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,第三級,第四級,第五級,*,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng),第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺,第五節(jié) 數(shù)控加工使用的刀具及自動(dòng)換刀系統(tǒng),第六節(jié) 數(shù)控加工用輔助裝置,第五章 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu),第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求,一、數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),二、數(shù)控機(jī)床主軸的變速方式,三、主軸部件,第二節(jié)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件,數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床比較具有以下特點(diǎn)：,1）轉(zhuǎn)速高，功率大，它能使數(shù)控機(jī)床進(jìn)行大功率切削和高速切削，實(shí)現(xiàn)高效率加工。,2）主軸轉(zhuǎn)數(shù)的變換迅速可靠，并能自動(dòng)無級變速，使切削工作始終在最佳狀態(tài)下進(jìn)行。,3）為實(shí)現(xiàn)刀具的快速或自動(dòng)裝卸，主軸上還必須設(shè)計(jì)有刀具自動(dòng)裝卸、主軸定向停止和主軸孔內(nèi)的切屑清除裝置。,一、數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)的特點(diǎn),數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動(dòng)進(jìn)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的再求。,故大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用無級變速系統(tǒng)，,數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主要有以下三種配置方式。,數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)要求較大的調(diào)速范圍，以保證加工時(shí)能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。,二、數(shù)控機(jī)床主軸的變速方式,這種配置方式大、中型數(shù)控機(jī)床采用較多。,它通過少數(shù)幾對齒輪降速，使之成為分段無級變速，確保低速時(shí)的扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性的要求。,但有一部分小型數(shù)控機(jī)床也采用這種傳動(dòng)方式，以獲得強(qiáng)力切削時(shí)所需要的扭矩。,滑移齒輪的移位大都采用液壓撥叉或直接由液壓缸帶動(dòng)齒輪來實(shí)現(xiàn)。,（一）帶有變速齒輪的主傳動(dòng)（如圖）,主要應(yīng)用在小型數(shù)控機(jī)床上，可以避免齒輪傳動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)和噪聲，但它只能適用于低扭矩特性要求的主軸。,（二）通過帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)（如圖）,同步帶的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)如圖所示。帶的工作面及帶輪外圓上均制成齒形，通過帶輪與輪齒相嵌合，作無滑動(dòng)的嚙合傳動(dòng)。,帶內(nèi)采用了承載后無彈性伸長的材料作強(qiáng)力層，以保持帶的節(jié)距不變，使主、從動(dòng)帶輪可作無相對滑動(dòng)的同步傳動(dòng)。,同步帶傳動(dòng)是一種綜合了帶、鏈傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)的新型傳動(dòng)。,這種主傳動(dòng)方式大大簡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，但主軸輸出扭矩小，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱對主軸的精度影響較大。,（三）由調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng)（如圖）,從直流主軸電動(dòng)機(jī)的速度與轉(zhuǎn)矩關(guān)系圖中可以看出，在低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩輸出，高于額定轉(zhuǎn)矩時(shí)為恒功率輸出。,使用這種電動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)純電氣定向，而且主軸的控制功能可以很容易與數(shù)控系統(tǒng)相連接并實(shí)現(xiàn)修調(diào)輸入、速度和負(fù)載測量輸出等。,機(jī)床的主軸部件是機(jī)床重要部件之一，它帶動(dòng)工件或刀具執(zhí)行機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)，,因此數(shù)控機(jī)床主軸部件的精度，抗振性和熱變形對加工質(zhì)量有直接的影響，,由于數(shù)控機(jī)床在加工過程中不進(jìn)行人工調(diào)整，這些影響就更為嚴(yán)重。,三、主軸部件,主軸在結(jié)構(gòu)上要處理好卡盤或刀具的裝卡，,主軸的卸荷，,主軸軸承的定位和間隙調(diào)整，,主軸部件的潤滑和密封等一系列問題。,對于數(shù)控鏜銑床的主軸為實(shí)現(xiàn)刀具的快速或自動(dòng)裝卸，主軸上還必須設(shè)計(jì)有刀具的自動(dòng)裝卸，主軸定向停止和主軸孔內(nèi)的切屑清除裝置。,l）前支承采用圓錐孔雙列圓柱滾子軸承和雙向推力角接觸球軸承組合，后支承采用成對角接觸球軸承（如圖）,這種配置形式使主軸的綜合剛度得到大幅度提高，可以滿足強(qiáng)力切削的要求，所以目前各類數(shù)控機(jī)床的主軸普遍采用這種配置形式。,(一）數(shù)控機(jī)床的主軸軸承配置主要有三種形式,2）前軸承采用高精度雙列向心推力球軸承（如圖）。,角接觸球軸承具有較好的高速性能，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 4000rmin，,但是這種軸承的承載能力小，因而適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機(jī)床主軸。,這種軸承徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其能承受較大的動(dòng)載荷，安裝與調(diào)整性能好，,但是這種軸承配置方式限制了主軸的最高轉(zhuǎn)速和精度，所以僅適用于中等精度、低速于重載的數(shù)控機(jī)床主軸。,3）雙列圓錐滾子軸承和圓錐滾子軸承（如圖）,為了將主軸準(zhǔn)確地停在某一固定位置上，以便在該處進(jìn)行換刀等動(dòng)作，這就要求主軸定向控制。,在加工精密的坐標(biāo)孔時(shí)，由于每次都能在主軸的固定圓周位置換刀，故能保證刀尖與主軸相對位置的一致性，,從而減少被加工孔的尺寸分散度，這是主軸定向準(zhǔn)停裝置帶來的好處之一。,（二）主軸的定向停止,在自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床上，每次自動(dòng)裝卸刀時(shí)，都必須使刀柄上的鍵槽對準(zhǔn)主軸的端面鍵，這就要求主軸具有準(zhǔn)確定位的功能。,傳統(tǒng)的做法是采用機(jī)械擋塊等來定向。,而現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床一般都采用電氣式主軸定向，只要數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令信號，主軸就可以準(zhǔn)確的定向。,，當(dāng)主軸需要停車換刀時(shí)，發(fā)出降速信號，主軸箱自動(dòng)改變傳動(dòng)路線，使主軸換到最低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。在時(shí)間繼電器延時(shí)數(shù)秒后，開始接通無觸點(diǎn)開關(guān)。,主軸的準(zhǔn)停裝置設(shè)置在主軸的尾端（如圖）。交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)11通過多聯(lián)三角帶9和皮帶輪10帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，,在凸輪上的感應(yīng)片對準(zhǔn)無觸點(diǎn)開關(guān)時(shí)，發(fā)出準(zhǔn)停信號，立即切斷主軸電動(dòng)機(jī)電源，脫開與主軸的傳動(dòng)聯(lián)系，以排除傳動(dòng)系統(tǒng)中大部分回轉(zhuǎn)零件的慣性對主軸準(zhǔn)停的影響，使主軸作低速慣性空轉(zhuǎn)。,位于圖中帶輪5左側(cè)的永久磁鐵4對準(zhǔn)磁傳感器3時(shí)，主軸準(zhǔn)確停止，同時(shí)限位開關(guān)發(fā)出信號，表示已完成。,電氣式主軸定向控制的特點(diǎn)是：不需要機(jī)械部件，定向時(shí)間短可靠性高，只需要簡單的強(qiáng)電順序控制，精度和剛度高。,在自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床中為了實(shí)現(xiàn)刀具在主軸內(nèi)的自動(dòng)裝卸，其主軸必須設(shè)計(jì)有刀具的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，如圖所示。,（三）主軸內(nèi)刀具的自動(dòng)夾緊和切屑清除裝置,刀桿采用7：24的大錐度錐柄，采用大錐度的錐柄既有利于定心，也為松夾帶來了方便。,在錐柄的尾端軸頸被拉緊的同時(shí)，通過錐柄的定心和摩擦作用將刀桿夾緊于主軸的端部。,在蝶形彈簧8的作用下，拉桿7始終保持約10000N的拉力；并通過拉桿右端的鋼球6將刀桿的尾部軸頸拉緊。,換刀時(shí)首先將壓力油通入主軸尾部的液壓缸左腔，活塞1推動(dòng)拉桿7向有移動(dòng)，將刀柄松開，同時(shí)使蝶形彈簧8壓緊。,拉桿7的右移使右端的鋼球6位于套筒的喇叭口處，消除了刀桿上的拉力。,當(dāng)拉桿繼續(xù)右移時(shí)，噴氣嘴的端部把刀具頂松，使機(jī)械手方便地取出刀桿。,機(jī)械手將應(yīng)換刀具裝入后，電磁換向閥動(dòng)作使壓力油通入油缸右腔，活塞1向左退回原位，蝶形彈簧復(fù)原又將刀桿拉緊、螺旋彈簧2使活塞1在液壓缸右腔無壓力油時(shí)也始終退在最左端。,當(dāng)活塞處于左右兩個(gè)極限位置時(shí)，相應(yīng)限位開關(guān)12、13發(fā)出松開和夾緊的信號。,自動(dòng)清除主軸孔內(nèi)的灰塵和切屑是換刀過程中的一個(gè)不容忽視的問題。,如果主軸錐孔中落入了切屑、灰塵或其它污物，在拉緊刀桿時(shí)，錐孔表面和刀桿的錐柄就會被劃傷，,甚至?xí)沟稐U發(fā)生偏斜，破壞了刀桿的正確定位，,影響零件的加工精度，甚至?xí)沽慵顖?bào)廢。,為了保持主軸錐孔的清潔，常采用的方法是使用壓縮空氣吹屑。,如圖所示活塞1的心部鉆有壓縮空氣通道，當(dāng)活塞向左移動(dòng)時(shí)，壓縮空氣經(jīng)過活塞由主軸孔內(nèi)的空氣嘴噴出，將錐孔清理干凈。,為了提高吹屑效率，噴氣小孔要有合理的噴射角度，并均勻布置。,