第3章 數(shù)控機床的典型結(jié)構(gòu)ppt課件.ppt

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1、第3章數(shù)控機床的典型結(jié)構(gòu)3.1主軸傳動系統(tǒng)3.2進給傳動系統(tǒng)3.3自動換刀裝置習題3.1主軸傳動系統(tǒng)與普通機床相比，數(shù)控機床的主軸具有驅(qū)動功率大，調(diào)速范圍寬，運行平穩(wěn)，機械傳動鏈短，具有自動夾緊控制和準?？刂乒δ艿忍攸c，能夠使數(shù)控機床進行快速、高效、自動、合理的切削加工。與數(shù)控機床主軸傳動系統(tǒng)有關(guān)的機構(gòu)包括主軸傳動方式、支承、定向及夾緊機構(gòu)等。3.1.1主軸傳動方式1.齒輪傳動機構(gòu)這種傳動方式在大、中型數(shù)控機床中較為常見。如圖所示，它通過幾對齒輪的嚙合，在完成傳動的同時實現(xiàn)主軸的分擋有級變速或分段無級變速，確保在低速時能滿足主軸輸出扭矩特性的要求?；讫X輪的移位大都采用液壓撥叉

2、或直接由液壓缸帶動齒輪來實現(xiàn)。齒輪傳動特點：雖然這種傳動方式很有效，但它增加了數(shù)控機床液壓系統(tǒng)的復(fù)雜性，而且必須先將數(shù)控裝置送來的電信號轉(zhuǎn)換成電磁閥的機械動作，然后再將壓力油分配到相應(yīng)的液壓缸，因此增加了變速的中間環(huán)節(jié)。此外，這種傳動機構(gòu)傳動引起的振動和噪聲也較大。2.同步帶傳動機構(gòu)同步帶傳動如圖所示，主要應(yīng)用在小型數(shù)控機床上，可以避免齒輪傳動時引起的振動和噪聲，但它只能適用于低扭矩特性要求的主軸。同步帶傳動圖3.2同步帶的結(jié)構(gòu)與傳動原理與一般帶傳動及齒輪傳動相比，同步帶傳動具有如下優(yōu)點：（1）無滑動，傳動比準確。（2）傳動效率高，可達98%以上。（3）使用范圍廣，速度可達5

3、0m/s，傳動比可達10左右，傳遞功率由幾瓦到數(shù)千瓦。（4）傳動平穩(wěn)，噪聲小。（5）維修保養(yǎng)方便，不需要潤滑。3.電動機直接驅(qū)動電動機驅(qū)動傳動中的電動機又叫電主軸，其電動機定子固定，轉(zhuǎn)子和主軸采用一體化設(shè)計，如圖所示。這種方式大大簡化了主軸箱體和主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但輸出扭矩小，電動機的發(fā)熱對主軸的精度影響較大。電動機直接驅(qū)動3.1.2主軸的支承和潤滑主軸是機床的重要部件之一，它帶動工件或刀具執(zhí)行機床的切削運動，一般承受比較大的載荷。因此，數(shù)控機床主軸支承的剛度、精度和承載能力等對加工質(zhì)量有直接的影響。常見的主軸軸承配置有以下三種形式：（1）前支承采用圓錐孔

4、雙列圓柱滾子軸承和雙向推力角接觸球軸承組合，后支承采用成對角接觸球軸承，如圖3.3（a）所示。這種配置形式使主軸的綜合剛度得到大幅度提高，可以滿足強力切削的要求，因此目前各類數(shù)控機床的主軸普遍采用這種配置形式。（2）前軸承采用高精度雙列向心推力軸承，后支承采用單列角接觸球軸承，如圖3.3（b）所示。角接觸球軸承具有較好的高速性能，主軸最高轉(zhuǎn)速可達4000r/min，但是這種軸承的承載能力小，適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機床主軸。（3）前、后軸承分別采用雙列圓錐滾子軸承和單列圓錐滾子軸承，如圖3.3（c）所示。這種軸承徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其能承受較大的動載荷，安裝與

5、調(diào)試性能好，但是這種軸承的配置方式限制了主軸的最高轉(zhuǎn)速和精度，因此僅適用于中等精度、低速與重載的數(shù)控機床主軸。3.1.3主軸的定向停止為了將主軸準確地停在某一固定位置上，以便在該處進行換刀等動作，要求主軸能定向控制。在加工精密的坐標孔時，由于每次都能在主軸的固定圓周位置換刀，故能保證刀尖與主軸相對位置的一至性，從而減少被加工尺寸的分散度，這就是主軸具有定向準停功能的好處之一。主軸的準停機構(gòu)設(shè)置在主軸的尾端，如圖3.4所示。交流調(diào)速電動機11通過多聯(lián)三角帶9和皮帶輪10帶動主軸旋轉(zhuǎn)，當主軸需要停車換刀時，發(fā)出降速信號，主軸電機自動減速，使主軸以最低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)；延時等待數(shù)秒之后，切斷

6、主軸電動機電源，使主軸做低速慣性空轉(zhuǎn)。當位于圖中帶輪5左側(cè)的永久磁鐵4對準磁傳感器3時，主軸準停制動，同時發(fā)出制動完成信號。圖3.4自動換刀機床的主軸準停、夾緊機構(gòu)當永久磁鐵4對準磁傳感器3時，主軸準停制動3.1.4主軸的刀具自動夾緊和鐵屑清除機構(gòu)在自動換刀的數(shù)控機床中，為了實現(xiàn)刀具的自動裝卸，其主軸必須設(shè)計有刀具的自動夾緊機構(gòu)，如圖3.4所示。刀柄錐度為7∶24，采用大錐度的錐柄既有利于定心，也為松夾帶來了方便。在錐柄的尾端軸頸被拉緊的同時，通過錐柄的定心和摩擦作用將刀桿夾緊于主軸的端部。鐵屑清除機構(gòu)：鐵屑清除機構(gòu)的作用是清除主軸錐孔中落入的鐵屑、灰塵或其他污物，避免在拉緊刀

7、桿時，錐孔表面和刀桿的錐柄被劃傷，甚至使刀桿發(fā)生偏斜，破壞刀桿的正確位置，影響加工精度。鐵屑清除機構(gòu)常采用壓縮空氣吹屑的方法對主軸孔進行清潔。3.2進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)是指將電動機的旋轉(zhuǎn)運動傳遞給工作臺或刀架以實現(xiàn)進給運動的整個機械傳動鏈，包括齒輪傳動副、絲杠螺母副、及其支承部件等。為確保數(shù)控機床進給系統(tǒng)的位置控制精度、靈敏度和工作穩(wěn)定性，對進給機械傳動機構(gòu)總的設(shè)計要求是：消除傳動間隙，減少摩擦阻力，降低運動慣量，提高傳動精度和剛度。3.2.1齒輪傳動副齒輪傳動副的作用是傳遞伺