第三章数控机床主传动系统.pptx

数控机床机械结构第三章  数控机床主传动系统 ;第一节 数控机床主传动系统的基本要求;功率转矩特性;数 控 车 床 主 传 动 系 统 示 例;第二节 主传动变速方式;带变速齿轮主传动;第三节 主轴支撑形式与轴承选型;主 轴 轴 承 配 置 形 式;第四节 典型主轴分析介绍;CK7815数控车床主轴;EX-122 车 削 中 心 主 轴;XH754 加 工 中 心 主 轴 部 件;主 轴 准 停;JCS-018镗铣加工中心主轴部件;直联主轴;主 轴 轴 承 轴 向 卸 荷 结 构;第五节 动力与高速卡盘;直联主轴;动力卡盘;高 速 切 削 卡 盘;液 压 尾 架;第六节 先进主轴技术;一、电主轴概念 将主轴电机与机床主轴合二为一，从而使主轴部件从机床传动系统和整体结构中独立出来，制成模块化、系列化的主轴单元功能部件，即电主轴—Electrospindle or Motor Spindle、MotorizedSpindle 目前电主轴产品主要采用交流高频电机，固也称高频主轴—High Frequcncy Spindle 电主轴没有中间传动环节，也称为直接传动主轴——Direct Drive Spindle 电主轴是一种智能型功能部件，不但转速高，功率大，且还有一系列控制主轴温升和振动等机床运行参数的功能，以确保高速运转的可靠性与安全。因此电主轴是一个完整的系统。;电 主 轴 系 统;二、电主轴特点 由于采用电机内置，省去了皮带、齿轮等传动件，避免了高速运转条件下的振动和噪音等问题，从而提高高速加工精度和表面质量，降低环境污染。 由于没有中间传动环节，将主轴系统传动惯量降至最小，从而可以实现主轴回转的高角加、减速度，在最短时间内实现高转速的速度变化，提高高速加工生产率。 电机内置于主轴两支承间，可以较大的提高主轴系统刚度，也提高系统固有频率，从而提高其临界转速，确保高速运转的安全。 由于没有中间传动环节的外力作用，主轴高速运行没有冲击而更加平稳，主轴轴承寿命延长。;三、电主轴基本参数与性能水平 套筒直径 32——320 转速 10000——150000r/min 功率 0.5——80kW 转矩 0.1——800N.m 噪声 70——75dB 使用寿命 5000——10000h 四、电主轴供应 德国GMN CYTEC 瑞士FISCHER IBAG STEP-TEC 意大利GAMFIOR FAEMAT 中国洛阳轴承研究所;五、电 主 轴 及 其 类 型;六电主轴典型结构;六电主轴典型结构;七、电主轴轴承配置与预加载荷;电主轴轴承配置与预加载荷;3. 预加载荷的方法 刚性预加载荷：利用内外隔圈或轴承内外环的宽度尺寸差施加预加载荷。方法简单，但轴系零件热变形将引起预加载荷的变化。适合于转速不太高，变速范围较小的电主轴。 弹性预加载荷：采用弹性装置，即用适当的弹簧进行预加载荷，使预加载荷少受温度和速度的影响。适合于转速较高，变速范围较大的情况。 可调整预加载荷：在最高转速时预加载荷由弹簧确定，其它不同转速时，通以相应的控制油压或气压加大预加载荷，使其与转速实现最佳匹配。适合于高性能高寿命电主轴。 ;可调整预加载荷装置原理;4. 陶磁球混合轴承 ?钢质内外环配氮化硅(Si3N4)陶磁球组成的角接触 球轴承称混合陶磁轴承(Hybrid Ceramic Bearing)， 简称混合轴承(Hybrid Bearing)或陶磁球轴承。 ?陶磁球的优点 质量轻。材料密度3.218g/cm3，高速回转离心力显著减小，接触应力减小，摩擦功耗下降，温升降低，寿命提高。离心力小，引起的轴向位移减小，预加载荷变化小，适应高转速要求。 弹性模量高。E值为钢的1.5倍，可提高轴承和主轴系统刚度，也提高主轴系统临界转速。 线膨胀系数低。Α值约为钢的1/4，不同温升条件下配合间隙或预加载荷变化小，可靠性高。;硬度高。约为钢的2.3倍，磨损减少，寿命提高。 陶磁球与钢环亲和力低，不产生“咬合”，磨损物也不会嵌入陶磁球，寿命进一步提高。 ?陶磁球轴承在高速重载条件下仍然能获得高刚度、低温升、长寿命的效果。 ?陶磁球轴承价格为钢质球轴承的2～2.5倍，而寿命为3～6倍。 5. 磁悬浮轴承 ?工作原理：依靠多副在圆周上互为180o分布的电磁铁产生径向相反的吸或斥力，将主轴悬浮在空气中，轴径与轴承间有较大的间隙。当在载荷作用下主