数控机床的典型结构-PPT.PPT

数控机床的典型结构 3.1 主轴传动系统 3.2 进给传动系统 3.3 自动换刀装置 习题 数控机床的典型结构 一、数控机床的主传动系统 1、数控机床的主传动系统特点： 1）转速高，功率大； 2）主轴转速的变换速度、可靠并能自动无级变速，可实现恒线速切削； 3）主轴上还可设有刀具自动装卸、主轴定向停止和主轴孔内的切屑清除装置，能实现刀具的快速自动装卸。 3.1 主轴传动系统 3.1.1 主轴传动方式 1. 齿轮传动机构 这种传动方式在大、 中型数控机床中较为常见。 如图3.1（a）所示， 它通过几对齿轮的啮合， 在完成传动的同时实现主轴的分挡有级变速或分段无级变速， 确保在低速时能满足主轴输出扭矩特性的要求。 滑移齿轮的移位大都采用液压拨叉或直接由液压缸带动齿轮来实现。 2. 同步带传动机构 同步带传动如图3.1（b）所示，该种系统可避免传动时齿轮引起的震动和噪声，但只能适用于低扭矩特性要求的主轴。主要适用于小型数控机床。 同步带传动是一种综合带、链传动优点的新型传动。 与一般带传动及齿轮传动相比， 同步带传动具有如下优点： （1） 无滑动， 传动比准确。 （2） 传动效率高， 可达98%以上。 （3） 使用范围广， 速度可达50 m/s， 传动比可达10左右， 传递功率由几瓦到数千瓦。 （4） 传动平稳， 噪声小。 （5）维修保养方便， 不需要润滑。 3. 电动机直接驱动 电动机驱动传动中的电动机又叫电主轴， 其电动机定子固定， 转子和主轴采用一体化设计， 这种方式大大简化了主轴箱体和主轴的结构， 有效地提高了主轴部件的刚度， 但输出扭矩小， 电动机的发热对主轴的精度影响较大。 （3） 前、 后轴承分别采用双列圆锥滚子轴承和单列圆锥滚子轴承， 如图3.3（c）所示。 特点：轴承的径向和轴向刚度高，能承受重载荷，安装与调整性能好。这种轴承的配置方式限制了主轴的最高转速和精度，因此仅适用于中等精度、低速与重载的数控机床主轴。 3.1.3 主轴的定向停止 在具有自动换刀功能的数控机床上，每次自动装卸刀具时，都必须使刀柄上的键槽对准主轴的端面键，这就要求主轴具有准确定位的功能。 传统做法是采用机械挡块来定向，而现代的数控机床一般采用电气式主轴定向。只要数控系统发出指令信号，主轴就可以准确地定向停止。 3.2 进给传动系统 数控机床进给传动装置是将能指将电动机的旋转运动传递给工作台或刀架以实现进给运动的整个机械传动链，包括齿轮传动副、四缸螺母副及其支承部件等。为了保证数控机床进给系统的定位精度、静态和动态性能，应该着重考虑进给传动部件的一下特征： 1）传动部件刚性 2）摩擦阻力 3）运动部件惯量 4）传动间隙 3.2.2 滚珠丝杠副 1. 滚珠丝杠副的工作原理和特点 工作原理：滚珠丝杠螺母副是在丝杠和螺母之间放入滚珠，丝杠与螺母间成为滚动摩擦的运动副。 2、 在传动时， 滚珠与丝杠、 螺母之间为滚动摩擦， 因此具有以下许多优点： （1） 摩擦损失小， 传动效率高。 （2） 经预紧后可以消除轴向间隙， 反向运动时无空行程， 传动精度高， 系统刚度好。 （3） 摩擦阻力小， 动、 静摩擦系数相近， 因此传动灵敏， 运动平稳， 低速不易爬行， 随动精度和定位精度高。 （4） 磨损小， 使用寿命长。 2、滚珠丝杠螺母副的缺点： 结构复杂、成本高、不能自锁 3、滚珠丝杠结构类型： 按滚珠循环方式：外循环、内循环。 外循环：滚珠在循环结束后，通过螺母外表面上的螺旋槽或导管返回丝杠螺母间重新进入循环。如图 内循环：靠螺母上安装的反向器接通相邻滚道，使滚珠形成单圈循环，及每列1圈。反向器的数目与滚珠圈数相等。 4. 滚珠丝杠的支承 （1） 一端装推力轴承， 另一端自由。 （2） 一端装推力轴承， 另一端装向心轴承。 （3） 两端装推力轴承。 2. 滚珠丝杠副的间隙消除机构 消除间隙的方法中， 较少使用微量过盈滚珠的单螺母来消除间隙， 常用的方法是用双螺母消除丝杠、 螺母间隙。 图3.13是双螺母垫片