数控技术 第五章 数控机床的结构与传动.ppt

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1、第五章数控机床的典型部件5.1概述5.2数控机床的主轴系统5.3数控机床的进给系统5.4床身与立柱5.5机床导轨5.6自动换刀装置5.7自动排屑装置15.1概述5.1.1对数控机床机械机构的要求1.机床的性能要求（1）机床的工艺范围●机床可完成加工工序种类；●加工零件类型；●材料和尺寸范围，毛坯种类。（2）加工精度●尺寸、形状和位置精度。●机床精度：几何精度、运动精度和定位精度。（3）注意低速运动的平稳性。●导轨的材料和结构●进给系统的刚性和动态特性2.满足机床刚度和抗振性的要求●具有抵抗外载荷的能力；●抵抗

2、受迫和自激振动的能力；●改善机床机构。3.减少热变形要求●减少发热●控制温升●改善机床机构4.机床可靠性要求5.人机要求●数控车床的结构●加工中心的结构数控车床加工中心5.2数控机床的主轴系统5.2.1对数控机床主轴系统的要求数控机床主轴系统是数控机床的主运动传动系统。数控机床主轴运动是机床成型运动之一。它的精度决定了零件的加工精度。数控机床是具有高效率的机床，因此它的主轴系统必须满足如下要求：（1）具有更大的调速范围并实现无级调速。数控机床为了保证加工时能选用合理的切削用量，从而获得更高的生产率、加工精

3、度和表面质量，必须要求能在较大的调速范围内实现无级调速。一般要求主轴具备1∶（100～1000）的恒转矩调速范围和1∶10的恒功率调速范围。(2)具有较高的精度与刚度，传递平稳，噪声低。数控机床加工精度的提高，与主轴系统具有较高的精度密切相关。为此，要提高传动件的制造精度与刚度，就要对齿轮齿面高频感应加热淬火，以增加耐磨性；最后一级采用斜齿轮传动，使传动平稳；采用精度高的轴承及合理的支撑跨距等，以提高主轴组件的刚性。（3）良好的抗振性和热稳定性。数控机床加工时，可能由于断续切削、加工余量不均匀、运动部件不平衡

4、以及切削过程中的自振等原因引起的冲击力的干扰，会使主轴产生振动，从而影响加工精度和表面粗糙度，严重时甚至可能破坏刀具和主轴系统中的零件，使其无法工作。主轴系统发热使其中的零部件产生热变形，降低传动效率，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，主轴组件要有较高的固有频率，实现动平衡，保持合适的配合间隙并进行循环润滑等。（4）在车削中心上，要求主轴具有C轴控制功能。在车削中心上，为了使之具有螺纹车削功能，要求主轴与进给驱动实行同步控制，即主轴具有旋转进给轴(C轴)的控制功能。（5）在加工中心上

5、，要求主轴具有高精度的准停功能。在加工中心上自动换刀时，主轴须停止在一个固定不变的方位上，以保证换刀位置的准确以及某些加工工艺的需要，即要求主轴具有高精度的准停功能。(6)具有恒线速度切削控制功能。利用车床和磨床进行工件端面加工时，为了保证端面加工时粗糙度的一致性，要求刀具切削的线速度为恒定值，随着刀具的径向进给，切削直径的逐渐减小，应不断提高主轴转速，并维持线速度为常数。此外，为了获得更高的运动精度，要求主运动传动链尽可能短，同时，由于数控机床特别是加工中心通常配备有多把刀具，要求能够实现主轴上刀具的快速及

6、自动更换。5.2.2数控机床主轴的传动方式数控机床主运动调速范围很宽，其主轴的传动方式主要有以下几种。图5－1数控机床主传动的四种配置方式(a)齿轮变速；(b)带传动；(c)两个电机分别驱动；(d)调速电机直接驱动1．带有变速齿轮的主轴传动如图5－1（a）所示，这是大中型数控机床较常采用的配置方式，通过少数几对齿轮传动，扩大变速范围，确保低速时有较大的扭矩，以满足主轴输出扭矩特性的要求。滑移齿轮的移位大多采用液压拨叉或直接由液压缸驱动齿轮来实现。2．通过带传动的主轴传动如图5－1（b）所示，这种传动

7、主要用在转速较高、变速范围不大的小型数控机床上。电机本身的调整就能够满足要求，不用齿轮变速，可以避免由齿轮传动所引起的振动和噪声。它适用于高速低转矩特性的主轴，常用的有多楔带和同步齿形带。多楔带数控机床上应用的多楔带又称为复合三角带，其横向断面呈多个楔形，楔角为40°。多楔带综合了V带和平带的优点，运转时振动小、发热少、运转平稳、重量小，因此可在40m／s的线速度下使用。多楔带与带轮的接触好、负载分布均匀，即使瞬时超载，也不会产生打滑，而传递功率比V带大20%～30%，因此能够满足主传动高速、大转矩和不打滑

8、的要求。多楔带在安装时需要较大的张紧力，使得主轴和电机承受较大的径向负载，这是多楔带的一大缺点。同步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方式。同步齿形带的带型有梯形齿和圆弧齿。通过带轮与轮齿相嵌合，进行无滑动的啮合传动。带内采用了加载后无弹性伸长的材料做强力层，以保持带的节距不变，可使主、从动带轮进行无相对滑动的同步传动。与一般带传动相比，同步齿形带传动具有如下优点：(1)传