数控机床结构与设计

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1、机床传动设计_习题与思考题21 何谓转速图中的一点三线?机床的转速图表示什么? 答:1）转速点 主轴转速线 传动轴线 传动线 2）表示主轴各转速的传递路线和转速值，各传动轴的转速数列及转速大小，各 传动副的传动比的线图22结构式与结构网表示机床的什么内容？答:结构式表示级比规律，结构网表示机床的传动路线传动比的相对关系23 等比传动系统中，总变速范围与各变速组的变速范围有什么关系？与主轴的转速 级数有什么关系？答：乘积Rn=rl.r2.r3rn-1Rn=级数的Z-1次方24 等比传动系统中，各变速组的级比指数有何规律？X0=1 X1=P0 X2=P0.P1Xj=P0.P1 .P（j-l）25

2、拟定转速图的原则有哪些？传动顺序 前多后少扩大顺序 前密后疏最小传动比 前缓后急26 机床转速图中，为什么要有传动比限制，各变速组的变速范围是否一定在限定 的范围内，为什么？在设计机床传动时，为防止传动比过小造成从动齿轮太大，增加变速箱的尺寸，限制最小传 动比；为减少振动，提高传动精度，限制最大传动比。27 机床传动系统为什么要前多后少，前密后疏，前缓后急 ？ 前多后少原则：传动件越靠近电动机，其转速就越高，在电动机功率一定的情况下，所传递的转矩就越小， 传动件和传动轴的几何尺寸就越小。因此，应尽量使前面的传动件多一些。前密后疏：变速组j的变速范围是。在公比一定的情况下，只有控制xj （pj-

3、1）的大小，才能使变速组 的变速范围不超过允许值。传动副数多时，级比指数应小一些。考虑到传动顺序中有前多后少的原则，扩 大顺序应采用前密后疏的原则。前缓后急：为使更多的传动件在相对高速下工作，减少变速箱的结构尺寸，最小传动比应采取前缓后急的 原则。此外，由于制造安装等原因，传动件工作中有转角误差，采用前缓后急原则，有利于提高传动链末 端执行件的旋转精度。28公比9=1-26，结构式为24=3 X2 X2 X2，计算各变速组的级比，变速范围及23612总变速范围，并指出该结构式表示什么类型的传动链；在保证结构式性质不变的情况下，若想缩短传动链，应采用什么措施？变速范围的公式：r = 9 xj（

4、Pj T）= 9 P0P1P2P（ J-）（ PJ T）此题： jr = 9 x（ Pa-1）= 9 1x（ 3-1）= 1.26 2 = 1.59 总 变 速 范 围 的 公 式 ： aR = r r r .r =9 po p, p2 p _i =9 z-1 R=1.26 24 -1 = 203 .48o 1 2 j211某机床的主轴转速为n=1001120r / min，转速级速Z=8,电动机转速n =1440rm/min，试拟定结构式、画出转速图，画出传动系统图。1.计算公比0已知：R = 112L , Z=8 .根据 R =9 ,则 ig=里11竺,即：100Z -17申=1.412确

5、定传动组、传动副和扩大顺序根据传动组和传动副拟定原则，可选方案有：Z=4 x2;Z=2x4; Z=2 x2x2在方案，中，可减少一根轴，但有一个传动组内有四个传动副，增加传 动轴轴向长度，所以选择方案：Z=2 x2x2 根据前疏后密原则，选择结构式为： 8=2 x 2 x 21243. 转速图绘制设计 主轴各级转速为： 100， 140， 200， 280， 400， 560， 800， 1120 r/min 确定定比传动比：取轴I的转速值为800r/min，则电机轴与轴的传动 比为： i0=800/1440=1/1.8 确定各变速组最小传动比从转速点800 r/min到100r/min共有6

6、格，三个变速组的最小传动线平均下降两格，按照前缓后急的原则，第二变速组最小传动线下降2格;第一变速组最小传动线下降2-1=1格;第三变速组最小传动线下降2+1=3格。4. 绘制转速图219 无级变速有哪些优点?1 能使机床获得最佳切削速度，无相对转速损失2 能够在加工过程中变速，保持恒速切削3 无级变速器通常是电变速组，恒功率变速范围为 24 ，恒转矩变速范围大于 100，这样 缩短了传动链长度，简化了结构设计；4 容易实现自动化操作。因而是数控机床的主要变速形式。220 数控机床主传动设计有哪些特点?1、主传动采用直流或交流电动机无级调速 2、数控机床驱动电动机和主轴功率特性的匹配设计3、数

7、控机床高速主传动设计221 进给传动与主传动相比，有哪些不同?1、进给传动与主传动不同是恒转矩传动，而住转动是恒功率传动 2、进给传动系传动转速图的设计刚巧与 主传动系相反，其转速图是前疏后密结构 3、进给传动系中各传动件的计算转速是最高转速。4、进给传动 的变速范围 RN14。2 24提高传动链的传动精度应采用什么措施?1、尽量减少传动链中传动元件的数量，以减少误差的来源。2、在传动链中，从首端到末 端尽量采用降速排列，并为末端传动副创造最大的传动比（增大蜗轮齿数、减少蜗杆头数、 减少丝杠线数及减小丝杠螺距）。3、末端传动副附近尽量不采用螺旋齿轮、锥齿轮或离合器。4、将交换齿轮尽量放在末端传

8、动副的前面。5、尽量采用传动比为1 ：1的齿轮副传动，以补 偿其传动误差。6、提高传动元件的精度。7、提高传动元件的安装精度以及装配时采用误 差补偿办法。&采用误差校正装置。227 误差传递的规律是什么?如何提高传动链的传动精度?机床传动链误差传递规律是指：传动链中，传动件在传递运动和转矩的同时， 也将其转角误差按传动比的大小放大和缩小，依次向后传递，最终反映到执 行件上。如果传动件至执行件的总传动比小于1，则传动件的转角误差被缩 小，反之，将被放大。为了提高传动精度，需要控制机床传动链的误差，可采取如下措施：（1）、减少传动链中的传动件数目，缩短传动链长度；（2）、采用降速传动链，以减小传动

9、链中各元件对末端元件转角误差的影响；（3）、提高传动元件，特别是末端传动元件的制造精度和装配精度；（4）、采用误差补偿的方法。3 2 主轴部件采用的滚动轴承有那些类型，其特点和选用原则是什么? 类型:双列圆柱滚子 推力角接触 角接触 双列圆锥滚子 深沟球特点:1） 能在转速和载荷变化幅度很大的条件下稳定工作。2）能在无间隙，甚至在预紧（有一定过盈量）的条件下工作。 故滚动轴承的摩擦系数小，有利于减小发热。3）润滑容易，可以用油脂，一次填装可用到修理时再换脂。 如用油润滑，单位时间用油量也比滑动轴承少。4）由专业化的轴承厂生产，质量稳定，成本低，经济性好。滚动轴承的不足： 滚动体数量有限，径向刚

10、度是变化的，易引起振动，阻尼低， 振幅较大。滚动轴承的径向尺寸比滑动轴承大。原则:1）转速较高，负载不大，而旋转精度要求较高，采用球轴承。2）转速较低，负载大或有冲击负载，采用滚子轴承。3）径向载荷和轴向载荷都较大时，如果转速高，采用角接触 球轴承。如果转速不高，采用圆锥滚子轴承。4）轴向载荷比径向载荷大得多，但转速较低时，采用两种不 同类型的轴承组合，分别承受轴向和径向负载。5）径向载荷比轴向载荷大，且转速较高，采用深沟球轴承。6）支承刚度要求较高时，可采用成对角接触型轴承。35 提高主轴刚度的措施有哪些?提高主轴动刚度的措施：除提高主轴组件的静刚度，使固有频率增高，避免共振外，可采用如下措

11、施： 用圆锥液压涨套取代螺纹等轴向定位件；径向定位采用小锥度过盈配合或渐开线花键；滑移齿轮采用渐开线花键配合。 采用三支承主轴。 旋转零件的非配合面全部进行较精密的切削加工，并作动平衡实验。 设置消振装置，增加阻尼。 采用动力油润滑轴承，控制温升，减少热变形。36 1.主轴的轴向定位有几种，各有什么特点 ?主轴的轴向定位主要由推力轴承来实现,推力轴承的配置形式有三种:1, 前端定位 推力轴承安排在前支撑处 ,主轴发热后向后伸长,轴前端的轴向精度较高, 但前支撑轴结构复杂.2, 后端定位 推力轴承安排在后支撑处 ,主轴受热后向前伸长 ,影响轴前端的轴向定位 精度和刚度,但这种结构便于轴间间隙调整

12、.3, 两端定位 推力轴承安排的前后支撑处 ,支撑结构简单,发热量小,但主轴受热产生变 形,会改变轴承间隙影响株洲的旋转精度.38 选择主轴材料的依据是什么? 轴的材料，只能根据耐磨性、热处理方法及热处理后的变形大小来选择。耐磨性取决于硬度， 故机床主轴材料为淬火钢或渗碳淬火钢，高频淬硬。39 主轴的技术要求主要有哪几项?若达不到这些要求，会有什么影响?(1)支撑轴颈的精度(2)锥孔的技术要求(3)主轴次要轴颈和其他表面的精度 (4)主轴各表 面的粗糙度(5)主轴各表面的表面层;没有这些技术要求,主轴将无法实现正常运转310为什么多数数控车床采用倾斜床身？1:加工精度咼。数控机床的拖板传动丝杆

13、都是高精度的滚珠丝杆，丝杆与螺母之间的传动间隙很小，但也不 是说没有间隙，而只要有间隙，当丝杆向着一个方向运动后再反向传动时，难免会产生反向 间隙，有反向间隙就会影响加工精度，而这种45度床身的机床由于有重力的作用，重力直 接作用于丝杆的轴向，传动时的反向间隙几乎为零。如果你还不明白，你可以找一个普通螺 母与螺丝，竖直向上，拧动螺丝，再反向退回，就会明白螺母始终往一边压着丝杆，所以就 不会有反向间隙，假如让螺母与螺丝平放，就不会有这种效果了。2：机床刚性好，切削时不易引起振动。因为这种机床的刀具是在工件的斜上方切削，切削力与主轴工件产生的重力相一致，所以主 轴运转相对平稳，不易引起切削振动，而

14、普通数控车床在切削时，刀具与工件产生的切削力 是向上的，与主轴工件产生的重力不一致，所以就容易引起振动。3：铁屑由于重力的关系不易产生緾绕刀具，利于排屑。311 怎样提高支承件的动态刚度？1提高静刚度和固有频率。2 增加阻尼比313 试述铸铁支承件、焊接支承件的优缺点 支承件用钢板和型钢焊接有许多优点 1，不需要制造木模和浇铸，生产周期短，又不易 出废品。2，减轻重量。钢的弹性模量约铸铁的1.5至2 倍, 在形状和轮廓尺寸相同的前提下， 如果要求支承件本身的刚度相同，则钢焊接件的壁厚可比铸铁的薄。3，可以采用完全封闭 的箱形结构，不象铸件那样要留出砂孔。4，如发现结构有缺陷，如发现刚度不足，焊

15、接件 可以补救,.焊隔板和筋焊接结构的缺点是： 1，焊接结构在中、小型机械成批生产时成本比铸 铁高，手工劳动多，因此，在这种条件下宜铸造。2 ，钢的材料内摩擦阻尼约为铸铁的 1/3。314 树脂混凝土支承件有什么特点，目前应用于什么类型的机床。1、应具有足够的刚度和较高的刚度-质量比 2、应具有较高的动态特性，包括较大的位移阻抗和阻尼；整机的低阶频率较高，各阶频率不致引起结构共振；不会因薄壁震动而产生噪音。3、热稳定性好，热变形 对机床加工精度的影响较小 4、排屑顺畅、吊运安全，并具有良好的结构工艺性。315 支承件截面形状的选用原则是什么? 根据支承件所需要的抗弯拒和抗扭惯性拒能力来选择的316 怎样补偿不封闭支承件的刚度损失? 1,根据支承件的受力情况合理的选择材料、截面形状、尺寸、壁厚。合理的布置肋条和肋板。2、提高阻尼 特性、采用新材料制造支承件318 导轨的基本要求有哪些? 精度高、承载能力大、刚度好，摩擦阻力小、运动平稳、精度保持性好、寿命长、结构简单、工艺性好、 便于加工、装配、调整和维修、成本低319 按摩擦性质导轨分为哪几类，各具有什么摩擦性质，适用于什么场合 ?什么是 闭式导轨