第3章数控机床主传动系统设计.ppt

第三章 数控机床主传动系统设计 §3.1 概述 §3.2 分级变速主传动系统设计 §3.3 无级变速传动链的设计 §3.4 现代数控机床主传动系统 §3.5 主传动系统结构设计 §3.1 概述 一 数控机床主传动系统的特点 二 主传动系统的设计要求 三 数控机床主传动系统配置方式 四 主传动系统的类型 一 数控机床主传动系统的特点 与普通机床比较，数控机床主传动系统具有下列特点： 1 转速高、功率大 2 变速范围宽 3 主轴变速迅速可靠 4 主轴组件的耐磨性高 二 主传动系统的设计要求 1 主轴具有一定的转速和足够的转速范围 ，并实现无级调速； 2 主电动机具有足够的功率，全部机构和元件具有足够的强度和刚度，以满足机床的动力要求； 3 主传动的有关结构，特别是主轴组件要有足够高的精度、抗振性，热稳定性和噪声要小，传动效率要高，以满足机床的工作性能要求； 4 操纵灵活可靠，调整维修方便，润滑密封良好，以满足机床的使用要求； 5 结构简单紧凑，工艺性好，成本低，以满足经济性要求。 三 数控机床主传动系统配置方式 普通机床采用机械有级变速，数控机床需要自动换刀，自动变速；且要适应不同的切削要求，在切削不同表面的变化中进行自动变速以维持切削速度基本恒定。这些自动变速是无级变速，无级变速有机械、液压和电气等多种形式。 在主传动系统中，目前多采用交流主轴电动机和直流主轴电动机无级调速系统。为扩大调速范围，适应低速大扭矩的要求，也经常应用齿轮有级调速和电动机无级调速相结合的调速方式。 数控机床主传动系统主要有四种配置方式 ：（如下图所示） １带有变速齿轮的主传动 ２通过带传动的主传动 ３用两个电动机分别驱动主轴 ４内装电动机主轴传动结构 数控机床主传动的四种配置方式 (a)变速齿轮 (b)带传动 (c)两个电机分别驱动 (d)内装电动机主轴传动结构 四 主传动系统的类型 1 按动力源的类型 2 按传动装置类型 3 按变速的连续性 1 按动力源的类型 可分为交流电动机驱动和直流电动机驱动。交流电动机驱动中又可分单速交流电动机、调速交流电动机和交流伺服电动机驱动。调速交流电动机驱动又有多速交流电动机和变频调速交流电动机驱动。驱动方式的选择主要根据变速形式和运动特性要求来确定。 2 按传动装置类型 可分为机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合。 3 按变速的连续性 分级变速传动 分级变速传动是在一定的变速范围内均匀、离散地分布着有限级数的转速，变速级数一般不超过20-30级。 无级变速传动 无级变速传动可以在一定的变速范围内连续改变转速，以便得到最有利的切削速度，能在运转中变速，便于实现变速自动化；能在负载下变速，便于车削大端面时保持恒定的切削速度，以提高生产效率和加工质量。 §3.2 分级变速主传动系统设计 机床主传动运动设计的任务是按照已确定的运动参数、动力参数和传动方案，设计出经济合理、性能先进的传动系统。其主要设计内容为：拟定结构式或结构网；拟定转速图，确定各传动副的传动比；确定带轮直径、齿轮齿数；布置、排列齿轮，绘制传动系统图。 一、转速图 转速图由“三线一点”组成：传动轴线、转速线、传动线和转速点。是分析和设计主传动系统的特殊图线。 机床主传动系统 (a)传动系统图 (b)转速图 上图的传动路线表达式是： — —Ⅰ— — Ⅱ— —Ⅲ— — Ⅳ（主轴） 图(b)为该传动系统的转速图： 传动轴线：间距相等的一组竖直线（细线）表示各传动轴。 转速线：间距相等的一组水平线（细线）表示转速的对数坐标。 转速点：传动轴格线上的圆点表示该轴所具有的转速。　 传动线：传动轴格线间的转速点连线（粗线）表示相应传动副的传动比，称为传动比连线。 转速线： 由于主轴转速是等比数列，则相邻两转速有下列关系：