《數(shù)控機(jī)床典型結(jié)構(gòu)及部》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《數(shù)控機(jī)床典型結(jié)構(gòu)及部（57頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,*,,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,*,第三章 數(shù)控機(jī)床典型結(jié)構(gòu)及部件,,技能目標(biāo),,1、,了解數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及要求,,2、,熟悉數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的主軸變速方式、典型主軸部件結(jié)構(gòu)及原理,,3、,熟悉并掌握進(jìn)給

2、傳動(dòng)系統(tǒng)中典型部件結(jié)構(gòu)及原理,,4、,熟悉并掌握一般轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)刀架及自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)的組成及工作原理,,5、,熟悉并掌握數(shù)控機(jī)床典型位置檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)及工作原理,,6、,了解數(shù)控機(jī)床排屑裝置的作用與種類,,一、數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及要求,,數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床在機(jī)械傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)上有顯著的不同：,,※,采用高性能的無(wú)級(jí)變速主軸及伺服傳動(dòng)系統(tǒng),,※,剛度和抗振性較好,,※,優(yōu)良的傳動(dòng)元件,,※,多主軸、多刀架及刀具與工件的自動(dòng)夾角緊裝置，,ATC，,自動(dòng)排屑裝置、自動(dòng)潤(rùn)滑冷卻裝置,,※,采取減小機(jī)床熱變形的措施,,數(shù)控車床的機(jī)械結(jié)構(gòu),,數(shù)控加工中心機(jī)械結(jié)構(gòu),,,回轉(zhuǎn)交換式,APC,,,,,,,移動(dòng)交換式,APC

3、,,二、主傳動(dòng)系統(tǒng),,主要包括：主軸電機(jī)、主傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸組件,,決定了零件的加工精度,,要求：,,※,更大的調(diào)速范圍并實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。,一般要求主軸具備,1∶,（,100,～,1000,）的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍和,1∶10,的恒功率調(diào)速范圍。,,※,較高的精度和剛度,,※,良好的抗振性和熱穩(wěn)定性,,※,在車削中心上，要求有,C,軸控制功能（螺紋車削）,,※,在加工中心上，高精度的準(zhǔn)停功能,,※,恒線速度切削控制功能,,,,,1、,主軸傳動(dòng)方式,,（,1,）帶有變速齒輪的主傳動(dòng),,,大中型數(shù)控機(jī)床較常采用的配置方式，確保低速時(shí)有較大的扭矩，滑移齒輪的移位大多采用液壓撥叉或直接由液壓缸驅(qū)動(dòng)齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)。,

4、,,,,數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)的四種配置方式,,(a),齒輪變速；,(b),帶傳動(dòng)；,(c),兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)；,(d),調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng),,,,,（,2,）通過(guò)帶傳動(dòng)的主傳動(dòng),,主要用在轉(zhuǎn)速較高、變速范圍不大的小型數(shù)控機(jī)床上?？梢员苊庥升X輪傳動(dòng)所引起的振動(dòng)和噪聲。適用于高速低轉(zhuǎn)矩特性的主軸，常用有,多楔帶,和,同步齒形帶,。,,帶的結(jié)構(gòu)形式,,(a),多楔帶,;(b),同步齒形帶,,,,同步齒形帶傳動(dòng)是一種綜合了帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)的新型傳動(dòng)方式，帶型有梯形齒和圓弧齒。,,同步齒形帶的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng),,,（,3,）用兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸傳動(dòng),,高速時(shí)，由一個(gè)電機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)；低速時(shí)，由另一個(gè)電機(jī)通過(guò)齒輪傳

5、動(dòng)，齒輪起到降速和擴(kuò)大變速范圍的作用，使恒功率區(qū)增大，擴(kuò)大了變速范圍，避免了低速時(shí)轉(zhuǎn)矩不夠且電機(jī)功率不能充分利用的問(wèn)題。,,,,（,4,）調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸傳動(dòng),,,大大簡(jiǎn)化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出的扭矩小，電機(jī)發(fā)熱對(duì)主軸的精度影響較大。,,直接驅(qū)動(dòng)式,,,（,5,）電主軸,,電主軸是高頻主軸的簡(jiǎn)稱。實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的,“,零傳動(dòng),”，,如瑞士的,FISCHER，,德國(guó)的,GMN，,美國(guó)的,PERCISE，,意大利的,GAMFIOR,及日本的,NSK,等公司。,,電主軸的結(jié)構(gòu)見圖,3.4(b),,電主軸的軸承：決定主軸壽命和承載能力的關(guān)鍵部件，當(dāng)前主要有：陶

6、瓷球軸承、液體靜壓軸承和磁懸浮軸承。,,電主軸的冷卻：強(qiáng)制循環(huán)油冷卻的方式。,,電主軸的驅(qū)動(dòng)：交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī),,電主軸的基本參數(shù)：套筒直徑（主要參數(shù)）、最高轉(zhuǎn)速、輸出功率、轉(zhuǎn)矩和刀具接口。,,2、,主軸部件,,包括主軸的支撐和安裝在主軸上的傳動(dòng)零件,,（,1,）主軸端部的結(jié)構(gòu)形狀（標(biāo)準(zhǔn)化）：用于安裝刀具或夾持工件的夾具,,,主軸軸承常見的支撐形式,,(a),形式一；,(b),形式二；,(c),形式三,,（,2,）主軸部件的支撐,,,a,）前支撐采用雙列短圓柱滾子軸承和,60°,角接觸雙列向心推力球軸承組合，后支撐采用成對(duì)向心推力球軸承?？?提高主軸的綜合剛度,，滿足強(qiáng)力切削的要求。普遍用于

7、各類數(shù)控機(jī)床主軸。,,,c,）前后支撐分別采用,雙列和單列圓錐滾子軸承,。徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，其安裝、調(diào)整性能好，但限制了主軸轉(zhuǎn)速和精度，因此可用于,中等精度、低速、重載,的數(shù)控機(jī)床的主軸。,,b,）前支撐采用,高精度雙列向心推力球軸承,。向心推力軸承有良好的高速性，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá),4000r,／,min,，但承載能力小，適于,高速、輕載、高精密,的數(shù)控機(jī)床主軸。,,(3),刀具自動(dòng)裝卸切屑清除裝置,加工中心主軸前端有,7∶24,號(hào)錐孔，內(nèi)部和后端安裝的是刀具自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。,,,機(jī)床執(zhí)行換刀指令，機(jī)械手從主軸拔刀時(shí)，主軸需松開刀具。這時(shí)，液壓缸上腔通壓力油，活塞推動(dòng)拉桿向下移動(dòng)

8、，使碟形彈簧壓縮，鋼球進(jìn)入主軸錐孔上端的槽內(nèi)，刀柄尾部的拉釘被松開，機(jī)械手拔刀。,,壓縮空氣進(jìn)入活塞和拉桿的中孔，吹凈主軸錐孔，為裝入新刀具做好準(zhǔn)備。當(dāng)機(jī)械手將下一把刀具插入主軸后，液壓缸上腔無(wú)油壓，在碟形彈簧和彈簧的恢復(fù)力作用下，拉桿、鋼球和活塞退回到圖示的位置，使刀具被夾緊。刀桿夾緊機(jī)構(gòu)用彈簧夾緊，液壓放松，以保證在工作中突然停電時(shí)，刀桿不會(huì)自行松脫。,(3),刀具自動(dòng)裝卸切屑清除裝置,,（,3,）刀具自動(dòng)裝卸切屑清除裝置,機(jī)床采用的是,7∶24,號(hào)錐柄刀具，錐柄的尾端安裝有拉釘，拉桿通過(guò),4,個(gè)鋼球拉住拉釘?shù)陌疾?，使刀具在主軸錐孔內(nèi)定位及夾緊。,,排屑裝置是將機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的切屑收集

9、、輸送到集屑箱中的機(jī)械機(jī)床功能部件。,（,3,）刀具自動(dòng)裝卸切屑清除裝置,鏈板式排屑機(jī),磁性排屑機(jī),刮板式排屑機(jī),螺旋式排屑機(jī),,（,4,）主軸的進(jìn)給功能,,在車削中心的主傳動(dòng)系統(tǒng)中，增加了主軸的進(jìn)給功能,——C,軸坐標(biāo)功能。進(jìn)給功能即是實(shí)現(xiàn)主軸定向停車和圓周進(jìn)給，并在數(shù)控裝置控制下實(shí)現(xiàn),C,軸、,Z,軸插補(bǔ)和,C,軸、,X,軸插補(bǔ)。,,（,5,）主軸的準(zhǔn)停功能,主軸準(zhǔn)停階梯孔或精鏜孔示意圖,,當(dāng)加工階梯孔或精鏜孔后退刀時(shí)，為防止刀具與小階梯孔碰撞或拉毛已精加工的孔表面，必須先讓刀，再退刀，因此，刀具就必須具有定位功能。,,,1,）機(jī)械準(zhǔn)?？刂?,,采用機(jī)械凸輪機(jī)構(gòu)或光電盤方式進(jìn)行粗定位，然

10、后有一個(gè)液動(dòng)或氣動(dòng)的定位銷插入主軸上的銷孔或銷槽實(shí)現(xiàn)精確定位，完成換刀后定位銷退出，主軸才開始旋轉(zhuǎn)。,,結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在早期數(shù)控機(jī)床上使用較多。,典型的,V,形槽輪定位盤機(jī)械準(zhǔn)停原理示意圖,,,2,）電氣準(zhǔn)停控制,,永久磁鐵與磁傳感器在主軸上的位置,,（,a,）磁傳感器主軸準(zhǔn)?？刂?,在主軸上安裝一個(gè)永久磁鐵與主軸一起旋轉(zhuǎn)，在距離發(fā)磁體旋轉(zhuǎn)外軌跡,1~2mm,處固定一個(gè)磁傳感器，它經(jīng)過(guò)放大器并與主軸控制單元相連接，當(dāng)主軸需要定向時(shí)，便可停止在調(diào)整好的位置上。,,編碼器主軸準(zhǔn)?？刂圃韴D,,（,b,）編碼器主軸準(zhǔn)?？刂?,通過(guò)主軸電動(dòng)機(jī)內(nèi)置安裝的位置編碼器或在機(jī)床主軸箱上安裝一個(gè)與主軸,1,：,1

11、,同步旋轉(zhuǎn)的位置編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)?？刂?，準(zhǔn)停角度可任意設(shè)定。,,非接觸式密封,,(a),形式一；,(b),形式二；,(c),形式三,,（,6,）主軸的密封,,接觸式密封,,(a),油氈圈密封；,(b),耐油橡膠密封圈密封,,,3,、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),,（,1,）數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的要求,,,1,）摩擦阻力要小,,廣泛采用滾珠絲杠和滾動(dòng)導(dǎo)軌以及塑料導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。,,,,2,）傳動(dòng)剛度要高,,,3,）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小,,,4,）諧振頻率要高,,,,5,）傳動(dòng)間隙要小,,（,2,）聯(lián)軸器,錐環(huán)無(wú)鍵消隙聯(lián)軸器,1,、錐環(huán)無(wú)鍵聯(lián)軸器,,,撓性聯(lián)軸器,,,2,、套筒式聯(lián)軸器,套筒式聯(lián)軸器,,(a),結(jié)

12、構(gòu)一；,(b),結(jié)構(gòu)二；,(c),結(jié)構(gòu)三,,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，徑向尺寸小，但拆裝困難,(,要求兩中心軸線嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn),),，使用受到一定限制。,,※,直齒圓柱齒輪傳動(dòng)副消除間隙的方法,,,,1,）偏心套調(diào)整法,偏心套消除間隙結(jié)構(gòu),（,3,）,,傳動(dòng)齒輪間隙調(diào)整機(jī)構(gòu),,2,）錐度齒輪軸向墊片調(diào)整法,錐度齒輪軸向墊片消除間隙結(jié)構(gòu),,,3,）雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法,雙片薄齒輪錯(cuò)齒消除間隙結(jié)構(gòu),,(a),結(jié)構(gòu)一；,(b),結(jié)構(gòu)二,,,,※,斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)副消除間隙的方法,,1,）斜齒輪軸向墊片調(diào)整法,,薄片斜齒輪,1,和,2,的齒形拼裝在一起加工，裝配時(shí)在兩薄片齒輪間裝入已知厚度為,t,的墊片,3,，這

13、樣螺旋線便錯(cuò)開了，使兩薄片斜齒輪分別與寬齒輪,4,的左、右齒面貼緊，從而消除間隙。,斜齒輪軸向墊片消除間隙結(jié)構(gòu),,承載能力較小，且不能自動(dòng)補(bǔ)償消除間隙，屬剛性消除間隙的范疇。,,2,）斜齒輪軸向壓簧錯(cuò)齒調(diào)整法,,軸向尺寸較大，只適合于負(fù)載較小的場(chǎng)合。,,斜齒輪軸向壓簧錯(cuò)齒消除間隙結(jié)構(gòu),,,※,錐齒輪傳動(dòng)副消除間隙的方法,錐齒輪軸向壓簧消除間隙結(jié)構(gòu),,1,）錐齒輪軸向壓簧調(diào)整法,,2,）錐齒輪周向彈簧調(diào)整法,錐齒輪周向彈簧消除間隙結(jié)構(gòu),,,,※,齒輪齒條傳動(dòng)副消除間隙的方法,,,如果通過(guò)彈簧在軸,2,上作用一個(gè)軸向力,F,，使斜齒輪產(chǎn)生微量軸向移動(dòng)，這時(shí)軸,1,和軸,3,便以相反的方向轉(zhuǎn)過(guò)

14、微小的角度，使齒輪,4,和,5,分別與齒條的兩齒面貼緊，從而消除間隙。,,齒輪齒條消除間隙結(jié)構(gòu),,,※,工作原理與特點(diǎn),滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)原理,（,4,）滾珠絲杠螺母結(jié)構(gòu),,※,滾珠絲杠螺母副優(yōu)點(diǎn)：,,1),傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。,,2),運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無(wú)爬行。,,3),傳動(dòng)精度高，反向時(shí)無(wú)空程。,,4),磨損小，精度保持性好，使用壽命長(zhǎng)。,,5),具有運(yùn)動(dòng)的可逆性。,,外循環(huán)式滾珠絲杠結(jié)構(gòu),,,※,滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)類型,,1),外循環(huán),。滾珠在循環(huán)過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)螺母外表面上的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進(jìn)入循環(huán)。,,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，承載能力較高，但徑向尺寸較大。應(yīng)用最為廣泛，也可

15、用于重載傳動(dòng)系統(tǒng)。,,,,2,）,內(nèi)循環(huán),?？柯菽干习惭b的反向器接通相鄰滾道，使?jié)L珠成單圈循環(huán)。反向器,2,的數(shù)目與滾珠圈數(shù)相等。,,結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，滾珠流通性好，摩擦損失小，制造較困難，適用于高靈敏、高精度的進(jìn)給系統(tǒng)。,,內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠結(jié)構(gòu),,,雙螺母消隙,,※,滾珠絲杠螺母副間隙的調(diào)整方法,,,通常采用預(yù)加載荷的方法來(lái)減小彈性變形所帶來(lái)的軸向間隙，以保證反向傳動(dòng)精度和軸向剛度。,（,1,）墊片調(diào)隙式,,※,滾珠絲杠螺母副間隙的調(diào)整方法,,（,2,）螺紋調(diào)隙式,,※,滾珠絲杠螺母副間隙的調(diào)整方法,,,（,3,）齒差調(diào)隙式,,在兩個(gè)螺母的凸緣上各制有圓柱外齒輪，分別與套筒,兩端內(nèi)齒圈相嚙合

16、，其齒數(shù)相差一個(gè)齒。調(diào)整時(shí)，讓兩個(gè)螺母相對(duì)于套筒方向都轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒，然后再插入內(nèi)齒圈，則兩個(gè)螺母便產(chǎn)生相對(duì)角位移，其軸向位移量,s,=,（,1/,z,1,-1/,z,2,),P,n,。,,,能精確調(diào)整預(yù)緊量，調(diào)整方便、可靠，結(jié)構(gòu)尺寸較大，多用于高精度的傳動(dòng)。,,,單螺母消隙,,（,4,）單螺母變位螺距預(yù)緊,,（,5,）單螺母螺釘預(yù)緊,,螺母在專業(yè)生產(chǎn)工廠完成精磨之后，沿徑向開一薄槽，通過(guò)內(nèi)六角調(diào)整螺釘實(shí)現(xiàn)間隙的調(diào)整和預(yù)緊。間隙的調(diào)整和預(yù)緊極為方便。,,,※,滾珠絲杠螺母副預(yù)緊力,,為了保證傳動(dòng)精度及剛度，除消除傳動(dòng)間隙外，還要求預(yù)緊。其預(yù)緊力計(jì)算公式為,,,,式中 為軸向

17、最大工作載荷。,,滾珠絲杠的支撐方式,,(a),僅一端裝推力軸承；,(b),一端裝推力軸承，另一端裝深溝球軸承；,,(c),兩端裝推力軸承,，,(d),兩端裝推力軸承和深溝球軸承,,※,滾珠絲杠的支撐,,,,※,滾珠絲杠副的制動(dòng)裝置,,機(jī)床工作時(shí)，電磁鐵通電，使摩擦離合器脫開，運(yùn)動(dòng)由電機(jī)經(jīng)減速齒輪傳給絲杠，使主軸箱上、下移動(dòng)。當(dāng)加工完畢或中間停車時(shí)，電機(jī)和電磁鐵同時(shí)斷電，借壓力彈簧作用合上摩擦離合器，使絲杠不能轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸箱便不會(huì)下落。,,數(shù)控銑鏜床主軸箱進(jìn)給絲杠制動(dòng)示意圖,,,※,滾珠絲杠的預(yù)拉伸,,滾珠絲杠在工作時(shí)，由于發(fā)熱將使導(dǎo)程增大，影響定位精度。為了消除此現(xiàn)象，可將絲杠預(yù)拉伸。,

18、,,※,滾珠絲杠副的的參數(shù),,公稱直徑：大于絲杠工作長(zhǎng)度的,1/30,,導(dǎo)程：絲杠旋轉(zhuǎn)任意角度時(shí)，螺母基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移,,基本導(dǎo)程：,360,度時(shí)，螺母基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移,,接觸角：,45,度,,滾珠的工作圈數(shù)：第一圈（,50%,），第二圈（,30%,）、第三圈（,20%,）,2.5~3.5,,滾珠的總數(shù)：小于,150,。多,——,流動(dòng)不暢；少,——,載荷過(guò)大,,其他參數(shù),,（,5,）直線電機(jī)傳動(dòng),,采用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)與原旋轉(zhuǎn)電機(jī)傳動(dòng)的最大區(qū)別是取消了從電機(jī)到工作臺(tái)（拖板）之間的機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)。這也稱之為“零傳動(dòng)”。,,直線電機(jī)是指可以直接產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)的電機(jī)，可以作為進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。,,在定位精度、運(yùn)動(dòng)精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、運(yùn)行維護(hù)和行程方面有較大的優(yōu)勢(shì)。,,最常用的直線電機(jī)類型是平板式和,U,型槽式,,,和管式。,,※,直線電機(jī)工作原理,,直線電動(dòng)機(jī)的工作原理與旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)相似。以直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為例：當(dāng)初級(jí)繞組通入交流電源時(shí)，便在氣隙中產(chǎn)生行波磁場(chǎng)，次級(jí)在行波磁場(chǎng)切割下，將感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流，該電流與氣隙中的磁場(chǎng)相作用就產(chǎn)生電磁推力。如果初級(jí)固定，則次級(jí)在推力作用下做直線運(yùn)動(dòng)；反之，則初級(jí)做直線運(yùn)動(dòng)。,,從制造成本及運(yùn)行費(fèi)用考慮，常將直線電機(jī)做成短初級(jí)長(zhǎng)次級(jí)。,,對(duì)直線電機(jī)控制技術(shù)的研究基本上可以分為三個(gè)方面：一是傳統(tǒng)控制技術(shù)，二是現(xiàn)代控制技術(shù)，三是智能控制技術(shù)。,,,