传动系统 5.3 进给传动系统 5.4 换刀装置 ;5.1 对数控机床结构的基本要求;1.数控机床应具有更高的静、动刚度 机床的刚度是指机床结构抵抗变形的能力。 静刚度：根据机床所受载荷性质的不同，机床在 静态力（重力、机构之间的相互作用 力等）作用下所表现的刚度称为机床 的静刚度； 动刚度：在动态力（切削力）作用下所表现的刚 度称为动刚度。 影响机床刚度的主要因素是： 各构件、部件本身的刚度以及相互间的接触刚度。;提高动静刚度的措施;为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形；数控车床上加尽量缩短主轴端部受力悬伸长度以减少所受弯矩。 为了提高机床各部件的接触刚度，增加机床的承载能力，采用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。这些措施都能有效地提高接触刚度。;提高动态刚度的方法：提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。试验表明，提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。 钢板的焊接结构既可以增加静刚度、减轻结构重量，又可以增加构件本身的阻尼。因此，近年来在数控机床上采用了钢板焊接结构的床身、立柱、横梁和工作台。 封砂铸件也有利于振动衰减，对提高抗振性也有较好的效果。?在大件内腔填充泥芯和混凝土等阻尼材料，在振动时因摩擦力较大而耗散振动能量。也可采用阻尼层法，即在大件表面喷涂一层具有高阻尼和较高弹性的黏滞弹性材料，涂层越厚，阻尼越大。;QC11NJDK数控液压闸式剪板机? ;人造大理石床身（混凝土聚合物）;图5－3　德国DEN480L型数控车床底座和床身示意图 ;2.数控机床应有更小的热变形;主轴;热对称结构立柱;;3.传动灵敏：数控机床运动件之间的摩擦要小，要消除传动系统的间隙，达到低速时无爬行，高速时快速响应。4 .数控机床结构要人性化;一、主传动系统作用是将电动??的扭矩或功率传递给主轴部件，使安装在主轴内的工件或刀具实现主切削运动。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。二、主传动系统组成：主轴电动机、传动系统和主轴部件 ;三、对主传动系统的要求 1.足够的转速范围2.足够的功率和扭矩3.各零部件应具有足够的精度、 强度、刚度和抗振性4.噪声低、运行平稳 ;四、主轴的驱动方式 1.采用变速齿轮传动这是大中型数控机床较常采用的配置方式，通过少数几对齿轮传动，扩大变速范围。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.采用同步齿形带传动这种传动主要用在转速较高、变速范围不大的机床。它适用于高速低转矩特性的主轴。;3 .用两个电动机分别驱动主轴 这是上述两种方式的混合传动，具有上述两种性能(见图5-2c)。高速时，由一个电动机通过带传动；低速时，由另一个电动机通过齿轮传动，齿轮起到降速和扩大变速范围的作用，这样就使恒功率区增大，扩大了变速范围，避免了低速时转矩不够且电动机功率不能充分利用的问题。但两个电动机不能同时工作，也是一种浪费。 ;4.采用主轴电机直接驱动（一体化主轴，电主轴） 主轴与电机转子合二为一，从而使主轴部件结构更加紧凑，重量轻，惯量小，有效地提高了主轴部件的刚度，提高了主轴启动、停止的响应特性，目前高速加工机床主轴多采用这种方式，这种类型的主轴也称为电主轴。 ;图5-2 数控机床主传动的四种配置方式; 图5-7 内装电动机主轴;;五．主轴调速方法;1、电动机调速 用于主轴驱动的调速电动机主要有直流电动机和交流电动机两大类。 （1）直流电动机主轴调速 （2）交流电动机主轴调速 ;2、机械齿轮变速 数控机床常采用1- 4挡齿轮变速与无级调速相结合的方式，即所谓分段无级变速。采用机械齿轮减速，增大了输出扭矩，并利用齿轮换挡扩大了调速范围。 自动换挡执行机构是一种电——机转换装置，常用的有液压拨叉和电磁离合器。;图2－3 三位液压拨叉工作原理图 1、5－液压缸 2－活塞杆 3－拨叉 4－套筒;六、 主轴部件;;2、主轴部件的支承;主轴滚动轴承的配置; 如图5-14b所示的配置前支承采用多个高精度向心推力球轴承，后支承采用球轴承，没有如图5-14a所示的主轴刚度大，但这种配置提高了主轴的转速，适合主轴要求在较高转速下工作的数控机床。 目前，这种配置形式在立式、卧式加工中心机床上得到广泛应用，满足了这类机床转速范围大、最高转速高的要求。为提高这