數(shù)控機床及應用培訓課件(編輯修改稿)
2025-01-19 10:26 本頁面
【文章內容簡介】 單一使用齒輪分段無級變速的主傳動運動系統(tǒng)越來越少。而是采用在交流和直流電機無級變速的基礎上配合齒輪傳動，以確保低速時的扭矩，擴大調速范圍。（ 1）帶有簡單變速機構的主傳動優(yōu)點： 能滿足各種切削運動的轉矩輸出，且具有大范圍調節(jié)速度的能力。缺點： 結構復雜，需要潤滑及溫度控制裝置；成本較高；制造和維修難。應用： 一般大中型銑床多采用這種結構。（ 2）通過皮帶傳動的主傳動 主軸電機的運轉經同步帶或 V帶傳動。優(yōu)點： 結構簡單、安裝調試方便、傳動平衡、震動和噪音小。在一定條件下能滿足轉速與轉矩的輸出要求。缺點： 調速范圍比（恒功率調速范圍與恒扭矩調速范圍之比）受電機調速范圍比的約束。應用： 低扭矩輸出要求的小型數(shù)控機床主軸上。（ 3）電機直接驅動的主軸結構（兩種類型）電機直接驅動主傳動運動： 電機通過精密聯(lián)軸器與主軸聯(lián)接。特點： 結構緊湊、輸出功率與實際功率差額較小、傳動效率高的，主軸的特性完全與電機輸出特性一致，因而在使用上受到一定限制。缺點： 主軸輸出扭矩小，電機發(fā)熱對主軸精度的影響比較大電主軸： 主軸與電機轉子為一體，稱電主軸。特點： 結構更緊湊、慣量小、剛度高、響應快、調速電機的啟動和停止特性好。制造和控制要求高。如主軸的散熱、動平衡、支承、潤滑及控制等。造價高。應用： 多用于高速加工。（三）數(shù)控機床的主軸結構 主軸是影響機床加工質量的主要部件。它的回轉精度直接影響工件的加工精度；功率和回轉速度影響加工效率。因此，主軸在工藝上要求與機床本身有相適應的回轉精度、剛度、抗震性、耐磨性和低升溫等。主軸的軸承支承結構 軸承的使用要相對應于機床的規(guī)格和精度。主軸軸承配置形式1）前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和 60度角接觸雙列向心推力球軸承，后支承采用向心推力球軸承。 特點： 大幅度提高主軸的剛度，滿足強力切削要求。 2）前支承采用高精度雙列向心推力球軸承。 向心推力球軸承高速時性能良好，可達4000r/min的最高時速。 特點： 適用于高速主軸支承，承載能力小 適用： 適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機床 3）前支承用雙列圓錐滾子軸承，后支承采用單列圓錐滾子軸承。 特點： 徑向和軸向剛度高、承載能力強、安裝和調試性能好。 使用： 適用于中等精度、低速與重載的數(shù)控機床 液壓驅動自定心卡盤 2．常用卡盤結構 數(shù)控車床工件夾緊裝置可采用三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤或彈簧夾頭等。為了減少數(shù)控車床裝夾工件的輔助時間，廣泛采用液壓或氣壓動力自定心卡盤。下圖為某數(shù)控車床上采用的一種液壓驅動動力自定心卡盤 主軸內刀具自動裝卸及吹屑裝置 主軸在保證精度和剛度的同時，還必須設計刀具的自動裝卸和切屑清除裝置，以適應自動化生產要求。 右圖為自動換刀數(shù)控鏜銑床的主軸部件結構圖 圖 511 JCS018加工中心的主軸部件 主軸準停裝置 功能： 當特殊加工或自動換刀，主軸能實現(xiàn)準確的停止在一個固定位置上。1）機械式準停裝置：1無觸點開關 2感應塊 3凸輪定位盤4定位液壓缸 5定向滾輪 6定位活塞 缺點： 機械準停裝置比較準確可靠，但結構較復雜。2)電氣式準停裝置 方式： 1）利用主軸上光電脈沖產生準停信號； 2）利用磁力傳感器檢產生準停信號。1主軸 2同步感應器 3主軸電動機 4永久磁鐵 5磁傳感器磁力傳感器準停裝置工作原理： 數(shù)控裝置發(fā)出主軸停轉指令時，主軸電動機 3立即降速，當永久磁鐵 4對準磁傳感器 5時，磁傳感器發(fā)出準停信號，由定向電路使電動機準確地停止在規(guī)定的周向位置上。五、高速精密主軸 這種工藝采用的切屑速度比常規(guī)的要高幾倍到十幾倍。 如切屑鋁件的速度達 2500m/min~4500m/min。切屑鋼件速度達 400m/min~1600m/min。切屑鑄鐵速度達 800m/mim~2023m/min. 特點： 加工表面質量好、切屑溫度低、刀具使用壽命長 驅動方式： 內置電動機 軸承要求： 高速球軸承或磁力軸承（二）數(shù)控機床的進給運動系統(tǒng) 數(shù)控機床的進給系統(tǒng)是數(shù)字控制信號和運動部件之間的傳動紐帶，直接影響機床的加工精度。因此，在進給系統(tǒng)的傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性方面有更高的要求。進給系統(tǒng)的要求主要有：、進給系統(tǒng)的要求主要有：1）提高傳動精度和剛度 2）減少各運動零件的慣性量 3）減少運動件的摩擦阻力 4）響應速度快、調速范圍寬5）較強的過載能力、低速時扭矩大 6）穩(wěn)定性好，壽命長 7）使用維護方便 進給系統(tǒng)的總體結構要求、進給系統(tǒng)的總體結構要求 一個典型的數(shù)控機床閉環(huán)控制進給系統(tǒng)通常由 位置比較、放大單元、驅動單元、機械傳動裝置和檢測反饋元件 等幾部分組成。 機械傳動裝置 是指將驅動源的旋轉運動裝置裝換為工作臺直線運動的整個機械傳功鏈。 進給系統(tǒng)機械部件的總體設計要求： 減少摩擦、消除間隙、減小慣性、提高傳動精度和剛度 。 為了達到上述總體要求，通常采用的措施是： 1）采用低摩擦的傳動副； 2）合理的支承形式提高傳動剛度等。 在機床進給運動系統(tǒng)中，通常采用絲杠螺母副作為主要的減速和運動形式轉換。 電機和絲杠之間的連接方式主要有：齒輪傳動連接、同步帶齒形連接和電機與絲杠之間的直接連接。 滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副 滾珠絲杠螺母副是回轉運動與直線運動相互轉換的傳動裝置 。 它的 結構特點 是在具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠，作為中間傳動元件，以減少摩擦。 工作原理如下所示 。 在絲杠和螺母 1上都加工有半圓弧形的螺旋槽，把它們套裝在一起構成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠回路管道 b，將螺旋滾道的兩端連接在一起構成封閉的循環(huán)滾道，在滾道內裝滿滾珠。當絲杠旋轉時，滾珠在滾道內既自傳又沿滾道循環(huán)轉動，從而迫使螺母（或絲杠）軸向移動。 滾珠絲杠螺母副是滾動摩擦，它的 特點 是：1）摩擦因數(shù)小，傳動效率高，所需傳動轉距??；2）磨損小，壽命長，精度保持性好；3）靈敏度高，傳動平穩(wěn)，不易產生爬行；4）絲杠和螺母之間可通過預緊和間隙消除措施提高軸向剛度和反向精度；5）運動具有可逆性，既可將旋轉運動變成直線運動，又可將直線運動變成旋轉運動；缺點：1）制造工藝復雜，成本高；2）在垂直安裝時不能自鎖，需附加制動機構。應用： 應用范圍廣，在大型觸控機床上多采用齒條或者渦輪蝸桿裝置。1）滾珠絲杠螺母副的結構 滾珠絲杠副滾珠的循環(huán)方
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