第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件(-25)

1、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(tái)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(wú)級(jí)變速，使切削工作始終在最正確狀態(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)的切屑去除裝置。

2、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(wú)級(jí)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，從而獲得最正確的生產(chǎn)率、加工精度和外表質(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(guò)少數(shù)幾對(duì)齒輪降速，使之成為分段無(wú)級(jí)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。但有一局部小型數(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?；讫X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(lái)實(shí)現(xiàn)。一帶有變速齒輪的主傳

3、動(dòng)如圖主要應(yīng)用在小型數(shù)控機(jī)床上，可以防止齒輪傳動(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(guò)帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)如圖同步帶的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)如下圖。帶的工作面及帶輪外圓上均制成齒形，通過(guò)帶輪與輪齒相嵌合，作無(wú)滑動(dòng)的嚙合傳動(dòng)。帶內(nèi)采用了承載后無(wú)彈性伸長(zhǎng)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(wú)相對(duì)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(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，但主軸輸出扭矩小，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱對(duì)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)

4、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(cè)量輸出等。機(jī)床的主軸部件是機(jī)床重要部件之一，它帶開(kāi)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(duì)加工質(zhì)量有直接的影響，由于數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)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(pán)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(rùn)滑和密封等一系列問(wèn)題。對(duì)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)的切屑去除裝置。 l

5、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(duì)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

6、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(duì)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(lái)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(duì)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(lái)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(hào)，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(hào)，主軸箱自動(dòng)改變傳動(dòng)路線，

7、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(kāi)始接通無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)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(guò)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(duì)準(zhǔn)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)時(shí)，發(fā)出準(zhǔn)停信號(hào)，立即切斷主軸電動(dòng)機(jī)電源，脫開(kāi)與主軸的傳動(dòng)聯(lián)系，以排除傳動(dòng)系統(tǒng)中大局部回轉(zhuǎn)零件的慣性對(duì)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(duì)準(zhǔn)磁傳感器3時(shí)，主軸準(zhǔn)確停止，同時(shí)限位開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)，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(jiǎn)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)

8、計(jì)有刀具的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，如下圖。三主軸內(nèi)刀具的自動(dòng)夾緊和切屑去除裝置刀桿采用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(lái)了方便。在錐柄的尾端軸頸被拉緊的同時(shí)，通過(guò)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(guò)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(kāi)，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(wú)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(kāi)關(guān)12、13發(fā)出松開(kāi)和夾緊的信號(hào)。自動(dòng)去除主軸孔內(nèi)的灰塵和切屑是換刀過(guò)程中的一個(gè)不容無(wú)視的問(wèn)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)，錐孔外表和刀桿的錐柄就會(huì)被劃傷，甚至?xí)沟稐U發(fā)生偏斜，破壞了刀桿的正確