數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)(2)(已修改)
2025-05-26 04:57 本頁面
【正文】 第 7章 數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu) 概述 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 典型數(shù)控機床傳動系統(tǒng) 1 主傳動系統(tǒng)； 2 進給傳動系統(tǒng) 。 3 實現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、定位的裝臵和附件； 4 實現(xiàn)某些部件動作和輔助功能的系統(tǒng)和裝臵，如液壓、氣壓、潤滑、冷卻等系統(tǒng)和排屑、防護等裝臵； 5 刀庫、刀架和自動換刀裝臵（ ATC）； 6 自動托盤交換裝臵（ APC）； 7 特殊功能裝臵，如刀具破損監(jiān)控、精度檢測和監(jiān)控裝臵等； 8 為完成自動化控制功能的各種反饋信號裝臵及元件。 數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)除機床基礎(chǔ)件，由以下幾部分組成 機床基礎(chǔ)件通常是指 : 床身 底座 立柱 橫梁 滑座 工作臺 1主軸頭 2刀庫 3立柱 4立柱底座 5工作臺 6工作臺底座 立式數(shù)控銑床 移動立柱臥式加工中心 立式數(shù)控銑床 數(shù)控機床 數(shù)控車床的主要內(nèi)部結(jié)構(gòu) 影響數(shù)控機床對傳統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)變革的最基本功能和性能主要有以下幾個方面： 1. 自動化 2. 大功率和高精度 3. 高速度 4. 工藝復(fù)合化和功能集成化 5. 高可靠性 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求 數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)具有不同于普通機床特點和要求，主要體現(xiàn)在以下幾個方面： ① 高的靜、動剛度 提高剛度的措施有： 載以減小有關(guān)零部件的靜力變形 I. 通過在支承件內(nèi)腔或表面填加阻尼材料等來改善阻尼特性，以增大動剛度 條結(jié)構(gòu) 部分的剛度 度和承載能力 ② 高靈敏度 ③ 高抗振性 ? 改善動態(tài)特性的措施是：提高系統(tǒng)的靜剛度、增加阻尼（例如，采用三支承主軸，后支承就有利于消振）以及調(diào)整構(gòu)件的質(zhì)量和自振動頻率，對高速回轉(zhuǎn)部件或零件進行動平衡等。 ④ 熱變形小 ? 產(chǎn)生熱變形的原因：①內(nèi)外熱源的影響；②不能人工修正熱變形誤差。 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求 減小熱變形的措施： 1. 主運動采用直流或交流調(diào)速電動機進行無級調(diào)速； 7. 采用熱對稱結(jié)構(gòu)及熱平衡措施，使機床主軸的熱變形發(fā)生在刀具切入的垂直方向上，如下圖所示； 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求 熱對稱結(jié)構(gòu)立柱 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求 3. 改善主軸軸承、絲杠螺母副、高速運動導(dǎo)軌副的摩擦特性； 4. 對機床發(fā)熱部件采取散熱、風(fēng)冷或液冷等控制溫升，對切削部位采取大流量強制冷卻； 主軸 冷卻風(fēng)管 對機床熱源進行強制冷卻 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求 冷卻風(fēng)管 主軸 對機床熱源進行強制冷卻 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求 5. 預(yù)測熱變形規(guī)律，采取熱位移補償?shù)龋? ，如圖所示。 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求 ⑤ 高效率、無間隙、低摩擦傳動 ⑥ 高精度保持性 ⑦ 高可靠性 ⑧ 簡化傳動鏈 ⑨ 先進刀具 ⑩ 滿足人機工程學(xué)的要求 便于操作的機床結(jié)構(gòu) 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的特點 數(shù)控機床與普通機床比較，具有下列特點： (1)所選用電機的區(qū)別 普通的交流異步電機或傳統(tǒng)的直流調(diào)速電機已逐步被新型的交流伺服電機和直流伺服電機所代替。 (2)變速范圍大 (3)轉(zhuǎn)速高，功率大 (4)主軸速度的變換迅速可靠 1 0 0m inm a x ?? nnR n主軸脈沖編碼器 同步齒形帶 主軸電機 主軸 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)主要有以下三種配臵方式： （ 1）帶有變速齒輪的主傳動（如圖 a） （ 2）通過帶傳動的主傳動（如圖 b） （ 3）由伺服電動機直接驅(qū)動的主傳動（如圖 c） 數(shù)控機床主軸的變速形式 數(shù)控機床主軸的變速形式 (1)帶有變速齒輪的主傳動 通過少數(shù)幾對齒輪變速，使之成為分段無級變速，確保低速時有足夠的扭矩，以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 數(shù)控機床主軸的變速形式 帶傳動主要應(yīng)用在小型數(shù)控機床上，具有如下優(yōu)點： ① 無滑動，傳動比準(zhǔn)確； ② 傳動效率高，可達 98％以上； ③ 傳動平穩(wěn)，噪聲小； ④ 使用范圍較廣，速度可達 50m/s，傳動比可達 10左右，傳遞功率由幾瓦至數(shù)十千瓦。 ⑤ 維修保養(yǎng)方便，不需要潤滑。 同步帶傳動也有許多不足之處，如其安裝時中心距要求嚴(yán)格，帶與帶輪制造工藝較復(fù)雜，成本高。 數(shù)控機床主軸的變速形式 數(shù)控機床主軸的變速形式 同步帶又稱復(fù)合三角帶，端面為多楔型，它利用同步帶的齒形與同步帶輪的輪齒依次相嚙合來傳遞運動或動力。同步帶傳動能滿足數(shù)控機床主傳動高速、大轉(zhuǎn)矩和不打滑的傳動要求，在數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 數(shù)控機床主軸的變速形式 常用同步帶輪結(jié)構(gòu) 數(shù)控機床主軸的變速形式 RPP同步帶 梯形齒同步帶 圓弧齒同步帶 梯形齒雙面同步帶 交錯雙面齒同步帶 圓弧齒雙面同步帶 常用同步帶結(jié)構(gòu) 數(shù)控機床主軸的變速形式 (3)由伺服電動機直接驅(qū)動的主傳動 這種主傳動方式大大簡化了主軸箱 體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部 件的剛度，但主軸輸出扭矩小，電動機 發(fā)熱對主軸的精度影響較大，主要用于 高速輕載的中小型機床。 數(shù)控機床主軸的變速形式 這種主傳動所采用的電動機一般為直流主軸電機，在低于特定轉(zhuǎn)速時為恒扭矩輸出，高于特定轉(zhuǎn)速時為恒功率輸出。 直流主軸電動機的速度和扭矩關(guān)系圖 數(shù)控機床的主軸部件 機床的主軸部件是機床重要的部件之一，它帶動工件或刀具執(zhí)行機床的切削運動。因此數(shù)控機床主軸部件的精度、抗振性和熱變形對加工質(zhì)量有直接的影響。
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