數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件

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)無級(jí)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(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(duì)齒輪降速，使之成為分段無級(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(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)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(duì)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、主軸部件主軸軸在在結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)上上要要處處理理好好卡卡盤盤或或刀刀具具的的裝裝卡卡，，主軸軸的的卸卸荷荷，，主軸軸軸軸承承的的定定位位和和間間隙隙調(diào)調(diào)整整，，主軸軸部部件件的的潤(rùn)潤(rùn)滑滑和和密密封封等等一一系系列列問問題題。。對(duì)于于數(shù)數(shù)控控鏜鏜銑銑床床的的主主軸軸為為實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)刀刀具具的的快快速速或或自自動(dòng)動(dòng)裝裝卸卸，，主主軸軸上上還還必必須須設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)有有刀刀具具的的自自動(dòng)動(dòng)裝裝卸卸，，主主軸軸定定向向停停止止和和主主軸軸孔孔內(nèi)內(nèi)的的切切屑屑清清除除裝裝置置。。l））前前支支承承采采用用圓圓錐錐孔孔雙雙列列圓圓柱柱滾滾子子軸軸承承和和雙雙向向推推力力角角接接觸觸球球軸軸承承組組合合，，后后支支承承采采用用成成對(duì)對(duì)角角接接觸觸球球軸軸承承（（如如圖圖））這種種配配置置形形式式使使主主軸軸的的綜綜合合剛剛度度得得到到大大幅幅度度提提高高，，可可以以滿滿足足強(qiáng)強(qiáng)力力切切削削的的要要求求，，所所以以目目前前各各類類數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的主主軸軸普普遍遍采采用用這這種種配配置置形形式式。。(一一））數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的主主軸軸軸軸承承配配置置主主要要有有三三種種形形式式2））前前軸軸承承采采用用高高精精度度雙雙列列向向心心推推力力球球軸軸承承（（如如圖圖））。。角接接觸觸球球軸軸承承具具有有較較好好的的高高速速性性能能，，主主軸軸最最高高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速可可達(dá)達(dá)4000r／／min，，但是是這這種種軸軸承承的的承承載載能能力力小小，，因因而而適適用用于于高高速速、、輕輕載載和和精精密密的的數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床主主軸軸。。這種種軸軸承承徑徑向向和和軸軸向向剛剛度度高高，，能能承承受受重重載載荷荷，，尤尤其其能能承承受受較較大大的的動(dòng)動(dòng)載載荷荷，，安安裝裝與與調(diào)調(diào)整整性性能能好好，，但是是這這種種軸軸承承配配置置方方式式限限制制了了主主軸軸的的最最高高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速和和精精度度，，所所以以僅僅適適用用于于中中等等精精度度、、低低速速于于重重載載的的數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床主主軸軸。。3））雙雙列列圓圓錐錐滾滾子子軸軸承承和和圓圓錐錐滾滾子子軸軸承承（（如如圖圖））為了了將將主主軸軸準(zhǔn)準(zhǔn)確確地地停停在在某某一一固固定定位位置置上上，，以以便便在在該該處處進(jìn)進(jìn)行行換換刀刀等等動(dòng)動(dòng)作作，，這這就就要要求求主主軸軸定定向向控控制制。。在加加工工精精密密的的坐坐標(biāo)標(biāo)孔孔時(shí)時(shí)，，由由于于每每次次都都能能在在主主軸軸的的固固定定圓圓周周位位置置換換刀刀，，故故能能保保證證刀刀尖尖與與主主軸軸相相對(duì)對(duì)位位置置的的一一致致性性，，從而減少被加加工孔的尺寸寸分散度，這這是主軸定向向準(zhǔn)停裝置帶帶來的好處之之一。（二）主軸的的定向停止在自動(dòng)換刀的的數(shù)控機(jī)床上上，每次自動(dòng)動(dòng)裝卸刀時(shí)，，都必須使刀刀柄上的鍵槽槽對(duì)準(zhǔn)主軸的的端面鍵，這這就要求主軸軸具有準(zhǔn)確定定位的功能。。傳統(tǒng)的做法是是采用機(jī)械擋擋塊等來定向向。而現(xiàn)代的數(shù)控控機(jī)床一般都都采用電氣式式主軸定向，，只要數(shù)控系系統(tǒng)發(fā)出指令令信號(hào)，主軸軸就可以準(zhǔn)確確的定向。，當(dāng)主軸需要要停車換刀時(shí)時(shí)，發(fā)出降速速信號(hào)，主軸軸箱自動(dòng)改變變傳動(dòng)路線，，使主軸換到到最低轉(zhuǎn)速運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)。在時(shí)間間繼電器延時(shí)時(shí)數(shù)秒后，開開始接通無觸觸點(diǎn)開關(guān)。主軸的準(zhǔn)停裝裝置設(shè)置在主主軸的尾端（（如圖）。交交流調(diào)速電動(dòng)動(dòng)機(jī)11通過過多聯(lián)三角帶帶9和皮帶輪輪10帶動(dòng)主主軸旋轉(zhuǎn)，在凸輪上的感感應(yīng)片對(duì)準(zhǔn)無無觸點(diǎn)開關(guān)時(shí)時(shí)，發(fā)出準(zhǔn)停停信號(hào)，立即即切斷主軸電電動(dòng)機(jī)電源，，脫開與主軸軸的傳動(dòng)聯(lián)系系，以排除傳傳動(dòng)系統(tǒng)中大大部分回轉(zhuǎn)零零件的慣性對(duì)對(duì)主軸準(zhǔn)停的的影響，使主主軸作低速慣慣性空轉(zhuǎn)。位于圖中帶輪輪5左側(cè)的永永久磁鐵4對(duì)對(duì)準(zhǔn)磁傳感器器3時(shí)，主軸軸準(zhǔn)確停止，，同時(shí)限位開開關(guān)發(fā)出信號(hào)號(hào)，表示已完完成。電氣式主軸定定向控制的特特點(diǎn)是：不需需要機(jī)械部件件，定向時(shí)間間短可靠性高高，只需要簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的強(qiáng)電順順序控制，精精度和剛度高高。在自動(dòng)換刀的的數(shù)控機(jī)床中中為了實(shí)現(xiàn)刀刀具在主軸內(nèi)內(nèi)的自動(dòng)裝卸卸，其主軸必必須設(shè)計(jì)有刀刀具的自動(dòng)夾夾緊機(jī)構(gòu)，如如圖所示。（三）主軸內(nèi)內(nèi)刀具的自動(dòng)動(dòng)夾緊和切屑屑清除裝置刀桿采用7：：24的大錐錐度錐柄，采采用大錐度的的錐柄既有利利于定心，也也為松夾帶來來了方便。在錐柄的尾端端軸頸被拉緊緊的同時(shí)，通通過錐柄的定定心和摩擦作作用將刀桿夾夾緊于主軸的的端部。在蝶形彈簧8的作用下，，拉桿7始終終保持約10000N的的拉力；并通通過拉桿右端端的鋼球6將將刀桿的尾部部軸頸拉緊。。換刀時(shí)首先將將壓力油通入入主軸尾部的的液壓缸左腔腔，活塞1推推動(dòng)拉桿7向向有移動(dòng)，將將刀柄松開，，同時(shí)使蝶形形彈簧8壓緊緊。拉桿7的右移移使右端的鋼鋼球6位于套套筒的喇叭口口處，消除了了刀桿上的拉拉力。當(dāng)拉桿繼續(xù)右右移時(shí)，噴氣氣嘴的端部把把刀具頂松，，使機(jī)械手方方便地取出刀刀桿。機(jī)械手將應(yīng)換換刀具裝入后后，電磁換向向閥動(dòng)作使壓壓力油通入油油缸右腔，活活塞1向左退退回原位，蝶蝶形彈簧復(fù)原原又將刀桿拉拉緊、螺旋彈彈簧2使活塞塞1在液壓缸缸右腔無壓力力油時(shí)也始終終退在最左端端。當(dāng)活塞處于左左右兩個(gè)極限限位置時(shí)，相相應(yīng)限位開關(guān)關(guān)12、13發(fā)出松開和和夾緊的信號(hào)號(hào)。自動(dòng)清除主軸軸孔內(nèi)的灰塵塵和切屑是換換刀過程中的的一個(gè)不容忽忽視的問題。。如果主軸錐孔孔中落入了切切屑、灰塵或或其它污物，，在拉緊刀桿桿時(shí)，錐孔表表面和刀桿的的錐柄就會(huì)被被劃傷，甚至?xí)沟稐U桿發(fā)生偏斜，，破壞了刀桿桿的正確定位位，影響零件的加加工精度，甚甚至?xí)沽慵顖?bào)廢。。為了保持主軸軸錐孔的清潔潔，常采用的的方法是使用用壓縮空氣吹吹屑。如圖所示活塞塞1的心部鉆鉆有壓縮空氣氣