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1、目 录,第三章 数控机床主传动系统 第四章 数控机床的进给运动系统 第五章 数控机床导轨与工作台 第六章 数控机床的自动换刀装置 第七章 刀具交换装置 第八章 典型数控机床的结构与控制 第九章 数控机床的液压与气压系统,第三章 数控机床主传动系统,第一节 机械基础知识 第二节 数控机床主传动系统的特点 第三节 数控机床主轴传动类型 第四节 主轴部件 第五节 主轴组件的润滑与密封,第一节 机械基础知识,一、齿轮传动和带传动 齿轮传动是机械传动中最主要的一类传动，形式很多，应用广泛，最常用的是渐开线齿轮传动。与其它传动相比，齿轮传动有下列特点： 1 两轮瞬时传动比(角速度之比)恒定。 2 适用的圆
2、周速度和传动功率范围较大。 3传动效率较高、寿命较长。 4能实现平行、相交、交错轴间传动。 与其他传动相比，有下列缺点： 1制造和安装精度要求较高，成本较高。 2不适用于距离较远的传动。 3为了保证润滑良好，齿轮的啮合齿之间在设计上要保证有一定的侧隙，这对传动精度有一定的影响，尤其是应用于类似数控机床等高精度设备上，要采取必要的消除侧隙的手段。,返回到总目录,返回本章目录,前进,后退,JX3A,齿轮传动的类型,平面齿轮机构 （圆柱齿轮）,两齿轮的轴线互相平行,两齿轮之间的相对运动为平面运动,由螺旋角相反、大小相等的两个斜齿圆柱齿轮拼接而成。,空间齿轮机构,两齿轮的轴线不平行 相对运动为空间运动
3、,JX3A,带传动的组成及带的类型,1.平带传动 2. V带传动 3.圆带传动 4.多楔带传动 5.同步带传动,1.平带传动,带传动简图 1主动轮 2从动轮 3封闭环形带,1.平带传动,带的类型 a)平带 b)V带 c)圆带 d)多楔带 e)同步带（啮合型带传动）,1.平带传动,1）、平带由多层胶帆布构成，其横截面为扁平矩形，与带轮表面相接触的内侧面为其工作面。平带传动结构简单，带长可根据需要剪截后用接头接成封闭环形。平带传动多用于高速和中心距较大的传动。,4）、圆带的横截面为圆形，只能用于轻载机械及仪表等装置中。,3）、多楔带传动多楔带是在平带基体下做出多根纵向楔体而成，楔的侧面为带的工作面
4、。这种带兼有平带和V带的特点，适用于传递动力大且要求结构紧凑的场合。,2）、V带传动 V带传动的横截面为等腰梯形，两侧为工作面。,JX3A,3.圆带传动,5）.同步带传动 同步带为内侧有齿的无接头环形带，又称同步齿形带，与之相配合的带轮上也有相应的齿。工作时靠带齿与轮齿的相互啮合传递运动和动力，从而保证主动轮和从动轮的圆周速度始终同步，因而具有准确的传动比；但对制造与安装的精度要求较高，成本较高。,第一节 机械基础知识,图3-2 啮合型带传动,带传动的特点及应用,带传动的主要优点是： 适应于两轴中心距较大的传动； 带具有良好的弹性，可以缓冲、吸振，尤其是V带没有接头，传动平稳，噪声小； 当过载
5、时，带与带轮之间会自动打滑，可以防止其他零件因过载而损坏；结构简单，制造与维护方便，成本低。其主要缺点是： 外廓尺寸较大，不紧凑； 工作时带与带轮接触面间存在滑动，不能保证准确的传动比； 传动效率较低，带的寿命较短； 常需要张紧装置。,第一节 机械基础知识,二、轴的类型、材料及应用 轴是组成机器的重要零件之一。根据轴在工作时所受载荷的不同，轴可分为： 1 心轴 只承受弯矩作用而不承受转矩作用的轴。按其是否与轴上零件一起转动可分为转动心轴(图3-3 a)和固定心轴(图3-3b)两种。,返回到总目录,返回本章目录,前进,后退,第一节 机械基础知识,2 转轴 既承受弯矩作用又承受转矩作用的轴，如齿轮
6、减速器中的轴(图3-4)。转轴是机械中最常见的轴。,返回到总目录,返回本章目录,前进,后退,图3-4 转轴,第一节 机械基础知识,3 传动轴 主要承受转矩作用而不受弯矩作用或只承受很小弯矩的轴（图3-5）。轴按其轴线形状的不同又可分为直轴(图3-6)、曲轴(图3-7)和挠性钢丝轴(图3-8)。直轴应用较广，按其外形不同又可分为光轴(图3-6a)和阶梯轴(图3-6b)。为了提高轴的刚度或减轻重量，有时将轴制成空心轴(图3-6c)。,返回到总目录,返回本章目录,前进,后退,第一节 机械基础知识,第一节 机械基础知识,三、联轴器、离合器及制动器的主要类型、特点及应用 联轴器和离合器是机械传动中常用的
7、部件。它们主要用来联接轴与轴(有时也联接轴与其它回转零件)，以传递运动与扭矩；有时也可用作安全装置。联轴器和离合器的区别是：联轴器的拆卸要在机器停止运转后进行；离合器则可以在机器的运转过程中进行分离或结合。制动器是用来迫使机器迅速停止运转或降低机器运转速度的机械装置。,返回到总目录,返回本章目录,前进,后退,第一节 机械基础知识,联轴器的类型很多，根据内部是否含有弹性元件，可以划分为刚性联轴器和弹性联轴器两大类。弹性联轴器含有弹性元件，可以缓冲减振，也可以在不同程度上补偿两轴间的偏移；刚性联轴器根据其结构特点可分为固定式和可移动式两类。可移动式刚性联轴器对两轴间的偏移量具有一定的补偿能力。,返
8、回到总目录,返回本章目录,前进,后退,第一节 机械基础知识,如图3-9所示为凸缘联轴器，属于固定式刚性联轴器；如图3-10所示为滑块联轴器，属于可移式刚性联轴器；如图3-11所示为弹性柱销联轴器，属于弹性联轴器。, 刚性凸缘联轴器（凸缘联轴器） 特点： 构造简单，成本低廉，但不能补偿轴的偏移，没有吸振、缓冲的作 用，安装精度要求较高，应用较广。 应用： 适用于低速，扭矩大，刚性好的轴。,用凸肩和凹槽对中,用铰制孔以螺栓对中,扭矩直接通过螺栓来传递,扭矩靠接合面间的摩擦力来传递,套筒联轴器,特点：结构简单，径向尺寸小，但装拆不便， 多用于机床、仪器中 应用：多用于机床、仪器中。,若按过载时销钉被
9、剪断的条件设计可用作安全联轴器,牙嵌联轴器,刚性可移式联轴器,特点：结构简单,类似牙嵌离合器,但没有操 纵环,中间有便于联接时轴伸入其中的 定中环。 应用：两轴需要补偿轴向位移的刚性连接。,2 十字滑块联轴器 特点：联轴器工作时，中间滑块会产生很大的离心力，增加了工作 表面间的压力，使磨损加快，因此工作转速一般不宜超过 300r/min。,需定期施加润滑剂,齿轮联轴器 特点：传递扭矩的能力比同尺寸的其他联轴器要大得多，但因结构较复杂，制造成本较高。,4 万向联轴器,弹性联轴器 1 弹性套柱销联轴器,特点：结构与凸缘联轴器相似，只是用套有弹性套的柱销代替 了联接螺栓，在非金属弹性元件的弹性联轴器
10、中，它是最有代表性的一种。,弹性联轴器 2弹性柱销联轴器,特点：材料为尼龙的柱销有一定弹性，可用以代替弹性套柱销联轴器，其特点是允许较大的轴向位移 应用：因此适于轴向窜动较大，起动频繁，经常正反转的高、低速传动。,第一节 机械基础知识,离合器根据其工作原理的不同可分为牙嵌式和摩擦式两类；按控制离合的方法不同又可分为操纵式和自动式两类。牙嵌离合器结构简单，尺寸小，工作时无滑动，并能传递较大的转矩，故应用较多；其缺点是运转中接合时有冲击和噪声，必须在两轴转速差很小或停车时进行接合或分离，如图3-12所示。摩擦离合器可分为单盘式、多盘式和圆锥式三类。单盘式离合器结构简单，但传递的转矩较小。多盘式离合
11、器的优点是径向尺寸小而承载能力大，联接平稳，因此适用的载荷范围大，应用较广。其缺点是盘数多，结构复杂，离合动作缓慢，发热、磨损较严重，如图3-13 。,第一节 机械基础知识,1、嵌入式离合器,牙嵌式、齿嵌式、销嵌式、键嵌式，下面都是牙嵌离合器。,离合器的接合应在两轴不回 转或两轴转速差很小时进行，以免凸牙因受冲击载荷面断裂。,操作要求：,类型:,牙嵌离合器,单盘式摩擦离合器,多圆盘式摩擦离合器,特点:多圆盘式可传递更大的扭矩， 径向尺寸 较小，宜用于高速传动,第一节 机械基础知识,四、平键、花键、新型联接结构的特点和应用 平键联接对中性好、结构简单、拆装方便，应用最广。按用途可分为普通平键、导
12、向平键和滑键。 花键联接是由周向均布多个键齿的花键轴和多个键槽的花键毂构成的联接。工作时靠键齿的侧面互相挤压传递转矩。花键联接的优点是：键齿多，承载能力强；轴上零件和轴的对中性好；导向性好；键槽较浅，齿根应力集中小，对轴和毂的强度削弱也小。缺点是成本高、加工精度要求高。故适用于定心精度要求较高和载荷较大的场合。,返回到总目录,返回本章目录,前进,后退,JX1A,(1)平键,普通平键联接,JX1A,(1)平键,导向平键联接,JX1A,(1)平键,滑键联接,JX1A,(2)半圆键,半圆键联接,JX1A,(3)楔键,楔键联接,JX1A,花键联接,花键联接,花键联接的齿形 a)矩形花键 b)渐开线花键
13、 c)三角形花键,第二节 数控机床主传动系统的特点,数控机床与普通机床比较，其主传动系统具有如下特点： 1主轴转速高，变速范围广，并可无级变速 为了获得高的生产率和好的表面质量，数控机床必须具有更高的转速和更宽的变速范围，使加工时能合理选用切削用量。由于数控机床的变速是按照控制指令自动进行的，因此主轴要求无级变速，并能迅速可靠地自动实现，使切削过程始终处于最佳状态。 2主轴传动平稳，噪声低，精度高 数控机床的加工精度与主传动系统的刚度密切相关。为此，应提高传动件的制造精度与刚度，齿轮齿面应进行高频淬火增加耐磨性；最后一级采用斜齿轮传动，使传动平稳；采用高精度轴承及合理的支承跨距等，以提高主轴组
14、件的刚度。,返回到总目录,返回本章目录,前进,后退,第二节 数控机床主传动系统的特点,3具有良好的抗振性和热稳定性 数控机床一般要同时承担粗加工和精加工任务，加工时可能由于断续切削、加工余量不均匀、运动部件不平衡以及切削过程中的自激振动等原因，造成主轴振动，影响加工精度和表面质量。因此在主传动系统中的主要零部件不但要具有一定的静刚度，而且要求具有良好的抗振性。此外，在切削加工过程中，主传动系统的发热往往使零部件产生热变形，破坏零部件之间的相对位置精度和运动精度，造成加工误差。为此，要求主轴部件具有较高的热稳定性，通常要求保持合适的配合间隙，并采用循环润滑等措施来实现。 4能实现刀具的快速和自动
15、装卸 在自动换刀的数控机床中，主轴应能准确地停在某一固定位置上，以便在该处进行换刀等动作，这就要求主轴实现定向控制。此外，为实现主轴快速自动换刀功能，必须设计有刀具的自动夹紧机构。,第三节 数控机床主轴传动类型,1带有变速齿轮的主传动 这种类型如图3-14a所示，主要适用于大、中型数控机床。它是通过二级以上齿轮副实现分段无级变速，其优点是能够确保低速时的转矩，满足主轴输出转矩特性的要求，而且变速范围广。但结构复杂，需增加润滑和温度冷却系统，成本较高。 齿轮变速方式有：电液控制拨叉方式和电磁离合器方式，在一些简易或教学型数控机床中采用手动换挡方式。,返回到总目录,返回本章目录,前进,后退,三位液
16、压拨叉工作原理图,通油、卸荷，滑移齿轮在最左侧,5通油、1卸荷，滑移齿轮在最右侧,1、5同时通油，滑移齿轮在中间,1，5 缸体 2活塞杆 3 拨叉 4套筒,b：电磁离合器变速装置是利用电磁效应，通过接通或断开电磁离合器的运动部件实现变速。电磁离合器用于数控机床的主传动时，能简化变速机构，实现主轴变速。啮合式电磁离合器能够传递更大的扭矩。,第三节 数控机床主轴传动类型,2通过带传动的主传动 这种类型如图3-14b所示，主要应用在小型数控机床上。它通过一级带传动实现变速，其优点是结构简单，安装调试方便。但变速范围受电动机调速范围的限制，只能适用于低转矩特性要求的主轴。带传动变速中，常用的带类型有V带、平带、多楔带和齿形带。同步齿形带传动是一种综合了带传动和链传动优点的新型传动，可使主、从动带轮作无相对滑动的同步
