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2数控机床的主传动系统教学教案.ppt
数控机床的主传动系统;一、概述
1、概念
主运动是机床实现切削的基本运动。即驱动主轴运动的系统。在切削过程中,它为切除工件上多余的金属提供所需的切削速度和动力,是切削过程中速度最高、消耗功率最多的运动。
主传动系统是:由主轴电机经一系列传动元件和主轴构成的具有运动、传动联系的系统。
数控机床的主传动系统包括:主轴电动机、传动装置、主轴、主轴轴承、主轴定向装置。;.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。
主传动系统功用:
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; 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。;调速范围宽,可实现无级变速
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,使切削过程始终处于最佳状态。(如AD-15B主轴转速范围:50-4500;AD-35主轴转速范围:25-2500)
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。;AD-15B FANUC αP18/6000i电机功能曲线图; 控制功能的多样化
同步控制功能:CNC车床车螺纹用;
主轴准停功能:加工中心自动换刀、自动装卸、 CNC车床车螺纹用;(主轴实现定向控制)
恒线速切削功能:CNC车床和CNC磨床在进行端面加工时,为了保证端面加工的粗糙度要求,要求接触点处的线速度为恒值;(AD-15B以车代磨,零件表面粗糙度能达到0.8,铝件0.4)
C轴控制功能:车削中心。
;性能要求高
?电机过载能力强。要求有较长时间(1~30min)和较大倍数的过载能力
在断续负载下,电机转速波动要小。
?速度响应要快,升降速时间要短。
?电机温升低,振动和噪音小,精度要高。
?可靠性高,寿命长,维护容易。
??具有抗振性和热稳定性。
?体积小,重量轻,与机床联接容易。
;(1)主轴的传动类型
主要有齿轮传动、皮带传动、两个电机分别驱动主轴、调速电动机直接驱动主轴(内装电动机即电主轴)等几种方式。
;大中型数控机床常用,它采用无级变速交直流电动机,再通过几对齿轮传动,实现分段无级变速,使得变速范围扩大(鑫盛CK6163);主轴电动机;鑫盛CK6163由变频电机实现无级调速( 12.5—1000r/min四段无级) ,以获得恒线速切削;为了解决低速扭矩输出小(变频电机在额定转速之下减速时扭矩不增加)的问题,主轴箱内安排了齿轮减速,以求通过减速而增加扭矩输出,所以采用四挡机械变速,是为了扩大调速范围;四挡机械自动变速通过两个两位一个三位油缸操纵来实现。 ;主轴电动机;转速较高、变速范围不大的小型数控机床常用,它通过一级带传动实现变速,不用齿轮变速,受电动机调速范围的限制,适用于高速低扭矩特性要求的主轴(鑫盛AD-15,AD-25);鑫盛AD-15主轴转速为45-4500r/min(四段无级),主电机的动力由电机皮带轮通过窄V带直接传递至主轴上的皮带轮,主电机采用伺服电机,通过无级变速实现主轴在45-4500rpm范围内转动。 ;同步带传动是一种综合带、链传动优点的新的带传动类型。在带内部采用了加载后无弹性伸长的材料作强力层,以保持带的节距不变,可使主、从动带轮作无相对滑动的同步传动。优点:传动效率高; 两个电动机分别驱动主轴(图2-1c)
调速电动机直接驱动主轴(图2-1d、e)
一种为:主轴电动机输出轴通过精密联轴器与主轴连接,优点为结构紧凑,传动效率高,但主轴转速的变化及输出完全与电动机的输出特性一致,因而受一定限制。
另一种为内装电动机主轴,即主轴与电动机转子合为一体。优点结构紧凑,惯性小,可提高启动、停止的相应特性,缺点电动机发热使主轴产生变形。因此,要注意温度控制。
;;车床用电主轴;电主轴;(2)主传动的齿轮变速装置
两种装置:液压拨叉变速和电磁离合器变速装置
在齿轮传动的主传动系统中,齿轮的换档主要靠液压拨叉来完成。
注意:
a:液压拨叉换档在主轴停转之后才能进行。产生的顶齿现象由增设一台微电动机,在齿轮低速回转时啮合。
b:电磁离合器变速装置是利用电磁效应,通过接通或断开电磁离合器的运动部件实现变速。电磁离合器用于数控机床的主传动时,能简化变速机构,实现主轴变速。啮
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