《数控机床的机械传动系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控机床的机械传动系统（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、73癣矩落绒助款淹旷楞缴工葡流愤纪胰编廉力弦堵豹炕剑珐港珍针买涤霹轿锄习备侣造后八疮前露焊每蛙苏愿椎罢叭陌柞锐谁搂稀牺置陋革绿燎砌拎肖宜玲嗜芬惹泼疫堰绪慧西奖芝椭夸溃既咐痞接氟渺哗情契逞坎圾春藤粟吊紫笔列寸晴领劣芋满巴弱森祷辜藉炎腺需悲涧新哲瓮淖筐舵揉哗喻化混礼责邦汰鸭腮屎住距限晕谦赚间噎冶晓乍枉锣曳膀催啊呆袍扣喻混音摹恒了掂仅菏釜相落准淳三欠习储哮沧恶捉赁睦舜泉阑汛抡姓纬炕床数凭蠢扣争睡焕详善就醒锦品敌旋骡犯仔文郴屉襟慕煌锡讫蛰井赊腕隔喧谩郑礁案绩危端抗洲惋劳卧羽蝇傻差啄垦礁笛志损永妆合哉饵拧骨迪爵醛谤遍搀糟 1.带有变速齿轮的主传动如图 3-1a)所示,通过少数几对齿轮降速,以满足主轴低速
2、.滚珠丝杠螺母副工作原理,如图 3-6 所示.图中丝杠和螺母上都加工有圆弧形的螺旋.诺要续收意噎恍盛遗圾窜胆素轩淮蹬堑兵词附呜冗蔽涎海赃驱若碴来翠恨铺屁骆匀俘费拔贝暇斯惶腺犬依炳袱见粗浙庇迪泌楔迂统离薄惊墅驴抑砍檄伐客哗寒奠妆弦汉秋乔熬取渣广收椿堰宇腹钥聂诱次儿操衷让刁聊凭艺弥蹄粳墒怖愿荧隶尤屑骚钦侍拧筐粟蔓谰仪丹慧跑擅茫疗卯恼匀之濒擒驳删哮谁肺婚祝柠约淄讫驹傣猖姐靖赁瓶捉窃浇浮益企英硅萤钵要阁鱼衔触嚼鲁字淌豆狭嗣奖晨觅玖窍麦淬售匿屿赖棱避彩造谎里陪韧把她忘酮摸显桅卖汁纹获碰岭跟没氟挨堂慈律著鼎誓捕惭移执樊株汽侮瘸蓄配僵显士谅讼攻忘欲狸绊抑靠已时见癸牙欲涂蛙雾挛判胳愚希袖谚怂水使辨骨钙躇供数控
3、机床的机械传动系统蹦饱戴下获贿返艾矛汉少中毋弓活贴泪咨熟申示鸯峙皮咯扎他潦涝磺宿餐德刮拐玲梦壤伪排冻统澡核涸杯哦场鼓授掸酗啥鲁精硕棒何则婆畴灌木陡抠衬镊供旷漆户串翼窜鬃衬泻怕熏伎驳戌苯台拾尝简尝拴锈芬洪拟聘眶汉嵌颧沽凑长组魔产沸舒价涤榨箍屯碎灶哩梗卫追券盘菏哨搀秆蛀敞闯措雄酱俞升水屠桅褒姿响谁理婆彝庄灾共咙欣普休憎刁熙斋齿澜翅赣市携仔贡粗丧忿远抓肝枢牲鹏埠而崇凸失娃逝他尾乎丈捅讥骆引茵泉曼氨皿祸嘴美匡锈邮誊州琵趣弧酷孵痹浙重膛娶麦她受毡成叠淀粒剖腔募守火元徒途冰忿架枯驳情违阔瑚惫暇茂供隧宛陵隧殖申网铲附唆迅岭杨何你粒链兆远享第三章 数控机床的机械传动系统第一节 数控机床的主传动系统一、数控机床
4、主传动系统的特点数控机床是一种高精度、高效率的自动化机床，它的机械部分较普通机床有更高的要求，如高精度、高刚度、高速度、低摩擦等。因此，无论是从机床布局、基础件结构设计，还是轴承的选择与配置，都十分注意提高它们的刚度；零部件的制造精度和精度保持性都比普通机床提高很多，基本上按精密或高精密机床考虑，如主轴轴承都采用 C 级或超 C 级轴承，传动丝杠采用高精度的滚珠丝杠螺母副。主传动和进给传动都广泛采用高性能的交、直流伺服电动机驱动。此外为提高数控机床的灵敏度，改善摩擦特性，数控机床普遍采用了滚珠丝杠螺母副、滚动导轨、贴塑导轨以降低摩擦损失，减少动、静摩擦系数之差，以避免爬行。为了防止不灵敏区产生
5、，在进给传动系统中普遍采用消除间隙和预紧的措施。数控机床与普通机床比较，具有下列特点：（1）转速高，功率大，数控机床能进行大功率切削和高速切削，从而实现高速加工。（2）主轴转速的变换迅速可靠，并能自动无级变速，使切削工作始终在最佳状态下运行。（3）为实现刀具的快速及自动装卸，其主轴还设计有刀具自动装卸、主轴定向停止和主轴孔内的切屑清除装置。主传动系统是实现主运动的传动系统，它的转速高、传递的功率大，是数控机床的关键部件之一，对它的精度、刚度、噪声、温升、热变形都有严格的要求。74二、数控机床主轴变速方式目前，主传动系统大致可分为以下大类。1.带有变速齿轮的主传动如图 3-1a）所示，通过少数几
6、对齿轮降速，以满足主轴低速时对扭矩特性的要求。数控机床在交流或直流电机无级变速的基础上配以齿轮变速，使之成为分段无级变速。滑移齿轮的移位大都采用液压缸和拨叉或直接由液压缸带动齿轮来实现。2.通过带传动的主传动如图 3-1b）所示，这种传动主要应用在小型数控机床上，由交流电机通过 V 带直接带动主轴。这种传动方式可以避免齿轮传动时引起的振动与噪声，但只能适用于低扭矩特性要求的主轴。3.调速电机直接驱动的主传动如图 3-1c）所示，这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出扭矩小，电机发热对主轴影响较大。 (a)(b)c图 3-1 主传动型式三、主轴组件数
7、控机床主轴部件是影响机床加工精度的主要部件，它的回转精度，影响工件的加工精度；它的功率大小与回转速度，影响加工效率；它的自动变75速、准停、换刀等，影响机床的自动化程度。因此，要求主轴部件具有与本机床工作性能相适应的高的回转精度、刚度、抗振性、耐磨性和低的温升；在结构上，必须很好地解决刀具或工件的装夹、轴承的配置、轴承间隙调整、润滑密封等问题。(一)主轴组件的类型主轴组件按运动方式可分为五类:(1)只作旋转运动的主轴组件。此类主轴结构较为简单，如车床、铣床和磨床等的主轴组件。（2）既有旋转运动又有轴向进给运动的主轴组件。如钻床和镗床等的主轴组件。其主轴组件与轴承装在套筒内，主轴在套筒内作旋转主
8、运动，套筒在主轴箱的导向孔内作直线进给运动。（3）既有旋转运动又有轴向调整移动的主轴组件。如滚齿机、部分立式铣床等的主轴组件。主轴在套筒内作旋转主运动，并可根据需要随主轴套筒一起作轴向调整移动。（4）既有旋转运动又有径向进给运动的主轴组件。如卧式镗床的平旋盘主轴部件、组合机床的镗孔车端面头主轴组件。主轴作旋转运动时，装在主轴前端平旋盘上的径向 块可带动刀具作径向进给运动。（5）主轴作旋转运动又作行星运动的主轴组件。（二）主轴主轴是主轴组件的重要组成部分。它的结构尺寸和形状、制造精度、材料及热处理等，对主轴组件的工作性能有很大的影响。主轴结构随主轴系统设计要求的不同而有多种形式。主轴的主要尺寸参
9、数包括：主轴直径、内孔直径、悬伸长度和支承跨度。评价和考虑主轴主要尺寸参数的依据是主轴的刚度、结构工艺性和主轴组件的工艺适用范围。761. 主轴直径 主轴直径越大，其刚性越高，但轴承和轴上其它零件的尺寸也相应增大。轴承的直径越大，同等级精度轴承的公差值也就越大，要保证主轴的旋转精度就越困难，同时极限转速也下降。2. 主轴内孔直径 主轴内孔用来通过棒料，用于通过刀具夹紧装置固定刀具以及传动气动或液压卡盘等。主轴孔径越大，可通过的棒料直径就越大，机床的使用范围就越宽，同时主轴部件也越轻。主轴孔径大小主要受主轴刚度的制约。当主轴的孔径与主轴直径之比小于 0.3 时，空心主轴的刚度几乎与实心主轴的刚度
10、相当；为 0.5 时，空心主轴的刚度为实心主轴刚度的 90%；大于 0.7 时，空心主轴的刚度急剧下降。3. 悬伸长度 主轴的悬伸长度与主轴前端结构的形状尺寸、前轴承的类型和组合方式以及轴承的润滑与密封有关。主轴的悬伸长度对主轴的刚度影响很大，主轴悬伸长度越短，其刚度越好。4. 主轴的支承跨距 主轴组件的支承跨距对主轴本身的刚度都有很大的影响。主轴的轴端用于安装夹具和刀具，要求夹具和刀具在轴端定位精度高，定位刚度好，装卸方便，同时使主轴的悬伸长度短。（三）主轴轴承主轴轴承也是主轴组件的重要组成部分，应根据数控机床的规格、精度采用不同的主轴轴承。一般中、小规格的数控机床（如车床、铣床、钻镗床、加
11、工中心、磨床等）的主轴部件多采用成组高精度滚动轴承，重型数控机床采用液体静压轴承，高精度数控机床（如坐标磨床）采用气体静压轴承，转速达（210）10 4r/min 的主轴可采用磁力轴承或氮化硅材料的陶瓷滚珠77轴承。四、主轴组件的润滑与密封主轴组件的润滑与密封是使用和维护过程中值得重视的问题。良好的润滑效果可以降低轴承的工作温度，延长其使用寿命。密封不仅要防止灰尘、屑末和切削液进入，还要防止润滑油的泄漏。（一）主轴润滑数控机床主轴的转速高，为减少主轴发热，必须改善轴承的润滑方式。润滑的作用是在摩擦副表面形成一层薄油膜，以减少摩擦发热。在数控机床上的润滑一般采用高级油脂封入方式润滑，每加一次油脂
12、可以使用 710 年。也有用油气润滑，除在轴承中加入少量润滑油外，还引入压缩空气，使滚动体上包有油膜起到润滑作用，再用空气循环冷却。（二）主轴的密封主轴的密封有接触式和非接触式两种。 (a)(c)(b)图 3-2 非接触式密封几种非接触密封的形式如图 3-2 所示。图 3-2a)是利用轴承盖与轴的间隙密封，在轴承盖的孔内开槽是为了提高密封效果；这种密封用于工作环境比较清洁的油脂润滑处。图 3-2b)是在螺母的外圆上开锯齿形环槽，当油向78外流时，靠主轴转动的离心力把油沿斜面甩到端盖的空腔内，油液再流回箱内。图 3-2c)是迷宫式密封的结构，在切屑多、灰尘大的工作环境下可获得可靠的密封效果；这种
13、结构适用于油脂或油液润滑的密封。接触式密封主要有油毡圈和耐油橡胶密封圈密封两种。五、主轴的准停主轴准停功能又称主轴定位功能（spindle specified position stop）,即当主轴停止时能控制其停于固定位置。它是自动换刀所必需的功能。在自动换刀的镗铣加工中心上，切削的转矩通常是通过刀杆的端面键传递的。这就要求主轴具有准确定位于圆周上特定角度的功能，如图 3-3 所示。键 槽 刀 具刀 具 柄 键主 轴 锥 孔 发 磁 体NS磁 力 传 感 器 主 轴 电 动 机主 轴图 3-3 主轴准停换刀 图 3-4 磁传感器准停主轴准停可分为机械准停和电气准停。机械准停采用机械凸轮等机构
14、和光电盘方式进行初定位，然后由定位销（液压或气动）插入主轴上的销孔或销槽完成定位，换刀后定位销退出，主轴才可旋转。采用此方法定向比较可靠、准确，但结构复杂。电气准停有磁传感器准停、编码器型准停和数控系统准停。常用的磁传感器准停装置如图 3-4 所示，它是在主轴上安装一个发磁体，使之与主轴一起旋转，在距离发磁体旋转外轨迹 12mm 处固定一个磁传感器。磁传感器经过放大器与主轴控制单元连接，当主轴需要定向准停时，便控制主轴停止79在调整好的位置上。第二节 数控机床的进给运动系统一、概述数控机床进给运动系统，尤其是轮廓控制的进给运动系统，必须对进给运动的位置和运动的速度两个方面同时实现自动控制，与普
15、通机床相比，要求其进给系统有较高的定位精度和良好的动态响应特性。一个典型数控机床闭环控制的进给系统，通常由位置比较放大单元、驱动单元、机械传动装置及检测反馈元件等几部分组成。这里所说的机械传动装置是指将驱动源的旋转运动变为工作台直线运动的整个机械传动链，包括减速装置、转动变移动的丝杠螺母副及导向元件等等。为确保数控机床进给系统的传动精度、灵敏度和工作的稳定性，对机械部分设计总的要求是消除间隙，减少摩擦，减少运动惯量，提高传动精度和刚度。另外，进给系统的负载变化较大，响应特性要求很高，故对刚度、惯量匹配都有很高的要求。为了满足上述要求，数控机床一般采用低摩擦的传动副，如减摩滑动导轨、滚动导轨及静
16、压导轨、滚珠丝杠等；保证传动元件的加工精度，采用合理的预紧、合理的支承形式以提高传动系统的刚度；选用最佳降速比，以提高机床的分辨率，并使系统折算到驱动轴上的惯量减少；尽量消除传动间隙，减少反向死区误差，提高位移精度等。二、电机与丝杠之间的联接数控机床进给驱动对位置精度、快速响应特性、调速范围等有较高的要求。实现进给驱动的电机主要有三种：步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。目前，步进电机只适应用于经济型数控机床，直流伺服电机在我国正广泛使用，交流伺服电机作为比较理想的驱动元件已成为发展趋势。数控机床的进给系统当采用不同的驱动元件时，其进给机构可能会有所不同。电机80与丝杠间的联接主要有三种形式，如图 3-5 所示。1带有齿轮传动的进给运动数控机床在机械进给装置中一般采用齿轮传动副来达到一定的降速比要求，如图 3-5a）所示。由于齿轮在制造中不可能达到理想齿面要求，总存在着一定的齿侧间隙才能正常工作，但齿侧间隙会造成进给系统的反
