《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案二

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1、《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案內(nèi)容備注第二章數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)第一節(jié)數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成主要由以下幾部分組成：1．機(jī)床基礎(chǔ)部件，如床身、立柱、工作臺(tái)等；2．主傳動(dòng)系統(tǒng)；3．進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)；4．實(shí)現(xiàn)某些動(dòng)作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置，如液壓、氣動(dòng)、潤滑、冷卻等系統(tǒng)及排屑、防護(hù)裝置和刀架、自動(dòng)換刀裝置；5．工件實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)、定位的裝置及附件，如數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)；6．特殊功能裝置，如監(jiān)控裝置、加工過程圖形顯示、精度檢測等。掌握這些結(jié)構(gòu)對于正確合理使用數(shù)控機(jī)床是非常必要的。二、數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為

2、了保證高精度、高效率的加工，數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：1．高剛度和高抗振性2．高靈敏度3．熱變形小4．高精度保持性5．高可靠性6．工藝復(fù)合化和功能集成化第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)一、數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)1．主軸轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍寬并實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速2．主軸部件具有較大的剛度和較高的精度3．良好的抗振性和熱穩(wěn)定性4．為實(shí)現(xiàn)刀具的快速或自動(dòng)裝卸，數(shù)控機(jī)床主軸具有特有的刀具安裝結(jié)構(gòu)二、數(shù)控機(jī)床主軸的傳動(dòng)方式（一）齒輪傳動(dòng)方式（圖2-1a）（二）帶傳動(dòng)方式（圖2-1b）同步齒形帶傳動(dòng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：371

3、．傳動(dòng)效率高，可達(dá)98％以上。2．無滑動(dòng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確。3．傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。4．使用范圍較廣，速度可達(dá)50m/s，速比可達(dá)10左右，傳遞功率由幾瓦至數(shù)千瓦。5．維修保養(yǎng)方便，不需要潤滑。6．安裝時(shí)中心距要求嚴(yán)格，帶與帶輪制造工藝較復(fù)雜，成本高。（三）調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸傳動(dòng)方式（圖2-1c）三、主軸組件主軸、主軸支承、裝在主軸上的傳動(dòng)件和密封件等組成了主軸組件。（一）數(shù)控機(jī)床的主軸支承主軸軸承是主軸組件的重要組成部分，它的類型、結(jié)構(gòu)、配置、精度直接影響主軸組件的工作性能。1．主軸軸承類型數(shù)控機(jī)床

4、主軸經(jīng)常采用滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩類軸承。（1）滾動(dòng)軸承（2）滑動(dòng)軸承2．主軸軸承的配置典型的主軸軸承的結(jié)構(gòu)配置形式有下面三種：（l）圖2-6a結(jié)構(gòu)配置形式是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)中剛性最好的一種。它使主軸的綜合剛度得到大幅度提高，可以滿足強(qiáng)力切削的要求，所以目前各類數(shù)控機(jī)床的主軸普遍采用這種配置形式。（2）前支承采用3個(gè)超精密級角接觸球軸承組合方式，具有較好的高速性能。后支承結(jié)構(gòu)有采用2個(gè)角接觸球軸承支承的，如圖2-6b，也有用一個(gè)圓柱滾子軸承支承的。（3）圓錐滾子軸承，圖2-6c。這種軸承徑向和軸

5、向剛度高，能承受重載荷，尤其能承受較大的動(dòng)載荷，安裝與調(diào)整性能好，但是這種軸承配置方式限制了主軸的最高轉(zhuǎn)速和精度，所以僅適用于中等精度、低速與重載的數(shù)控機(jī)床主軸。3．主軸軸承的裝配采用選配定向法進(jìn)行裝配，可提高主軸組件的精度。裝配時(shí)盡可能使主軸定位內(nèi)孔與主軸軸頸的偏心量和軸承內(nèi)圈與滾道的偏心量接近，并使其方向相反，這樣可使裝配后的偏心量減小。4．滾動(dòng)軸承的間隙與預(yù)緊將滾動(dòng)軸承進(jìn)行適當(dāng)預(yù)緊，使?jié)L動(dòng)體與內(nèi)外圈滾道在接觸處產(chǎn)生預(yù)變形，使受載后承載的滾動(dòng)體數(shù)量增多，受力趨向均勻，從而提高承載能力和剛度，有

6、利于減少主軸回轉(zhuǎn)軸線的漂移，提高旋轉(zhuǎn)精度。若過盈量太大，軸承磨損加劇，承載能力將顯著下降。軸承所需的預(yù)緊量與軸承精度、類型和工作條件等因素有關(guān)。（二）主軸準(zhǔn)停功能37機(jī)床的切削扭矩由主軸上的端面鍵來傳遞，每次機(jī)械手自動(dòng)裝取刀具時(shí)，必須保征刀柄上的鍵槽對準(zhǔn)主軸的端面鍵，這就要求主軸具有準(zhǔn)確定位的功能。為滿足主軸這一功能而設(shè)計(jì)的裝置稱為主軸準(zhǔn)停裝置或稱主軸定向裝置。主軸準(zhǔn)停裝置是加工中心換刀過程中所要求的特別裝置，為了將主軸準(zhǔn)確地停在某一固定位置上，以便在該處進(jìn)行換刀等動(dòng)作，這就要求主軸定向控制。（三

7、）主軸上刀具自動(dòng)夾緊和切屑清除加工中心為了實(shí)現(xiàn)刀具在主軸內(nèi)的自動(dòng)裝卸，其主軸必須設(shè)計(jì)有刀具的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。刀桿采用7：24的錐柄，這種錐柄既有利于定心，也為松夾帶來了方便。第三節(jié)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用一、SSCK20/500數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸箱結(jié)構(gòu)（一）主傳動(dòng)系統(tǒng)SSCK20/500數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)由功率為11kw的AC伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)l：1的帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，使主軸在24~2400r/min的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，主軸箱內(nèi)省去了齒輪傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，提高了主軸精度，減少齒輪傳動(dòng)躁聲的

8、影響，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，可以得到相應(yīng)的主軸正、反轉(zhuǎn)，主軸停車是由電機(jī)制動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。螺紋切削和主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量是通過主軸脈沖編碼器來實(shí)現(xiàn)。（二）主軸箱結(jié)構(gòu)交流主軸電動(dòng)機(jī)通過帶輪把運(yùn)動(dòng)傳給主軸。主軸有前后兩個(gè)支承，前支承采用預(yù)加負(fù)荷的超精密級角接觸球軸承組成，三個(gè)一組，其中兩個(gè)軸承用來承受向后的推力，另一個(gè)用于承受向前推力。主軸的后支承采用圓柱滾子軸承，用來承受較大的徑向載荷。前支承軸承的間隙用螺母來調(diào)整。主軸的支承形式為前端定位，主軸受熱膨脹向后伸長。前后支承所用軸承