数控机床(高教社,周文玉等主编的数控加工技术)概述.ppt

第２章　数控机床;2.1数控机床的工作原理及组成;2.1.1数控机床的工作原理;§2.1.2 数控机床的组成;控 制 介 质;显示器和键盘;计 算 机 数 控 系统;计算机数控装置;进 给 伺 服 驱 动 系 统;伺服驱动器;;机床本体部件; ;滚珠丝杠副的优点;辅 助 控 制 系 统;可编程控制器PLC;检 测 反 馈 装 置;2.2　数控机床的分类;2.2 数控机床的分类;? ? ;2.2.3 按伺服系统的类型分类 1．1.开环控制数控机床;2. 半闭环数控系统;3. 全闭环数控系统;2.2.4　按控制的联运坐标数分类;2.3　数控机床的机械结构;2.3 数控机床机械结构 2.3.1数控机床机械结构的组成、特点及要求 基础支承件：床身、底座、立柱、导轨及滑座； 主传动系统（主轴）； 进给传动系统：工作台或刀架； 辅助功能部件：气动、润滑、冷却、排屑、防护系统 自动换刀装置；自动托盘交换装置； 特殊功能装置：刀具破损监控、精度检测等。;;数控机床机械结构;K—— 静刚度（N/mm）; ;1）合理选择构件的结构形式; ①形状相同的断面，当保持相同的截面积时，应减小壁厚，加大截面的轮廓尺寸； ②圆形截面的抗扭刚度比方形截面的大，抗弯刚度则比方形截面的小； ③封闭式截面的刚度比不封闭式截面的刚度大很多； ;（2）合理选择及布置隔板和筋条;（3）选用钢板焊接结构的构件;避免主轴箱的自重引起立柱的弯曲和扭转变形。;如果能够测出着力点的相对变形的大小和方向，或者预知构件的变形规律，就可以采取相应的措施来补偿变形以消除它的影响，其结果相当于提高了机床的刚度。;2、高的结构抗振性;1）强迫振动 振源：高速转动零部件的动态不平衡力，往复运动件的换向冲击力，周期变化的切削力以及外部的振动等。;2）自激振动;3）提高机床抗振性的措施;3.小的机床的热变形;;(1)改进计机床的结构及布局 (2)采用预拉伸的滚珠丝杆结构 (3)控制温升;(4)进行热变形补偿;(4)高的运动精度与良好的低速平稳性; ;5、减少辅助时间，改善操作性;2.3.2、数控机床布局特点;*;*;*;2.3.3 数控机床的主传动系统;2.数控机床主传动系统的参数;３.数控机床主传动的形式;2）同步齿形带传动;3）电机直接带动主轴旋转;4）采用主轴电机直接驱动（一体化主轴，电主轴）;主轴轴承常见的支撑形式 (a)形式一；(b)形式二；(c)形式三 ;　 2）前支撑采用高精度双列向心推力球轴承。向心推力轴承有良好的高速性，主轴最高转速可达4000r／min，但承载能力小，适于高速、轻载、高精密的数控机床主轴。 　 3）前后支撑分别采用双列和单列圆锥滚子轴承。径向和轴向刚度高，能承受重载荷，其安装、调整性能好，但限制了主轴转速和精度，因此可用于中等精度、低速、重载的数控机床的主轴。 ; ;　　1）机械准停控制 采用机械凸轮机构或光电盘方式进行粗定位，然后有一个液动或气动的定位销插入主轴上的销孔或销槽实现精确定位，完成换刀后定位销退出，主轴才开始旋转。 结构复杂，在早期数控机床上使用较多。;2）电气准停控制;编码器主轴准停控制原理图 ;2.3.4 数控机床的进给系统及部件 ;1、工作原理与特点;(2)滚珠丝杠螺母副循环方式;　　2）内循环。靠螺母上安装的反向器接通相邻滚道，使滚珠成单圈循环。反向器2的数目与滚珠圈数相等。 结构紧凑，刚度好，滚珠流通性好，摩擦损失小，制造较困难，适用于高灵敏、高精度的进给系统。 　; ; ; ; (4)滚珠丝杆的支承形式; ;3、静压丝杠螺母副;摩擦损失小、传动效率高、传动灵敏、避免了爬行现象； 油膜可以吸振，抗振性能较好；油膜具有一定的刚度，减少了反向间隙； 油液不断流动，有利于散热和减少热变形。 静压丝杠螺母副结构复杂； 需要一套过滤精度高的压力供油装置，故成本高。 在重型数控机床的进给机构中广泛采用。 ; 4.齿轮齿条副;1、直齿圆柱齿轮传动副消除间隙的方法 1）偏心套调整法;2）锥度齿轮轴向垫片调整法;3) 双齿轮错齿调整 　这种调整法结构较复杂，传动刚度低，不宜传递大扭矩，对齿轮的齿厚和齿距要求较低，可始终保持啮合无间隙，尤其适用于检测装置。 ; 1）斜齿轮轴向垫片调整法 薄片斜齿轮1和2的齿形拼装在一起加工，装配时在两薄片齿轮间装入已知厚度为t的垫片3，这样螺旋线便错开了，使两薄片斜齿轮分别与宽齿轮4的左、右齿面贴紧，从而消除间隙。 承载能力较小，且不能自动补偿消除间隙，属刚性消除间隙的范畴。;2）斜齿轮轴向压簧错齿调整法 轴向尺寸较大，只适合于负载较小的场合。 ;1）锥齿轮周向弹簧调整法;锥齿轮轴向压簧消除间隙结构 ;2)键联接间隙补偿机构;1、对导轨的要求 ;2、滑动导