第1章數(shù)控機床典型結(jié)構(gòu)及部件

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1、第三章數(shù)控機床典型結(jié)構(gòu)及部件技能目標(biāo)1、了解數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)特點及要求2、熟悉數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的主軸變速方式、典型主軸部件結(jié)構(gòu)及原理3、熟悉并掌握進給傳動系統(tǒng)中典型部件結(jié)構(gòu)及原理4、熟悉并掌握一般轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)刀架及自動換刀機構(gòu)的組成及工作原理5、熟悉并掌握數(shù)控機床典型位置檢測裝置結(jié)構(gòu)及工作原理6、了解數(shù)控機床排屑裝置的作用與種類一、數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)特點及要求數(shù)控機床與普通機床在機械傳動和結(jié)構(gòu)上有顯著的不同：※采用高性能的無級變速主軸及伺服傳動系統(tǒng)※剛度和抗振性較好※優(yōu)良的傳動元件※多主軸、多刀架及刀具與工件的自動夾角緊裝置，ATC，自動排屑裝置、自動潤滑冷卻裝置※采取減小機床熱變形的措施數(shù)控車床

2、的機械結(jié)構(gòu)數(shù)控加工中心機械結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)交換式APC移動交換式APC二、主傳動系統(tǒng)主要包括：主軸電機、主傳動系統(tǒng)和主軸組件決定了零件的加工精度要求：※更大的調(diào)速范圍并實現(xiàn)無級變速。一般要求主軸具備1∶（100～1000）的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍和1∶10的恒功率調(diào)速范圍。※較高的精度和剛度※良好的抗振性和熱穩(wěn)定性※在車削中心上，要求有C軸控制功能（螺紋車削）※在加工中心上，高精度的準(zhǔn)停功能※恒線速度切削控制功能1、主軸傳動方式（1）帶有變速齒輪的主傳動大中型數(shù)控機床較常采用的配置方式，確保低速時有較大的扭矩，滑移齒輪的移位大多采用液壓撥叉或直接由液壓缸驅(qū)動齒輪來實現(xiàn)。數(shù)控機床主傳動的四種配置方式(a)

3、齒輪變速；(b)帶傳動；(c)兩個電機分別驅(qū)動；(d)調(diào)速電機直接驅(qū)動（2）通過帶傳動的主傳動主要用在轉(zhuǎn)速較高、變速范圍不大的小型數(shù)控機床上?？梢员苊庥升X輪傳動所引起的振動和噪聲。適用于高速低轉(zhuǎn)矩特性的主軸，常用有多楔帶和同步齒形帶。帶的結(jié)構(gòu)形式(a)多楔帶;(b)同步齒形帶同步齒形帶傳動是一種綜合了帶傳動和鏈傳動優(yōu)點的新型傳動方式，帶型有梯形齒和圓弧齒。同步齒形帶的結(jié)構(gòu)和傳動（3）用兩個電機分別驅(qū)動主軸傳動高速時，由一個電機通過帶傳動；低速時，由另一個電機通過齒輪傳動，齒輪起到降速和擴大變速范圍的作用，使恒功率區(qū)增大，擴大了變速范圍，避免了低速時轉(zhuǎn)矩不夠且電機功率不能充分利用的問題。（4

4、）調(diào)速電機直接驅(qū)動主軸傳動大大簡化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出的扭矩小，電機發(fā)熱對主軸的精度影響較大。直接驅(qū)動式（5）電主軸電主軸是高頻主軸的簡稱。實現(xiàn)了機床的“零傳動”，如瑞士的FISCHER，德國的GMN，美國的PERCISE，意大利的GAMFIOR及日本的NSK等公司。電主軸的結(jié)構(gòu)見圖3.4(b)電主軸的軸承：決定主軸壽命和承載能力的關(guān)鍵部件，當(dāng)前主要有：陶瓷球軸承、液體靜壓軸承和磁懸浮軸承。電主軸的冷卻：強制循環(huán)油冷卻的方式。電主軸的驅(qū)動：交流異步感應(yīng)電動機電主軸的基本參數(shù)：套筒直徑（主要參數(shù)）、最高轉(zhuǎn)速、輸出功率、轉(zhuǎn)矩和刀具接口。2、主軸部件包

5、括主軸的支撐和安裝在主軸上的傳動零件（1）主軸端部的結(jié)構(gòu)形狀（標(biāo)準(zhǔn)化）：用于安裝刀具或夾持工件的夾具主軸軸承常見的支撐形式(a)形式一；(b)形式二；(c)形式三（2）主軸部件的支撐a）前支撐采用雙列短圓柱滾子軸承和60°角接觸雙列向心推力球軸承組合，后支撐采用成對向心推力球軸承。可提高主軸的綜合剛度，滿足強力切削的要求。普遍用于各類數(shù)控機床主軸。c）前后支撐分別采用雙列和單列圓錐滾子軸承。徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，其安裝、調(diào)整性能好，但限制了主軸轉(zhuǎn)速和精度，因此可用于中等精度、低速、重載的數(shù)控機床的主軸。b）前支撐采用高精度雙列向心推力球軸承。向心推力軸承有良好的高速性，主軸最高

6、轉(zhuǎn)速可達(dá)4000r／min，但承載能力小，適于高速、輕載、高精密的數(shù)控機床主軸。(3)刀具自動裝卸切屑清除裝置加工中心主軸前端有7∶24號錐孔，內(nèi)部和后端安裝的是刀具自動夾緊機構(gòu)。機床執(zhí)行換刀指令，機械手從主軸拔刀時，主軸需松開刀具。這時，液壓缸上腔通壓力油，活塞推動拉桿向下移動，使碟形彈簧壓縮，鋼球進入主軸錐孔上端的槽內(nèi)，刀柄尾部的拉釘被松開，機械手拔刀。壓縮空氣進入活塞和拉桿的中孔，吹凈主軸錐孔，為裝入新刀具做好準(zhǔn)備。當(dāng)機械手將下一把刀具插入主軸后，液壓缸上腔無油壓，在碟形彈簧和彈簧的恢復(fù)力作用下，拉桿、鋼球和活塞退回到圖示的位置，使刀具被夾緊。刀桿夾緊機構(gòu)用彈簧夾緊，液壓放松，以保證

7、在工作中突然停電時，刀桿不會自行松脫。(3)刀具自動裝卸切屑清除裝置（3）刀具自動裝卸切屑清除裝置機床采用的是7∶24號錐柄刀具，錐柄的尾端安裝有拉釘，拉桿通過4個鋼球拉住拉釘?shù)陌疾?，使刀具在主軸錐孔內(nèi)定位及夾緊。排屑裝置是將機械加工過程中產(chǎn)生的切屑收集、輸送到集屑箱中的機械機床功能部件。（3）刀具自動裝卸切屑清除裝置鏈板式排屑機磁性排屑機刮板式排屑機螺旋式排屑機（4）主軸的進給功能在車削中心的主傳動系統(tǒng)中，增加了主軸的