數(shù)控機床結(jié)構(gòu)與維修

1、授課人：李恪方授課人：李恪方o 模塊一模塊一 數(shù)控機床的工作原理及結(jié)構(gòu)數(shù)控機床的工作原理及結(jié)構(gòu)o 模塊二模塊二 安裝調(diào)試與檢測數(shù)控機床安裝調(diào)試與檢測數(shù)控機床o 模塊三模塊三 調(diào)試與維修數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試與維修數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)o 模塊四模塊四 維修數(shù)控機床維修數(shù)控機床模塊一模塊一 數(shù)控機床的工作原理及結(jié)構(gòu)數(shù)控機床的工作原理及結(jié)構(gòu) 【學(xué)習(xí)目標(biāo)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】o 熟悉數(shù)控機床的組成和特點熟悉數(shù)控機床的組成和特點o 熟悉數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點熟悉數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點o 熟悉數(shù)控銑床和加工中心的結(jié)構(gòu)特點熟悉數(shù)控銑床和加工中心的結(jié)構(gòu)特點o 掌握數(shù)控機床的裝拆方法掌握數(shù)控機床的裝拆方法什么是數(shù)控機床？什么是數(shù)控

2、機床？o 用計算機以數(shù)字指令方式控制的機床。用計算機以數(shù)字指令方式控制的機床。 數(shù)字化代碼數(shù)字化代碼邏輯處理與運算邏輯處理與運算發(fā)出控制發(fā)出控制指令指令機械動作機械動作自動完成加工任自動完成加工任 一、數(shù)控機床的種類一、數(shù)控機床的種類（1）按工藝用途分類）按工藝用途分類數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床、數(shù)控車床、數(shù)控此輪加工機床、數(shù)控雕刻數(shù)控車床、數(shù)控此輪加工機床、數(shù)控雕刻機等。機等。（2）按運動方式分類）按運動方式分類 a. 點位控制點位控制 （點到點的定位）（點到點的定位） b. 二維輪廓控制二維輪廓控制 （直線運動）（直線運動） c. 三維輪

3、廓控制三維輪廓控制 （坐標(biāo)聯(lián)動）（坐標(biāo)聯(lián)動）（3）按控制方式分類）按控制方式分類o 開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)o 半閉環(huán)控制系統(tǒng)半閉環(huán)控制系統(tǒng)o 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng) 三種控制方式的區(qū)別三種控制方式的區(qū)別o 開環(huán)控制系統(tǒng)：無檢測裝置開環(huán)控制系統(tǒng)：無檢測裝置 ，精度取決于，精度取決于伺服系統(tǒng)的性能。伺服系統(tǒng)的性能。o 半閉環(huán)控制系統(tǒng)：位置檢測裝置不控制最終半閉環(huán)控制系統(tǒng)：位置檢測裝置不控制最終運動部件，精度取決于機械傳動部件的精度。運動部件，精度取決于機械傳動部件的精度。o 閉環(huán)伺服系統(tǒng)：位置檢測裝置安裝在最終運閉環(huán)伺服系統(tǒng)：位置檢測裝置安裝在最終運動部件，具有很高的位置控制精度。動部件，具有

4、很高的位置控制精度。二、數(shù)控機床的組成和特點二、數(shù)控機床的組成和特點o 數(shù)控機床的組成數(shù)控機床的組成 輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、主軸和進給輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、主軸和進給伺服單元及檢測裝置、伺服系統(tǒng)和反饋裝置、伺服單元及檢測裝置、伺服系統(tǒng)和反饋裝置、輔助控制裝置、機床本體等。輔助控制裝置、機床本體等。數(shù)控機床各部分的組成和特點數(shù)控機床各部分的組成和特點o 信息輸入或輸出：數(shù)據(jù)的輸入、輸出信息輸入或輸出：數(shù)據(jù)的輸入、輸出o 數(shù)控裝置：數(shù)據(jù)編譯、運算和處理，輸出各數(shù)控裝置：數(shù)據(jù)編譯、運算和處理，輸出各種信息和指令。（核心）種信息和指令。（核心）o 伺服驅(qū)動及檢測裝置：測量執(zhí)行元件的位移伺服驅(qū)動及檢

5、測裝置：測量執(zhí)行元件的位移速度和位移量，反饋信號并補償誤差。速度和位移量，反饋信號并補償誤差。o 機床本體：機械結(jié)構(gòu)件。機床本體：機械結(jié)構(gòu)件。o 輔助控制機構(gòu)、進給傳動機構(gòu)：輔助機構(gòu)的輔助控制機構(gòu)、進給傳動機構(gòu)：輔助機構(gòu)的指令信號接收和執(zhí)行。指令信號接收和執(zhí)行。2.數(shù)控機床的特點數(shù)控機床的特點o 加工精度高加工精度高o 具有復(fù)雜形狀加工能力具有復(fù)雜形狀加工能力o 加工生產(chǎn)效率搞，具有良好的經(jīng)濟效益加工生產(chǎn)效率搞，具有良好的經(jīng)濟效益o 高柔性高柔性o 自動化程度高，減輕勞動強度自動化程度高，減輕勞動強度o 便于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化便于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化 小結(jié)小結(jié)o 數(shù)控機床的種類數(shù)控機床的種類o 數(shù)控機床

6、的組成和特點數(shù)控機床的組成和特點 拓展訓(xùn)練拓展訓(xùn)練o 高速、高精度化高速、高精度化o 高可靠性高可靠性o 數(shù)控系統(tǒng)的智能化數(shù)控系統(tǒng)的智能化o 網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化o 柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)o 計算機集成制造系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng)o 開放性數(shù)控系統(tǒng)開放性數(shù)控系統(tǒng)一、數(shù)控機床的工作原理和工作過程一、數(shù)控機床的工作原理和工作過程【數(shù)控機床的工作過程【數(shù)控機床的工作過程】o 圖樣分析，擬定工藝方案、確定工藝過程、圖樣分析，擬定工藝方案、確定工藝過程、工藝參數(shù)和道具位移數(shù)據(jù)。工藝參數(shù)和道具位移數(shù)據(jù)。o 用規(guī)定代碼和格式編程用規(guī)定代碼和格式編程o 程序輸入程序輸入o 加工加工數(shù)控機床的工作原理數(shù)控機床的工作原理

7、o 譯碼、運算、發(fā)出信號譯碼、運算、發(fā)出信號數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)o 信號放大，發(fā)出運動指令信號放大，發(fā)出運動指令伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)o 執(zhí)行運動，實現(xiàn)切削加工執(zhí)行運動，實現(xiàn)切削加工執(zhí)行元件執(zhí)行元件二、數(shù)控機床的主要技術(shù)參數(shù)二、數(shù)控機床的主要技術(shù)參數(shù)o 主要規(guī)格尺寸指標(biāo)主要規(guī)格尺寸指標(biāo)o 主軸系統(tǒng)指標(biāo)主軸系統(tǒng)指標(biāo)o 進給系統(tǒng)指標(biāo)進給系統(tǒng)指標(biāo)o 刀具系統(tǒng)指標(biāo)刀具系統(tǒng)指標(biāo)o 數(shù)控機床的精度指標(biāo)數(shù)控機床的精度指標(biāo)o 數(shù)控機床的可靠性指標(biāo)數(shù)控機床的可靠性指標(biāo)o 其他指標(biāo)其他指標(biāo) 小結(jié)小結(jié)o 數(shù)控機床的工作過程數(shù)控機床的工作過程o 數(shù)控機床的工作原理數(shù)控機床的工作原理一、數(shù)控車床的分類、組成及布局形式一、數(shù)控車床

8、的分類、組成及布局形式o 數(shù)控車床，即用計算機數(shù)字控制的車床。主數(shù)控車床，即用計算機數(shù)字控制的車床。主要用于對各種形狀不同的軸類或盤類回轉(zhuǎn)表要用于對各種形狀不同的軸類或盤類回轉(zhuǎn)表面進行車削加工。面進行車削加工。o 在數(shù)控車床上可以進行鉆中心孔、車內(nèi)外圓、在數(shù)控車床上可以進行鉆中心孔、車內(nèi)外圓、車端面、鉆孔、鏜孔、鉸孔、切槽、車螺紋、車端面、鉆孔、鏜孔、鉸孔、切槽、車螺紋、滾花、車錐面、車成形面、攻螺紋以及高精滾花、車錐面、車成形面、攻螺紋以及高精度的曲面及端面螺紋等的加工。度的曲面及端面螺紋等的加工。o 數(shù)控車床上所使用的刀具有車刀、鉆頭、絞數(shù)控車床上所使用的刀具有車刀、鉆頭、絞刀、鏜刀、螺紋

9、刀具等孔加工刀具。刀、鏜刀、螺紋刀具等孔加工刀具。1 1數(shù)控車床的分類數(shù)控車床的分類 o （1）按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類。）按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類。 經(jīng)濟型數(shù)控車床經(jīng)濟型數(shù)控車床 經(jīng)濟型數(shù)控車床采用經(jīng)濟型數(shù)控車床采用開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，無刀尖圓弧半徑自動結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，無刀尖圓弧半徑自動補償和恒線速切削等功能，如圖補償和恒線速切削等功能，如圖1.7所示。所示。 全功能型數(shù)控車床全功能型數(shù)控車床o 全功能型數(shù)控車床，采用全功能型數(shù)控車床，采用閉環(huán)或半閉環(huán)控制閉環(huán)或半閉環(huán)控制系統(tǒng)系統(tǒng)，可以進行多個坐標(biāo)軸的控制，具有高，可以進行多個坐標(biāo)軸的控制，具有高剛度、高精度和高效率等特

10、點，如圖剛度、高精度和高效率等特點，如圖1.8所所示。示。 車削中心車削中心o 車削中心的主體是全功能型數(shù)控車床，并配車削中心的主體是全功能型數(shù)控車床，并配置刀庫、換刀裝置、分度裝置、銑削動力頭、置刀庫、換刀裝置、分度裝置、銑削動力頭、機械手等，可實現(xiàn)多工序的車、銑復(fù)合加工。機械手等，可實現(xiàn)多工序的車、銑復(fù)合加工。o 在工件一次裝夾后，它可完成對回轉(zhuǎn)體類零在工件一次裝夾后，它可完成對回轉(zhuǎn)體類零件的車、銑、鉆、鉸、攻螺紋等多種加工工件的車、銑、鉆、鉸、攻螺紋等多種加工工序，其功能全面，加工質(zhì)量和速度都很高，序，其功能全面，加工質(zhì)量和速度都很高，但價格也較貴，如圖但價格也較貴，如圖1.9所示。所示

11、。 FMC車床車床o FMC(Flexible Manufacturing Cell）車床實際上是一個由數(shù)控車床、機器人等構(gòu)車床實際上是一個由數(shù)控車床、機器人等構(gòu)成的成的柔性加工單元柔性加工單元。o 它能實現(xiàn)工件搬運、裝卸的自動化和加工調(diào)它能實現(xiàn)工件搬運、裝卸的自動化和加工調(diào)整準(zhǔn)備的自動化，如圖整準(zhǔn)備的自動化，如圖1.10所示。所示。（2 2）按主軸的配置形式分類。）按主軸的配置形式分類。o 臥式數(shù)控車床。臥式數(shù)控車床。 即主軸軸線處于水平位置即主軸軸線處于水平位置的數(shù)控車床，如圖的數(shù)控車床，如圖1.7和圖和圖1.8所示。所示。o 立式數(shù)控車床。立式數(shù)控車床。 即主軸軸線處于垂直位置即主軸軸線

12、處于垂直位置的數(shù)控車床，如圖的數(shù)控車床，如圖1.11所示。所示。o 此外，還有雙軸臥式數(shù)控車床或雙軸立式數(shù)此外，還有雙軸臥式數(shù)控車床或雙軸立式數(shù)控車床，如圖控車床，如圖1.12所示。所示。 圖圖1.11 立式數(shù)控車床立式數(shù)控車床 圖圖1.12 雙主軸車床雙主軸車床（3）按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分類）按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分類o 兩軸控制的數(shù)控車床。兩軸控制的數(shù)控車床。 機床上只有一個回轉(zhuǎn)刀架，可實現(xiàn)兩坐標(biāo)機床上只有一個回轉(zhuǎn)刀架，可實現(xiàn)兩坐標(biāo)軸控制。軸控制。o 四軸控制的數(shù)控車床四軸控制的數(shù)控車床。 機床上有兩個獨立的回轉(zhuǎn)刀架，可實現(xiàn)四機床上有兩個獨立的回轉(zhuǎn)刀架，可實現(xiàn)四軸控制。軸控制。（4）其他分類

13、方法）其他分類方法o 按按加工零件的基本類型加工零件的基本類型分為卡盤式數(shù)控車床、分為卡盤式數(shù)控車床、頂尖式數(shù)控車床；按頂尖式數(shù)控車床；按數(shù)控系統(tǒng)的不同控制方數(shù)控系統(tǒng)的不同控制方式式分為直線控制數(shù)控車床、輪廓控制數(shù)控車分為直線控制數(shù)控車床、輪廓控制數(shù)控車床等；按床等；按性能性能可分為多主軸車床、雙主軸車可分為多主軸車床、雙主軸車床、縱切式車床、刀塔式車床、排刀式車床床、縱切式車床、刀塔式車床、排刀式車床等。等。2 2數(shù)控車床的組成數(shù)控車床的組成o （1）主機）主機 主機是數(shù)控車床的機械部件，主要包括床主機是數(shù)控車床的機械部件，主要包括床身、主軸箱、刀架、尾座、進給傳動機構(gòu)等。身、主軸箱、刀架、

14、尾座、進給傳動機構(gòu)等。o （2）數(shù)控系統(tǒng)）數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控車床的控制核心，其主體數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控車床的控制核心，其主體是一臺計算機（包括是一臺計算機（包括CPU、存儲器、存儲器、CRT等）。等）。o （3）伺服驅(qū)動系統(tǒng)）伺服驅(qū)動系統(tǒng) 伺服驅(qū)動系統(tǒng)是數(shù)控車床切削工作的動力伺服驅(qū)動系統(tǒng)是數(shù)控車床切削工作的動力部分，主要實現(xiàn)主運動和進給運動，由伺服驅(qū)部分，主要實現(xiàn)主運動和進給運動，由伺服驅(qū)動電路和伺服驅(qū)動裝置兩大部分組成。驅(qū)動裝動電路和伺服驅(qū)動裝置兩大部分組成。驅(qū)動裝置主要有主軸電動機、進給系統(tǒng)的步進電動機置主要有主軸電動機、進給系統(tǒng)的步進電動機或交、直流伺服電動機等?；蚪弧⒅绷魉欧妱訖C等。

15、o （4）輔助裝置。）輔助裝置。 輔助裝置是數(shù)控車床中一些為加工服務(wù)的輔助裝置是數(shù)控車床中一些為加工服務(wù)的配套部分，如液壓、氣動裝置，冷卻、照明、配套部分，如液壓、氣動裝置，冷卻、照明、潤滑、防護、排屑裝置等。潤滑、防護、排屑裝置等。總體看總體看o 數(shù)控車床其結(jié)構(gòu)由床身、主軸箱、刀架、進給數(shù)控車床其結(jié)構(gòu)由床身、主軸箱、刀架、進給傳動系統(tǒng)、液壓、冷卻、潤滑系統(tǒng)等部分組成。傳動系統(tǒng)、液壓、冷卻、潤滑系統(tǒng)等部分組成。數(shù)控車床采用伺服電動機（步進電動機）經(jīng)滾數(shù)控車床采用伺服電動機（步進電動機）經(jīng)滾珠絲杠傳到滑板和刀架，以連續(xù)控制刀具實現(xiàn)珠絲杠傳到滑板和刀架，以連續(xù)控制刀具實現(xiàn)縱向（縱向（Z向）和橫向（

16、向）和橫向（X向）進給運動。數(shù)控車向）進給運動。數(shù)控車床主軸安裝有脈沖編碼器，主軸的運動通過同床主軸安裝有脈沖編碼器，主軸的運動通過同步齒形帶步齒形帶1:1的傳到脈沖編碼器。的傳到脈沖編碼器。 3 3數(shù)控車床的布局形式數(shù)控車床的布局形式o （1）床身和導(dǎo)軌的布局）床身和導(dǎo)軌的布局。 數(shù)控車床的床身導(dǎo)軌與水平面的相對位置有多種數(shù)控車床的床身導(dǎo)軌與水平面的相對位置有多種形式，如圖形式，如圖1.13所示，它有所示，它有4種布局形式：圖種布局形式：圖1.13（a）所示為水平床身，圖）所示為水平床身，圖1.13（b）所示為斜床身，）所示為斜床身，圖圖1.13（c）所示為平床身斜滑板，圖）所示為平床身斜滑

17、板，圖1.13（d）所）所示為立床身。示為立床身。圖圖1.13 數(shù)控車床布局?jǐn)?shù)控車床布局o 水平床身水平床身 配置水平滑板，其工藝性能好，便于導(dǎo)軌面的加工。配置水平滑板，其工藝性能好，便于導(dǎo)軌面的加工。 o 斜床身斜床身 配置斜滑板，這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌傾斜角度多采用配置斜滑板，這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌傾斜角度多采用30、45、60、75和和90。傾斜角度小，排屑不便；。傾斜角度小，排屑不便；傾斜角度大，導(dǎo)軌的導(dǎo)向性及受力情況差。傾斜角度大，導(dǎo)軌的導(dǎo)向性及受力情況差。 o 平床身斜滑板平床身斜滑板 配置傾斜放置的滑板，通常配置有傾斜式的導(dǎo)軌防護配置傾斜放置的滑板，通常配置有傾斜式的導(dǎo)軌防護罩，一方面具有水平床

18、身工藝性好的特點，另一方面機罩，一方面具有水平床身工藝性好的特點，另一方面機床寬度方向的尺寸較水平配置滑板的要小，且排屑方便。床寬度方向的尺寸較水平配置滑板的要小，且排屑方便。一般被中小型數(shù)控車床所普遍采用。一般被中小型數(shù)控車床所普遍采用。o 立床身立床身 配置配置90的滑板，即導(dǎo)軌傾斜角度為的滑板，即導(dǎo)軌傾斜角度為90的滑板結(jié)的滑板結(jié)構(gòu)稱為立床身。構(gòu)稱為立床身。o （2）刀架的布局）刀架的布局 刀架作為數(shù)控車床的重要部件，安裝各種切削加工刀架作為數(shù)控車床的重要部件，安裝各種切削加工工具，其結(jié)構(gòu)和布局形式對機床整體布局及工作性能影工具，其結(jié)構(gòu)和布局形式對機床整體布局及工作性能影響很大。圖響很大

19、。圖1.14 轉(zhuǎn)塔式刀架。轉(zhuǎn)塔式刀架。u 數(shù)控車床的刀架分為數(shù)控車床的刀架分為轉(zhuǎn)塔式轉(zhuǎn)塔式和和排刀式排刀式刀架兩大類。刀架兩大類。u 轉(zhuǎn)塔式刀架是普遍采用的刀架形式，它通過轉(zhuǎn)塔頭的旋轉(zhuǎn)塔式刀架是普遍采用的刀架形式，它通過轉(zhuǎn)塔頭的旋轉(zhuǎn)、分度、定位來實現(xiàn)機床的自動換刀工作。轉(zhuǎn)、分度、定位來實現(xiàn)機床的自動換刀工作。 兩種形式，一種主要用于加工盤類零件，其回轉(zhuǎn)軸兩種形式，一種主要用于加工盤類零件，其回轉(zhuǎn)軸線垂直于主軸；另一種主要用于加工軸類零件，其回轉(zhuǎn)線垂直于主軸；另一種主要用于加工軸類零件，其回轉(zhuǎn)軸與主軸平行。兩坐標(biāo)連續(xù)控制的數(shù)控車床，一般采用軸與主軸平行。兩坐標(biāo)連續(xù)控制的數(shù)控車床，一般采用612工

20、位轉(zhuǎn)塔式刀架，如圖工位轉(zhuǎn)塔式刀架，如圖1.14所示。所示。u 排刀式刀架主要用于小型數(shù)控車床，適用于短軸或套類排刀式刀架主要用于小型數(shù)控車床，適用于短軸或套類零件加工，如圖零件加工，如圖1.15所示。所示。圖圖1.14 轉(zhuǎn)塔式刀架圖轉(zhuǎn)塔式刀架圖圖圖1.15 排刀式刀架排刀式刀架o 四坐標(biāo)軸控制的數(shù)控車床，床身上安裝有兩四坐標(biāo)軸控制的數(shù)控車床，床身上安裝有兩個獨立的滑板和回轉(zhuǎn)刀架，稱為雙刀架四坐個獨立的滑板和回轉(zhuǎn)刀架，稱為雙刀架四坐標(biāo)數(shù)控車床。其上每個刀架的切削進給量是標(biāo)數(shù)控車床。其上每個刀架的切削進給量是分別控制的，因此，兩刀架可以同時切削同分別控制的，因此，兩刀架可以同時切削同一工件的不同部

21、位，既擴大了加工范圍，又一工件的不同部位，既擴大了加工范圍，又提高了加工效率，適合于加工曲軸、飛機零提高了加工效率，適合于加工曲軸、飛機零件等形狀復(fù)雜、批量較大的零件。件等形狀復(fù)雜、批量較大的零件。二、數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)二、數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)（一）數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)（一）數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)o 具備性能：具備性能：主傳動系統(tǒng)應(yīng)具有主傳動系統(tǒng)應(yīng)具有較大的調(diào)速范圍較大的調(diào)速范圍，較高較高的精度與剛度的精度與剛度，并盡可能，并盡可能降低噪聲與熱變形降低噪聲與熱變形，從而獲，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。o 組成：組成：數(shù)控車床的主運動是主軸帶動工件的旋轉(zhuǎn)運動

22、，數(shù)控車床的主運動是主軸帶動工件的旋轉(zhuǎn)運動，是通過主軸電動機拖動的。數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)包是通過主軸電動機拖動的。數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)包括主軸電動機、傳動系統(tǒng)、主軸組件等。括主軸電動機、傳動系統(tǒng)、主軸組件等。 1 1數(shù)控車床對主傳動系統(tǒng)的要求數(shù)控車床對主傳動系統(tǒng)的要求o （1）調(diào)速范圍寬、并實現(xiàn)無級調(diào)速。）調(diào)速范圍寬、并實現(xiàn)無級調(diào)速。o （2）高精度與剛度、低噪聲。）高精度與剛度、低噪聲。o （3）動態(tài)響應(yīng)性好。）動態(tài)響應(yīng)性好。o （4）功率大。）功率大。o （5）旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)動功能。）旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)動功能。o （6）恒線速度切削功能。）恒線速度切削功能。2 2數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的特點數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)

23、的特點o （1）較高的主軸轉(zhuǎn)速和較寬的調(diào)速范圍并）較高的主軸轉(zhuǎn)速和較寬的調(diào)速范圍并實現(xiàn)無級調(diào)速。實現(xiàn)無級調(diào)速。o （2）較高的精度和較大的剛度。）較高的精度和較大的剛度。o （3）良好的抗振性和熱穩(wěn)定性。）良好的抗振性和熱穩(wěn)定性。3 3數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)類型數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)類型（1 1）經(jīng)過一級變速的主傳動。）經(jīng)過一級變速的主傳動。圖圖1.161.16（a a）所示）所示o 原理：原理：一級變速目前多用一級變速目前多用V V帶或同步帶帶或同步帶來完成，來完成， 電動機與主軸通過同步齒帶傳動，不用齒輪傳電動機與主軸通過同步齒帶傳動，不用齒輪傳動，可以避免齒輪傳動引起的振動和噪聲。動，可以避免齒

24、輪傳動引起的振動和噪聲。o 適用范圍：適用范圍：適用于高速、低轉(zhuǎn)矩特性要求的主適用于高速、低轉(zhuǎn)矩特性要求的主軸。軸。 如圖如圖1.161.16（b b）所示）所示o 原理：原理：通過少數(shù)幾對齒輪降速，使之成為分通過少數(shù)幾對齒輪降速，使之成為分段無級變速，增大輸出轉(zhuǎn)矩，以滿足主軸低段無級變速，增大輸出轉(zhuǎn)矩，以滿足主軸低速時對輸出轉(zhuǎn)矩特性的要求。滑移齒輪的移速時對輸出轉(zhuǎn)矩特性的要求。滑移齒輪的移動大都采用液壓缸加撥叉，或直接由液壓缸動大都采用液壓缸加撥叉，或直接由液壓缸帶動齒輪來實現(xiàn)，帶有變速齒輪的主傳動一帶動齒輪來實現(xiàn)，帶有變速齒輪的主傳動一般在大、中型數(shù)控車床中應(yīng)用較多。般在大、中型數(shù)控車床中

25、應(yīng)用較多。o 適用范圍：適用范圍：大、中型數(shù)控車床大、中型數(shù)控車床（2）帶有變速齒輪的主傳動。）帶有變速齒輪的主傳動。 如圖如圖1.161.16（b b）所示）所示o 原理：原理：通過少數(shù)幾對齒輪降速，使之成為分通過少數(shù)幾對齒輪降速，使之成為分段無級變速，增大輸出轉(zhuǎn)矩，以滿足主軸低段無級變速，增大輸出轉(zhuǎn)矩，以滿足主軸低速時對輸出轉(zhuǎn)矩特性的要求?；讫X輪的移速時對輸出轉(zhuǎn)矩特性的要求。滑移齒輪的移動大都采用液壓缸加撥叉，或直接由液壓缸動大都采用液壓缸加撥叉，或直接由液壓缸帶動齒輪來實現(xiàn)，帶有變速齒輪的主傳動一帶動齒輪來實現(xiàn)，帶有變速齒輪的主傳動一般在大、中型數(shù)控車床中應(yīng)用較多。般在大、中型數(shù)控車床

26、中應(yīng)用較多。o 適用范圍：適用范圍：大、中型數(shù)控車床大、中型數(shù)控車床（2）帶有變速齒輪的主傳動。）帶有變速齒輪的主傳動。 如圖如圖1.161.16（b b）所示）所示o 原理：原理：通過少數(shù)幾對齒輪降速，使之成為分通過少數(shù)幾對齒輪降速，使之成為分段無級變速，增大輸出轉(zhuǎn)矩，以滿足主軸低段無級變速，增大輸出轉(zhuǎn)矩，以滿足主軸低速時對輸出轉(zhuǎn)矩特性的要求。滑移齒輪的移速時對輸出轉(zhuǎn)矩特性的要求?；讫X輪的移動大都采用液壓缸加撥叉，或直接由液壓缸動大都采用液壓缸加撥叉，或直接由液壓缸帶動齒輪來實現(xiàn)，帶有變速齒輪的主傳動一帶動齒輪來實現(xiàn)，帶有變速齒輪的主傳動一般在大、中型數(shù)控車床中應(yīng)用較多。般在大、中型數(shù)控車

27、床中應(yīng)用較多。o 適用范圍：適用范圍：大、中型數(shù)控車床大、中型數(shù)控車床（2）帶有變速齒輪的主傳動。）帶有變速齒輪的主傳動。（3）電動機與主軸直聯(lián)的主傳動）電動機與主軸直聯(lián)的主傳動 如圖如圖1.16（c）所示）所示o 原理：原理：電動機與主軸直聯(lián)傳動。電動機與主軸直聯(lián)傳動。o 適用范圍：適用范圍：不常用。不常用。這種傳動方式的優(yōu)點是這種傳動方式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，但主軸轉(zhuǎn)速的變化及轉(zhuǎn)矩的輸出結(jié)構(gòu)緊湊，但主軸轉(zhuǎn)速的變化及轉(zhuǎn)矩的輸出和電動機的輸出特性不一致，因而使用上受和電動機的輸出特性不一致，因而使用上受到一定限制。到一定限制。（4）電主軸）電主軸 如圖如圖1.17所示所示o 原理：原理：數(shù)控車床電

28、主軸就是主軸箱和電動機數(shù)控車床電主軸就是主軸箱和電動機融為一體，電動機轉(zhuǎn)子就是主軸。融為一體，電動機轉(zhuǎn)子就是主軸。o 適用范圍：適用范圍：作為現(xiàn)代機電一體化的功能部件，作為現(xiàn)代機電一體化的功能部件，安裝在高速數(shù)控車床上安裝在高速數(shù)控車床上o 特點：特點：制造維護困難；承載??；發(fā)熱大，主制造維護困難；承載??；發(fā)熱大，主軸容易變形。軸容易變形。圖圖1.17 電主軸結(jié)構(gòu)原理圖電主軸結(jié)構(gòu)原理圖4 4主傳動的機械結(jié)構(gòu)主傳動的機械結(jié)構(gòu)o 主傳動的機械結(jié)構(gòu)主要是主軸部件，主軸部主傳動的機械結(jié)構(gòu)主要是主軸部件，主軸部件作為數(shù)控機床的一個關(guān)鍵部件，它包括主件作為數(shù)控機床的一個關(guān)鍵部件，它包括主軸、主軸的支承、安

29、裝在主軸上的傳動件和軸、主軸的支承、安裝在主軸上的傳動件和密封件等密封件等。 （1）主軸端部的結(jié)構(gòu)形狀）主軸端部的結(jié)構(gòu)形狀o 要求：要求：主軸端部用于安裝夾持工件的夾具。在設(shè)主軸端部用于安裝夾持工件的夾具。在設(shè)計要求上，應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、安裝可靠、連接計要求上，應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、安裝可靠、連接牢固、裝卸方便，并能傳遞足夠的轉(zhuǎn)矩。牢固、裝卸方便，并能傳遞足夠的轉(zhuǎn)矩。o 主軸端部已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，如圖主軸端部已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，如圖1.18所示為數(shù)控車所示為數(shù)控車床上通用的結(jié)構(gòu)形式。床上通用的結(jié)構(gòu)形式。o 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：卡盤靠前端的短圓錐面和凸緣端面定位，卡盤靠前端的短圓錐面和凸緣端面定位，用撥銷傳遞轉(zhuǎn)矩，卡盤裝

30、于主軸端部時，螺栓從用撥銷傳遞轉(zhuǎn)矩，卡盤裝于主軸端部時，螺栓從凸緣上的孔中穿過，轉(zhuǎn)動快卸卡板將數(shù)個螺栓同凸緣上的孔中穿過，轉(zhuǎn)動快卸卡板將數(shù)個螺栓同時卡住，再擰緊螺母將卡盤固牢在主軸端部。主時卡住，再擰緊螺母將卡盤固牢在主軸端部。主軸為空心，前端有莫氏錐度孔，用以安裝頂尖或軸為空心，前端有莫氏錐度孔，用以安裝頂尖或心軸。心軸。圖圖1.18 主軸部件的通用結(jié)構(gòu)形式主軸部件的通用結(jié)構(gòu)形式 （2）主軸部件的支承）主軸部件的支承o 目前數(shù)控車床的主軸軸承配置有目前數(shù)控車床的主軸軸承配置有3種形式，種形式，如圖如圖1.19所示。所示。o a如圖如圖1.19（a）所示，前支承采用雙列）所示，前支承采用雙列圓

31、柱滾子軸承和圓柱滾子軸承和60角接觸雙列向心推力角接觸雙列向心推力球軸承，后支承采用成對向心推力球軸承。球軸承，后支承采用成對向心推力球軸承。此種結(jié)構(gòu)普遍應(yīng)用于各種數(shù)控車床，其綜合此種結(jié)構(gòu)普遍應(yīng)用于各種數(shù)控車床，其綜合剛度高，可以滿足強力切削的要求剛度高，可以滿足強力切削的要求。o b如圖如圖1.19（b）所示，前支承采用雙列）所示，前支承采用雙列（或三列）高精度角接觸球軸承，后支承采用（或三列）高精度角接觸球軸承，后支承采用單列（或雙列）角接觸球軸承。這種配置具有單列（或雙列）角接觸球軸承。這種配置具有良好的高速性能，但它的承載能力較小，適用良好的高速性能，但它的承載能力較小，適用于高速輕載

32、和精密的車床主軸部件。于高速輕載和精密的車床主軸部件。o c如圖如圖1.19（c）所示，前支承為雙列圓錐滾）所示，前支承為雙列圓錐滾子軸承，后支承為單列圓錐滾子軸承，其徑向子軸承，后支承為單列圓錐滾子軸承，其徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，安裝與調(diào)整性和軸向剛度高，能承受重載荷，安裝與調(diào)整性能好。但限制了主軸的轉(zhuǎn)速和精度的提高，適能好。但限制了主軸的轉(zhuǎn)速和精度的提高，適用于中等精度，低速與重載荷的數(shù)控車床主軸。用于中等精度，低速與重載荷的數(shù)控車床主軸。圖圖1.19 主軸支承方式主軸支承方式 前支承采用雙列（或三列）高精度角接觸球軸承，后支承采用單列（或雙列）角接觸球軸承 o 裝配主軸軸承裝配主

33、軸軸承。采用選配定向法進行裝配可。采用選配定向法進行裝配可提高主軸部件的精度，并且盡可能使主軸支承孔提高主軸部件的精度，并且盡可能使主軸支承孔與主軸軸頸的偏心量和軸承內(nèi)圈與滾道的偏心量與主軸軸頸的偏心量和軸承內(nèi)圈與滾道的偏心量接近，并使其方向相反。在維修機床拆裝主軸軸接近，并使其方向相反。在維修機床拆裝主軸軸承時，因原生產(chǎn)廠家已調(diào)整好軸承的偏心位置，承時，因原生產(chǎn)廠家已調(diào)整好軸承的偏心位置，所以要在拆卸前做好軸向位置記號。所以要在拆卸前做好軸向位置記號。o 主軸滾動軸承的預(yù)緊主軸滾動軸承的預(yù)緊。所謂軸承的預(yù)緊，是。所謂軸承的預(yù)緊，是使軸承滾道預(yù)先承受一定的載荷，消除間隙并使使軸承滾道預(yù)先承受一

34、定的載荷，消除間隙并使得滾動體與滾道之間發(fā)生一定的變形，增大接觸得滾動體與滾道之間發(fā)生一定的變形，增大接觸面積，軸承受力時變形減小，抵抗變形的能力增面積，軸承受力時變形減小，抵抗變形的能力增大。大。o 將滾動軸承進行適當(dāng)預(yù)緊，使?jié)L動體與內(nèi)外圈滾道在接將滾動軸承進行適當(dāng)預(yù)緊，使?jié)L動體與內(nèi)外圈滾道在接觸處產(chǎn)生預(yù)變形，使受載后承載的滾動體數(shù)量增多，受觸處產(chǎn)生預(yù)變形，使受載后承載的滾動體數(shù)量增多，受力趨向均勻，從而提高承載能力及剛度和抗振性，有利力趨向均勻，從而提高承載能力及剛度和抗振性，有利于減少主軸回轉(zhuǎn)軸線的漂移，提高主軸部件的回轉(zhuǎn)精度。于減少主軸回轉(zhuǎn)軸線的漂移，提高主軸部件的回轉(zhuǎn)精度。若過盈量太

35、大，軸承磨損加劇，承載能力將顯著下降，若過盈量太大，軸承磨損加劇，承載能力將顯著下降，主軸組件必須具備軸承間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)。主軸組件必須具備軸承間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)。o 機床主軸部件在裝配時對軸承進行預(yù)緊，使用一段時間機床主軸部件在裝配時對軸承進行預(yù)緊，使用一段時間以后，間隙或過盈有了變化，還得重新調(diào)整，所以要求以后，間隙或過盈有了變化，還得重新調(diào)整，所以要求預(yù)緊結(jié)構(gòu)應(yīng)便于調(diào)整。滾動軸承間隙的調(diào)整或預(yù)緊，通預(yù)緊結(jié)構(gòu)應(yīng)便于調(diào)整。滾動軸承間隙的調(diào)整或預(yù)緊，通常是使軸承內(nèi)、外圈相對軸向移動來實現(xiàn)，常用的方法常是使軸承內(nèi)、外圈相對軸向移動來實現(xiàn)，常用的方法有以下幾種。有以下幾種。o a軸承內(nèi)圈移動。如圖軸承內(nèi)

36、圈移動。如圖1.20所示，這種方法適用于所示，這種方法適用于錐孔雙列圓柱滾子軸承。用螺母通過套筒推動內(nèi)圈在錐孔雙列圓柱滾子軸承。用螺母通過套筒推動內(nèi)圈在錐形軸頸上做軸向移動，使內(nèi)圈變形漲大，在滾道上錐形軸頸上做軸向移動，使內(nèi)圈變形漲大，在滾道上產(chǎn)生過盈，從而達到預(yù)緊的目的。如圖產(chǎn)生過盈，從而達到預(yù)緊的目的。如圖1.14（a）所）所示，結(jié)構(gòu)簡單，但預(yù)緊量不易控制，常用于輕載機床示，結(jié)構(gòu)簡單，但預(yù)緊量不易控制，常用于輕載機床主軸部件。如圖主軸部件。如圖1.20（b）所示，用右端螺母限制內(nèi)）所示，用右端螺母限制內(nèi)圈的移動量，易于控制預(yù)緊量。如圖圈的移動量，易于控制預(yù)緊量。如圖1.20（c）所示，）所

37、示，在主軸凸緣上均勻分布數(shù)個螺釘以調(diào)整內(nèi)圈的移動量，在主軸凸緣上均勻分布數(shù)個螺釘以調(diào)整內(nèi)圈的移動量，調(diào)整方便，但是用幾個螺釘調(diào)整，易使墊圈歪斜。調(diào)整方便，但是用幾個螺釘調(diào)整，易使墊圈歪斜。圖圖1.20 滾動軸承的預(yù)緊滾動軸承的預(yù)緊o 如圖如圖1.20（d）所示，將緊靠軸承右端的墊圈）所示，將緊靠軸承右端的墊圈做成兩個半環(huán)，可以徑向取出，修磨其厚度可做成兩個半環(huán)，可以徑向取出，修磨其厚度可控制預(yù)緊量的大小，調(diào)整精度較高。調(diào)整螺母控制預(yù)緊量的大小，調(diào)整精度較高。調(diào)整螺母一般采用細(xì)牙螺紋，便于微量調(diào)整，而且在調(diào)一般采用細(xì)牙螺紋，便于微量調(diào)整，而且在調(diào)好后要能鎖緊防松。好后要能鎖緊防松。o b修磨座圈

38、或隔套。如圖修磨座圈或隔套。如圖1.21（a）所示為）所示為軸承外圍寬邊相對（背對背）安裝，這時修磨軸承外圍寬邊相對（背對背）安裝，這時修磨軸承內(nèi)圈的內(nèi)側(cè)；圖軸承內(nèi)圈的內(nèi)側(cè)；圖1.21（b）所示為外圍窄）所示為外圍窄邊相對（面對面）安裝，這時修磨軸承外圈的邊相對（面對面）安裝，這時修磨軸承外圈的窄邊。在安裝時按圖示的相對關(guān)系裝配，并用窄邊。在安裝時按圖示的相對關(guān)系裝配，并用螺母或法蘭蓋將兩個軸承軸向壓攏，螺母或法蘭蓋將兩個軸承軸向壓攏，圖圖1.21 修磨軸承座圈修磨軸承座圈o 使兩個修磨過的端面貼緊，這樣使兩個軸承的滾道之使兩個修磨過的端面貼緊，這樣使兩個軸承的滾道之間產(chǎn)生預(yù)緊。另一種方法是將

39、兩個厚度不同的隔套放間產(chǎn)生預(yù)緊。另一種方法是將兩個厚度不同的隔套放在兩軸承內(nèi)、外圈之間，同樣將兩個軸承軸向相對壓在兩軸承內(nèi)、外圈之間，同樣將兩個軸承軸向相對壓緊，使?jié)L道之間產(chǎn)生預(yù)緊，如圖緊，使?jié)L道之間產(chǎn)生預(yù)緊，如圖1.22（a）、（）、（b）所示。所示。o （3 3）主軸部件結(jié)構(gòu)。）主軸部件結(jié)構(gòu)。機床主軸部件的結(jié)構(gòu)根據(jù)不同的機床主軸部件的結(jié)構(gòu)根據(jù)不同的機床有較大的差別，圖機床有較大的差別，圖1.23和圖和圖1.24所示為兩種臥所示為兩種臥式車床的主軸部件結(jié)構(gòu)示意圖。在圖式車床的主軸部件結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1.23中，主軸和中，主軸和電動機間采用的是皮帶聯(lián)結(jié)的定傳動比傳動方式；圖電動機間采用的是皮帶

40、聯(lián)結(jié)的定傳動比傳動方式；圖1.24所示為采用了電主軸。所示為采用了電主軸。圖圖1.22 隔套的應(yīng)用隔套的應(yīng)用圖圖1.23 車床主軸部件圖車床主軸部件圖o 圖圖1.23所示的主軸部件的最大特點是：傳動件、所示的主軸部件的最大特點是：傳動件、軸承、擋圈等均采用先進的熱套工藝進行安裝軸承、擋圈等均采用先進的熱套工藝進行安裝和調(diào)整，因而主軸上無鍵槽和螺紋，既增強了和調(diào)整，因而主軸上無鍵槽和螺紋，既增強了主軸的剛度，又最大限度地降低了主軸的不平主軸的剛度，又最大限度地降低了主軸的不平衡量。主軸采用雙支承方式，前支承采用了成衡量。主軸采用雙支承方式，前支承采用了成組角接觸球軸承，后支承為雙列圓柱滾子軸承。

41、組角接觸球軸承，后支承為雙列圓柱滾子軸承。前端的前端的3個角接觸軸承中，前兩個軸承的大端個角接觸軸承中，前兩個軸承的大端向主軸前端，另一個軸承的大端向主軸后端，向主軸前端，另一個軸承的大端向主軸后端，前支承可以同時承受徑向和軸向力。向左的軸前支承可以同時承受徑向和軸向力。向左的軸向力由主軸前端，通過軸承向力由主軸前端，通過軸承17、軸承、軸承13、擋、擋圈圈11、軸承、軸承10的外圈傳到箱體上。的外圈傳到箱體上。o 向右的軸向力由熱調(diào)整套向右的軸向力由熱調(diào)整套8、擋圈、擋圈9、軸承、軸承10的內(nèi)圈、球、外圈、擋圈的內(nèi)圈、球、外圈、擋圈1l、軸承、軸承13和軸承和軸承17的外圈、聯(lián)接盤的外圈、聯(lián)

42、接盤14、螺釘、螺釘15傳到箱體上。傳到箱體上。o 當(dāng)軸承間隙過大時，需卸下主軸部件，通過修當(dāng)軸承間隙過大時，需卸下主軸部件，通過修磨磨2個擋圈個擋圈11和和12，調(diào)整熱調(diào)整套的軸向位置，調(diào)整熱調(diào)整套的軸向位置進行。熱調(diào)整套的內(nèi)孔與主軸外圓以一很小錐進行。熱調(diào)整套的內(nèi)孔與主軸外圓以一很小錐度配合，以便調(diào)整。后支承為雙列圓柱滾子軸度配合，以便調(diào)整。后支承為雙列圓柱滾子軸承，其調(diào)整可通過熱套工藝，調(diào)整帶輪聯(lián)接盤承，其調(diào)整可通過熱套工藝，調(diào)整帶輪聯(lián)接盤2的軸向位置和修磨擋圈的軸向位置和修磨擋圈7來實現(xiàn)。來實現(xiàn)。o 圖圖1.24所示為內(nèi)裝電主軸的主軸部件結(jié)構(gòu)。所示為內(nèi)裝電主軸的主軸部件結(jié)構(gòu)。電主軸主要

43、由空心轉(zhuǎn)子電主軸主要由空心轉(zhuǎn)子1、帶繞組的定子、帶繞組的定子2和和位置檢測器（圖中未示出）三部分組成。由于位置檢測器（圖中未示出）三部分組成。由于主軸主軸4與電動機合為一體，電動機的轉(zhuǎn)子軸就與電動機合為一體，電動機的轉(zhuǎn)子軸就是主軸本身，電動機定子與主軸箱體連接，所是主軸本身，電動機定子與主軸箱體連接，所以，主軸傳動不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且降低了噪聲以，主軸傳動不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且降低了噪聲和共振。主軸部件經(jīng)過嚴(yán)格的動平衡，故可以和共振。主軸部件經(jīng)過嚴(yán)格的動平衡，故可以在高速下運行。在高速下運行。o 為了防止主軸高速運轉(zhuǎn)時的發(fā)熱，主軸軸承、為了防止主軸高速運轉(zhuǎn)時的發(fā)熱，主軸軸承、電主軸均通入冷卻水進行強

44、制冷卻。主軸前端電主軸均通入冷卻水進行強制冷卻。主軸前端結(jié)構(gòu)與圖結(jié)構(gòu)與圖1.23相同。相同。圖圖1.24 內(nèi)裝電主軸的主軸部件結(jié)內(nèi)裝電主軸的主軸部件結(jié)構(gòu)構(gòu)（4）主軸的同步運行功能）主軸的同步運行功能o 脈沖編碼器與同步運轉(zhuǎn)的功能。數(shù)控車。數(shù)控車床的進給系統(tǒng)是直接用伺服電動機通過滾珠床的進給系統(tǒng)是直接用伺服電動機通過滾珠絲杠來驅(qū)動溜板和刀架實現(xiàn)進給運動。數(shù)控絲杠來驅(qū)動溜板和刀架實現(xiàn)進給運動。數(shù)控車床上能加工各種螺紋，這是因為安裝了與車床上能加工各種螺紋，這是因為安裝了與主軸同步運轉(zhuǎn)的脈沖編碼器，以便發(fā)出檢測主軸同步運轉(zhuǎn)的脈沖編碼器，以便發(fā)出檢測脈沖信號，使主軸電動機的旋轉(zhuǎn)與切削進給脈沖信號，使主

45、軸電動機的旋轉(zhuǎn)與切削進給同步，從而實現(xiàn)螺紋的切削。同步，從而實現(xiàn)螺紋的切削。 主軸脈沖編碼器的安裝方式與作用主軸脈沖編碼器的安裝方式與作用o a主軸脈沖編碼器的安裝方式。一種是主主軸脈沖編碼器的安裝方式。一種是主軸脈沖編碼器可通過一對齒輪或同步齒形帶軸脈沖編碼器可通過一對齒輪或同步齒形帶與主軸聯(lián)系起來，由于主軸要求與編碼器同與主軸聯(lián)系起來，由于主軸要求與編碼器同步旋轉(zhuǎn)，所以此連接必須做到無間隙。圖步旋轉(zhuǎn)，所以此連接必須做到無間隙。圖1.25所示所示MJ-50型數(shù)控車床主軸箱結(jié)構(gòu)簡型數(shù)控車床主軸箱結(jié)構(gòu)簡圖中，與主軸同軸的同步帶圖中，與主軸同軸的同步帶16，通過同步，通過同步帶帶2和同步帶輪和同步

46、帶輪3把主軸的旋轉(zhuǎn)與脈沖編碼把主軸的旋轉(zhuǎn)與脈沖編碼器器4聯(lián)系起來。另一種方法是通過中間軸上聯(lián)系起來。另一種方法是通過中間軸上的齒輪的齒輪1 1地同步傳動。地同步傳動。o b主軸脈沖編碼器的作用。在主軸與進給軸主軸脈沖編碼器的作用。在主軸與進給軸關(guān)聯(lián)控制中都要使用脈沖編碼器，它是精密數(shù)關(guān)聯(lián)控制中都要使用脈沖編碼器，它是精密數(shù)字控制與伺服控制設(shè)備中常用的角位移數(shù)字化字控制與伺服控制設(shè)備中常用的角位移數(shù)字化檢測器件，具有精度高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠檢測器件，具有精度高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠等優(yōu)點。等優(yōu)點。o 增量式編碼器一般可輸出兩個相位相差增量式編碼器一般可輸出兩個相位相差90的的A、B信號和一個零位

47、信號和一個零位C信號，如圖信號，如圖1.26所所示。其中示。其中A，B信號既可以用來計算角位移的信號既可以用來計算角位移的大小，同時利用它們相位超前大小，同時利用它們相位超前o 或滯后的相對關(guān)系還可以辨別旋轉(zhuǎn)方向，例如或滯后的相對關(guān)系還可以辨別旋轉(zhuǎn)方向，例如A信號超前信號超前B信號表示正轉(zhuǎn)的話，那么，信號表示正轉(zhuǎn)的話，那么，B信號信號超前超前A信號就表示反轉(zhuǎn)。信號就表示反轉(zhuǎn)。o 脈沖編碼器中的透光盤內(nèi)圈的一條刻線與光擋脈沖編碼器中的透光盤內(nèi)圈的一條刻線與光擋上條紋上條紋C重合時輸出的脈沖數(shù)為同步（起步，重合時輸出的脈沖數(shù)為同步（起步，又稱零位）脈沖，又稱零位）脈沖，C信號是每轉(zhuǎn)一周發(fā)出一個信號

48、是每轉(zhuǎn)一周發(fā)出一個脈沖，可以當(dāng)作一周的零位信號，為脈沖，可以當(dāng)作一周的零位信號，為A信號或信號或B信號提供了計數(shù)的基準(zhǔn)。例如，加工螺紋時信號提供了計數(shù)的基準(zhǔn)。例如，加工螺紋時可利用這個零位脈沖作為同步信號?？衫眠@個零位脈沖作為同步信號。圖圖1.25 MJ-50型數(shù)控車床主軸箱結(jié)構(gòu)簡圖型數(shù)控車床主軸箱結(jié)構(gòu)簡圖o 圖圖1.26 增量式編碼器輸出的增量式編碼器輸出的A、B信號和零位信號和零位C信號信號o 主軸轉(zhuǎn)動與進給運動聯(lián)系的同步運行。數(shù)控機主軸轉(zhuǎn)動與進給運動聯(lián)系的同步運行。數(shù)控機床主軸的轉(zhuǎn)動與進給運動之間，沒有機械方面的床主軸的轉(zhuǎn)動與進給運動之間，沒有機械方面的直接聯(lián)系。在數(shù)控車床上加工圓柱螺

49、紋時，要求直接聯(lián)系。在數(shù)控車床上加工圓柱螺紋時，要求主軸的轉(zhuǎn)速與刀具的軸向進給保持一定的協(xié)調(diào)關(guān)主軸的轉(zhuǎn)速與刀具的軸向進給保持一定的協(xié)調(diào)關(guān)系，無論該螺紋是等距螺紋還是變距螺紋都是如系，無論該螺紋是等距螺紋還是變距螺紋都是如此。為此，通常在主軸上安裝脈沖編碼器來檢測此。為此，通常在主軸上安裝脈沖編碼器來檢測主軸的轉(zhuǎn)角、相位、零位等信號。主軸的轉(zhuǎn)角、相位、零位等信號。o 在主軸旋轉(zhuǎn)過程中，與其相連的脈沖編碼器不在主軸旋轉(zhuǎn)過程中，與其相連的脈沖編碼器不斷發(fā)出脈沖（由斷發(fā)出脈沖（由A、B相檢測到的脈沖）送給數(shù)相檢測到的脈沖）送給數(shù)控裝置，控制插補速度。根據(jù)插補計算結(jié)果，控裝置，控制插補速度。根據(jù)插補計算

50、結(jié)果，控制進給坐標(biāo)軸伺服系統(tǒng)，使進給量與主軸轉(zhuǎn)控制進給坐標(biāo)軸伺服系統(tǒng)，使進給量與主軸轉(zhuǎn)速保持所需的比例關(guān)系，實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)動與進給速保持所需的比例關(guān)系，實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)動與進給運動相聯(lián)系的同步運行，從而車出所需的螺紋。運動相聯(lián)系的同步運行，從而車出所需的螺紋。o 通過改變主軸的旋轉(zhuǎn)方向可以加工出左螺紋通過改變主軸的旋轉(zhuǎn)方向可以加工出左螺紋或右螺紋，而主軸方向是通過脈沖編碼器發(fā)出或右螺紋，而主軸方向是通過脈沖編碼器發(fā)出正交的正交的A相和相和B相脈沖信號相位的先后順序判別相脈沖信號相位的先后順序判別出來的。出來的。圖圖1.26 增量式編碼器輸出的增量式編碼器輸出的A、B信號和零位信號和零位C信號信號（二）數(shù)

51、控車床的進給系統(tǒng)（二）數(shù)控車床的進給系統(tǒng)o 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)常用伺服進給系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)常用伺服進給系統(tǒng)來工作，伺服進給系統(tǒng)的作用是根據(jù)數(shù)控系來工作，伺服進給系統(tǒng)的作用是根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)傳來的指令信息，進給放大以后控制執(zhí)行統(tǒng)傳來的指令信息，進給放大以后控制執(zhí)行部件的運動，不僅控制進給運動的速度，同部件的運動，不僅控制進給運動的速度，同時還要精確控制刀具相對于工件的移動位置時還要精確控制刀具相對于工件的移動位置和軌跡。因此，數(shù)控機床進給系統(tǒng)，尤其是和軌跡。因此，數(shù)控機床進給系統(tǒng)，尤其是輪廓控制系統(tǒng)，必須對進給運動的位置和運輪廓控制系統(tǒng)，必須對進給運動的位置和運動的速度兩個方面同時實現(xiàn)

52、自動控制。動的速度兩個方面同時實現(xiàn)自動控制。o 一個典型的數(shù)控機床閉環(huán)控制的進給系統(tǒng)，一個典型的數(shù)控機床閉環(huán)控制的進給系統(tǒng)，通常由位置比較、放大元件、驅(qū)動單元、通常由位置比較、放大元件、驅(qū)動單元、o 機械傳動裝置和檢測反饋元件等部分組成，而機械傳動裝置和檢測反饋元件等部分組成，而其中的機械傳動裝置是控制環(huán)中的一個重要環(huán)其中的機械傳動裝置是控制環(huán)中的一個重要環(huán)節(jié)。節(jié)。o 機械傳動裝置，是指將驅(qū)動源（即電動機）的機械傳動裝置，是指將驅(qū)動源（即電動機）的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)楣ぷ髋_或刀架直線運動的整個機旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)楣ぷ髋_或刀架直線運動的整個機械傳動鏈，包括齒輪傳動副、滾珠絲杠螺母副、械傳動鏈，包括齒輪傳動副、

53、滾珠絲杠螺母副、減速裝置和蝸桿蝸輪等中間傳動機構(gòu)，如圖減速裝置和蝸桿蝸輪等中間傳動機構(gòu)，如圖1.27所示。由于滾珠絲杠、伺服電機及其控制所示。由于滾珠絲杠、伺服電機及其控制單元性能的提高，很多數(shù)控機床的進給系統(tǒng)中單元性能的提高，很多數(shù)控機床的進給系統(tǒng)中已去掉減速機構(gòu)而直接用伺服電機與滾珠絲杠已去掉減速機構(gòu)而直接用伺服電機與滾珠絲杠聯(lián)結(jié)，因而整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，減少了產(chǎn)生誤聯(lián)結(jié)，因而整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，減少了產(chǎn)生誤差的環(huán)節(jié)。差的環(huán)節(jié)。圖圖1.27 數(shù)控機床進給系統(tǒng)機械部分的基本組成數(shù)控機床進給系統(tǒng)機械部分的基本組成1 1對數(shù)控車床進給傳動系統(tǒng)的要求對數(shù)控車床進給傳動系統(tǒng)的要求o 數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)

54、承擔(dān)了數(shù)控機床各直線坐數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)承擔(dān)了數(shù)控機床各直線坐標(biāo)軸、回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸的定位和切削進給，進給系統(tǒng)標(biāo)軸、回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸的定位和切削進給，進給系統(tǒng)的傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性直接影響被加工件的傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性直接影響被加工件的最后輪廓精度和加工精度。為了保證數(shù)控機床的最后輪廓精度和加工精度。為了保證數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)的定位精度和動態(tài)性能，對數(shù)控機進給傳動系統(tǒng)的定位精度和動態(tài)性能，對數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)的要求主要有如下幾個方面。床進給傳動系統(tǒng)的要求主要有如下幾個方面。o （1）低慣量。）低慣量。o （2）低摩擦阻力。）低摩擦阻力。o （3）高剛度。）高剛度。o （4）高諧振。）高諧振。

55、o （5）無傳動間隙。）無傳動間隙。2 2熟悉數(shù)控車床進給傳動系統(tǒng)的基本型熟悉數(shù)控車床進給傳動系統(tǒng)的基本型式式o 數(shù)控車床進給驅(qū)動機構(gòu)，目前有下述幾種常見連接形數(shù)控車床進給驅(qū)動機構(gòu)，目前有下述幾種常見連接形式：電動機與滾珠絲杠直連，目前廣泛用于各類數(shù)控式：電動機與滾珠絲杠直連，目前廣泛用于各類數(shù)控機床，如圖機床，如圖1.28所示；電動機與同步帶輪相連接，所示；電動機與同步帶輪相連接，同步帶輪連接滾珠絲杠，應(yīng)用在早期數(shù)控機床上，如同步帶輪連接滾珠絲杠，應(yīng)用在早期數(shù)控機床上，如圖圖1.29所示。所示。 圖圖1.28 電動機與滾珠絲杠直連電動機與滾珠絲杠直連 圖圖1.29 電動機與同步帶輪相連電動機

56、與同步帶輪相連 接，同步帶輪連接滾珠絲杠接，同步帶輪連接滾珠絲杠3 3數(shù)控車床進給傳動系統(tǒng)的組成構(gòu)件數(shù)控車床進給傳動系統(tǒng)的組成構(gòu)件o （1）聯(lián)軸器）聯(lián)軸器 所謂聯(lián)軸器就是用來連接不同機構(gòu)中的兩根軸所謂聯(lián)軸器就是用來連接不同機構(gòu)中的兩根軸（主動軸和被動軸），使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的（主動軸和被動軸），使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機械零件。機械零件。 聯(lián)軸器又可分為剛性的和彈性的。剛性的聯(lián)軸聯(lián)軸器又可分為剛性的和彈性的。剛性的聯(lián)軸器又可分為固定式（套筒聯(lián)軸器、凸緣聯(lián)軸器等）器又可分為固定式（套筒聯(lián)軸器、凸緣聯(lián)軸器等）和可移式（齒輪聯(lián)軸器、十字滑塊聯(lián)軸器、萬向聯(lián)和可移式（齒輪聯(lián)軸器、十字滑塊聯(lián)軸器、萬向

57、聯(lián)軸器等）。軸器等）。o 剛性聯(lián)軸器的特點：剛性聯(lián)軸器不具有補剛性聯(lián)軸器的特點：剛性聯(lián)軸器不具有補償被聯(lián)兩軸線相對偏移的能力，也不具有緩償被聯(lián)兩軸線相對偏移的能力，也不具有緩沖減振性能；但結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。只有沖減振性能；但結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。只有在載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，能保證被聯(lián)軸線相在載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，能保證被聯(lián)軸線相對偏移極小的情況下，才可選用剛性聯(lián)軸器。對偏移極小的情況下，才可選用剛性聯(lián)軸器。o 彈性聯(lián)軸器的特點：有很好的緩沖性、減彈性聯(lián)軸器的特點：有很好的緩沖性、減振性，承載力適中，更重要的是彈性聯(lián)軸器振性，承載力適中，更重要的是彈性聯(lián)軸器能夠允許主動軸和被動軸之間存在一定的安能夠

58、允許主動軸和被動軸之間存在一定的安裝誤差。裝誤差。o 彈性聯(lián)軸器根據(jù)結(jié)構(gòu)不同分為以下幾種。彈性聯(lián)軸器根據(jù)結(jié)構(gòu)不同分為以下幾種。o 波紋管式聯(lián)軸器。波紋管式聯(lián)軸器。如圖如圖1.30（a）所示，）所示，其特點：具有超強糾偏性，順、逆時針回轉(zhuǎn)特其特點：具有超強糾偏性，順、逆時針回轉(zhuǎn)特性完全相同，可耐高溫、免維護，適用于小扭性完全相同，可耐高溫、免維護，適用于小扭矩傳動時，零回轉(zhuǎn)間隙。矩傳動時，零回轉(zhuǎn)間隙。o 梅花連軸器。梅花連軸器。如圖如圖1.30（b）所示，其特）所示，其特點：工作穩(wěn)定可靠，具有良好的減振、緩沖性點：工作穩(wěn)定可靠，具有良好的減振、緩沖性能，具有較大的軸向、徑向和角向補償能力，能，具

59、有較大的軸向、徑向和角向補償能力，高強度聚氨酯彈性元件耐磨耐油，承載能力大，高強度聚氨酯彈性元件耐磨耐油，承載能力大，使用壽命長。適用于中等扭矩傳動時的連接使用壽命長。適用于中等扭矩傳動時的連接o 膜片連軸器。膜片連軸器。如圖如圖1.30（c）所示，其特）所示，其特點：承載能力大，適用范圍廣，傳遞扭矩范點：承載能力大，適用范圍廣，傳遞扭矩范圍可達圍可達308 100 000Nm，使用壽命長，使用壽命長，工作溫度范圍大（最高可達工作溫度范圍大（最高可達+280），可），可在腐蝕介質(zhì)中工作，結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制在腐蝕介質(zhì)中工作，結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造，沒有磨損件，不需潤滑，易于維修，振造，沒有磨損

60、件，不需潤滑，易于維修，振動小、無噪聲?？磕て膹椥宰冃蝸硌a償所動小、無噪聲?？磕て膹椥宰冃蝸硌a償所聯(lián)兩軸的相對位移。其適用于中等以上扭矩聯(lián)兩軸的相對位移。其適用于中等以上扭矩傳動時，傳動精度高，可靠性高，可高溫下傳動時，傳動精度高，可靠性高，可高溫下運轉(zhuǎn)。運轉(zhuǎn)。o 齒形聯(lián)軸器。齒形聯(lián)軸器。如圖如圖1.30（d）所示，內(nèi)齒）所示，內(nèi)齒和外齒嚙合，其適用于大扭矩傳動時。和外齒嚙合，其適用于大扭矩傳動時。（a）波紋管式聯(lián)軸器）波紋管式聯(lián)軸器 （b）梅花連軸器）梅花連軸器 （c）膜片連軸器）膜片連軸器 （d）齒形聯(lián)軸器）齒形聯(lián)軸器圖圖1.30 彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)形式彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)形式 o （2 2）滾