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1、第3章數(shù)控機床典型結(jié)構(gòu)及部件技能目標了解其結(jié)構(gòu)特點及要求；理解其主傳動系統(tǒng)的主軸變速方式，典型主軸部件結(jié)構(gòu)及原理；理解并掌握進給系統(tǒng)中典型部件結(jié)構(gòu)及原理；理解并掌握一般轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)刀加及自動換刀機構(gòu)的組成及工作原理；了解其排屑裝置的作用與種類。對數(shù)控機床的要求是：精密、完善、穩(wěn)定、可靠、重復(fù)。普通機床的弱點是：結(jié)構(gòu)剛性不足、抗振性差、滑動面的摩擦阻力大、傳動元件中的間隙大等。數(shù)控機床具有獨特的機械結(jié)構(gòu)，除機床基礎(chǔ)外，還有主傳動系統(tǒng)、進給系統(tǒng)、工件實現(xiàn)回轉(zhuǎn)定位的裝置及附件、自動換刀裝置等。3.1數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)特點及要求其特點有：（1）機械傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2、簡化、傳動鏈縮短。如采用高性能的無級變速主軸及伺服傳動系統(tǒng)。（2）機械結(jié)構(gòu)的剛性和抗振較好。如采用動靜壓軸承的主軸部件、鋼板焊接結(jié)構(gòu)支承件等。（3）傳動元件其效率、剛度、精度等方面較優(yōu)良。如采用滾珠絲桿螺母副、靜壓蝸桿副、塑料滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等。（4）大大提高生產(chǎn)率，改善勞動條件。如采用多主軸、多刀架結(jié)構(gòu)、刀具及工件的自動夾緊裝置、自動換刀裝置、自動排屑、自動潤滑冷卻裝置等。（5）加工精度高及其穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量可靠。如采取了減小機床熱變形措施。數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)基本要求如表3.1所示。剛度——是指結(jié)構(gòu)在一定頻率下承受抵抗變形的能力。靜剛
3、度——是指結(jié)構(gòu)在靜載荷下抵抗變形的能力，用變形多少來衡量。動剛度——是指結(jié)構(gòu)在動載荷下抵抗變形的能力，用固有頻率來衡量。1、2、3、abababcde123453.2數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)包括主軸電機、主傳動系統(tǒng)和主軸組件。主軸運動是成形運動之一，其精度決定了零件的精度；而數(shù)控機床又是高效率的機床，所以，主軸系統(tǒng)要有較大的調(diào)速范圍并能實現(xiàn)無級調(diào)速；較高的精度和剛度、傳動平穩(wěn)、噪聲低；低溫升，小的熱變形；良好的靜剛度和抗振性。3.2.1主軸變速方式數(shù)控機床一般采用直流或交流主軸伺服電機實現(xiàn)主軸無級變速。目前交流主軸電機及交流變頻驅(qū)動
4、裝置應(yīng)用較為廣泛。1、帶有變速齒輪的主傳動圖3.1（a）所示，是大、中型數(shù)控機床較常采用的配置方式。通過少數(shù)幾對齒輪的傳動，擴大變速范圍，確保低速扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性的要求。其滑移齒輪的移位多采用液壓拔叉或直接由液壓缸帶動齒輪來實現(xiàn)。2、通過帶傳動的主傳動圖31（b）所示，一般用于轉(zhuǎn)速較高、變速范圍不大的小型數(shù)控機床上。電動機本身的調(diào)整就能滿足要求，不用齒變速，還可避免齒輪傳動所引起的振動和噪聲。它常用于高速低扭矩特性的主軸，常采用多楔帶和同步齒形帶。1）多楔帶又稱復(fù)合三角帶，如圖3.2所示，其楔角為40°。優(yōu)點：（1）強力層中有多根鋼
5、絲繩或滌綸繩，較小伸長率、較大的抗拉強度和抗彎疲勞強度，主要承擔(dān)傳遞負載。（2）運轉(zhuǎn)時振動小、發(fā)熱少、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)重量小，可在40m/s的線速度下使用。（3）接觸好，負載分布均勻，瞬時超載不會打滑，其傳動功率比V帶大20%～30%，可滿足高速、大轉(zhuǎn)矩和不打滑的要求。（4）安裝時需要較大的張緊力，主軸和電機須承受較大的徑向負載。按齒距分3種規(guī)格：J型為2.4mm，L型為4.8mm，M型為9.5mm。2）同步齒形帶綜合帶、鏈傳動優(yōu)點的新型的一種傳動帶，分梯形齒和圓弧齒兩種，如圖3.2（b）所示，其結(jié)構(gòu)和傳動如圖3.3所示。同步齒形帶是通過帶工作面上的齒
6、與帶輪圓周上的齒相互嵌合，而進行無滑動的嚙合傳動。帶內(nèi)采用了加載后無彈性伸長的材料做強力層，以保持帶的節(jié)距不變，可使主、從動帶輪進行無相對滑動的同步傳動。其優(yōu)點：（1）傳動效率高，可達98%以上。（2）無滑動，傳動比準確。（3）傳動平穩(wěn)，無噪聲。（4）使用范圍廣，速度可達50m/s速比可達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）安裝中心距要求嚴格，帶與帶輪制造工藝較復(fù)雜，成本高。3、用兩個電機分別驅(qū)動主軸它是綜合以上兩種方法的混合傳動。其具有以上兩種的性能，如圖3.1（c）所示。高速時，由一個電機通過帶傳動；低速
7、時，由另一個電機通過齒輪變速傳動，起到降速和擴大變速范圍的作用，恒功率增大，滿足了低速大轉(zhuǎn)矩，兩個電機，有點浪費。4、調(diào)速電機直接驅(qū)動主軸傳動圖3.1（d）所示，由調(diào)速電機直接驅(qū)動的主軸傳動。其結(jié)構(gòu)如圖3.4所示。簡化了主軸箱體和主軸的結(jié)構(gòu)，剛度高，但輸出扭矩小，電機發(fā)熱影響主軸精度。一種新式內(nèi)裝電機主軸，即主軸與電機轉(zhuǎn)子合為一體。其優(yōu)點：主軸組件結(jié)構(gòu)緊湊、重量和慣性小，可提高啟動、停止的響應(yīng)特性，有利于控制振動和噪聲。缺點是：電機產(chǎn)生的熱量影響主軸精度，因此，溫度控制和冷卻是使用內(nèi)裝電機主軸的關(guān)鍵問題。圖3.5為立式加工中心主軸組件，最高轉(zhuǎn)速
8、可達50000r/min。3.2.2主軸部件主軸部件是機床的一個關(guān)鍵部件，它包括主軸支承、安裝在主軸上的傳動零件等。其質(zhì)量直接影響加工質(zhì)量。1、主軸端
