MJ-50型數(shù)控車床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 摘 要 數(shù)控車床是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)、微電子和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。是機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機(jī)。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來(lái)一直受到世界各國(guó)的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。 因此了解數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)與工作原理是操作、維修、改進(jìn)數(shù)控車床的前提， 也是設(shè)計(jì)一款數(shù)控車床的基本。 基于此 本文 介紹了數(shù)控車床的主軸系統(tǒng)、伺服進(jìn)給系統(tǒng)、刀架系統(tǒng) 等的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要求及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 對(duì)于系統(tǒng)部件也作了介紹 。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控車床 主軸系統(tǒng) 伺服進(jìn)給系統(tǒng) 刀架系統(tǒng) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 2 is a is is by so It is in of in of is of of is it a in it is is of it is of to a 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 2 目錄 第一章 概述 1 一 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展 1 二 數(shù)控機(jī)床的組成與適用范圍 1 三 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 3 四 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 4 第二章 設(shè)計(jì)基本思想和主要參數(shù) 5 一 課題要求 5 二 設(shè)計(jì)思想 5 第三章 主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu) 7 一 主傳動(dòng)系統(tǒng)概述 7 二 主軸驅(qū)動(dòng)裝置、工作特性及速度控制 8 三 主軸部件 9 四 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)說(shuō)明 13 第四章 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu) 15 一 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)概述 15 二 交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置及調(diào)速 17 三 位置檢測(cè)裝置 18 四 進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 20 五 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說(shuō)明 22 總結(jié) 26 參考文獻(xiàn) 27 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 1 第一章 概述 一 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生及發(fā)展 科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā) 展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來(lái)越高的要求。機(jī)械加工工藝過(guò)程的自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)上述要求的最主要的措施之一。它不僅提高產(chǎn)品的質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、還能夠大大改善工人的勞動(dòng)條件。 大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)廣泛采用自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床和專用機(jī)床以及專用自動(dòng)生產(chǎn)線，實(shí)行多刀、多工位多面同時(shí)加工，以達(dá)到高效率和高自動(dòng)化。但這些都屬于剛性自動(dòng)化，在面對(duì)小批量生產(chǎn)時(shí)并不是適用，因?yàn)樾∨可a(chǎn)需要經(jīng)常變化產(chǎn)品的種類，這就要求生產(chǎn)線具有柔性。而從某種程度上說(shuō)，數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)正是很地滿足了這一要求。 1952年，美國(guó)麻省 理工學(xué)院成功地研制出一套三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，利用脈沖乘法器原理的試驗(yàn)性數(shù)控系統(tǒng)，并把它裝在一臺(tái)立式銑床上。當(dāng)時(shí)用的電子元件是電子管，這就是第一代世界上的第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。 我國(guó)是從 1958年開始研究數(shù)控技術(shù)，一直到 60年代中期處于研制、開發(fā)時(shí)期。當(dāng)時(shí)，一些高等院校、科研單位研制出試驗(yàn)樣機(jī)，開發(fā)也是從電子管開始的。 1965年國(guó)內(nèi)開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。從 70年代開始，數(shù)控技術(shù)在車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工、點(diǎn)加工等領(lǐng)域全面展開，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成功。在這一時(shí)期，數(shù)控線切割機(jī)床由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便、價(jià)格低廉 ，在模具加工中得到了推廣。 80 年代，我國(guó)從日本發(fā)那科公司引進(jìn)了 5、 7、 3等系列的數(shù)控系統(tǒng)和交流伺服電機(jī)、交流主軸電機(jī)技術(shù)，以及從美國(guó)、德國(guó)引進(jìn)一些新技術(shù)。這使我國(guó)的數(shù)控機(jī)床在性能和質(zhì)量上產(chǎn)生了一個(gè)質(zhì)的飛躍。 1985年，我國(guó)數(shù)控機(jī)床品種有了新的發(fā)展。 90 年代以及接下來(lái)主要是向高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展。 二 數(shù)控機(jī)床的組成與 適 用范圍 （一 ） 數(shù)控機(jī)床的組成 如圖所示，數(shù)控機(jī)床由以下幾個(gè)不分組成。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 2 1、 程序介質(zhì) 根據(jù)零件的幾何和工藝要求，確定零件加工的工藝過(guò)程和工藝參數(shù) ，然后按規(guī)定的代碼和格式編制數(shù)控加工程序。 編制程序的工作可由人工完成，也可以用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程系統(tǒng)來(lái)完成。比較先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床，可以在它的數(shù)控裝置上直接編程。 編好的數(shù)控程序，存放在便于輸入到數(shù)控裝置的一種存儲(chǔ)介質(zhì)上，稱為程序介質(zhì)，可以是穿孔紙帶、磁帶、磁盤等。 2、 輸入輸出裝置 輸入輸出裝置主要用于零件數(shù)控程序的編制、存儲(chǔ)、打印和顯示等。簡(jiǎn)單的輸入輸出裝置只包括鍵盤和發(fā)光二極管顯示器。一般的輸入輸出裝置除了人機(jī)對(duì)話編程鍵盤和 ，還包括紙帶、磁帶和磁盤輸入機(jī)、穿孔機(jī)等 。高級(jí)的數(shù)控系統(tǒng)還使用自動(dòng)編程機(jī)或 統(tǒng)。 3、 數(shù)控 裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心。它根據(jù)輸入的程序和數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件或邏輯電路進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出各種信號(hào)和指令。 4、 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、位置檢測(cè)裝置及輔助控制裝置 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置組成， 并于機(jī)床的執(zhí)行部件和機(jī)械傳動(dòng)部件組成數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)。它根據(jù) 數(shù)控裝置發(fā)出來(lái)的速度和位移指令，控制執(zhí)行部件的進(jìn)給速度、方向和位移。每個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行部件，都配有一套伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。在 半閉環(huán)和閉環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，還得使用位置檢測(cè)裝置，間接或 直接測(cè)量執(zhí)行部件的實(shí)際進(jìn)給位移，與指令位移進(jìn)行比較，按閉環(huán)原理，將其誤差轉(zhuǎn)換放大后控制執(zhí)行部件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 5、機(jī)床的機(jī)械部件 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部件包括： 主運(yùn)動(dòng)部件，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件如工作臺(tái)、拖板及其傳動(dòng)部件和床身立柱等支承部件，還有冷卻、潤(rùn)滑、轉(zhuǎn)位和夾緊等輔助裝置。對(duì)于加工中心車床，還有存放刀具的刀庫(kù)， 交換刀具的機(jī)械手等部件。 (二 ) 數(shù)控機(jī)床的使用范圍 數(shù)控機(jī)床適用于加工： （ 1）生產(chǎn) 批量 小的 零件 （ 100 件以下） ； 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 3 （ 2）加工精度高、 結(jié)構(gòu) 形狀 復(fù)雜 的零件 ， 如箱體類，曲線、曲面類 的零件； （ 3） 需要 進(jìn)行多次 改型 設(shè)計(jì) 的零件； （ 4） 需要 精確復(fù)制和尺寸一致性要求高的 零件； （ 5） 價(jià)格昂貴 的零件 ， 這種零件雖然生產(chǎn)量不大，但是如果加工中因出現(xiàn)錯(cuò) 而報(bào)廢，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 三 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 （一）數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床是一種高效能自動(dòng)化加工機(jī)床。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有如下特點(diǎn)。 1、適應(yīng)性強(qiáng) 數(shù)控機(jī)床是按照被加工零件數(shù)控程序來(lái)進(jìn)行自動(dòng) 加工的，當(dāng)改變加工 零件時(shí) ,只要改變數(shù)控程序軟件，而不需要改變機(jī)械部分和控制部分的硬件，就能適應(yīng)加工。因此，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，有利于機(jī)械產(chǎn)品的更新?lián)Q 代。 2、精度高，質(zhì)量穩(wěn)定 數(shù)控機(jī)床本身的精度較高，還可以利用軟件進(jìn)行精度校正和補(bǔ)償，加工零件按數(shù)控程序自動(dòng)進(jìn)行，可以避免人為的誤差。因此，數(shù)控機(jī)床可以獲得比普通機(jī)床更高的加工精度。尤其提高了同批零件生產(chǎn)的一致性，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。 3、生產(chǎn)率高 數(shù)控機(jī)床上可以采用較大的切削用量，有效地節(jié)省了機(jī)加工時(shí)。還有自動(dòng)換刀轉(zhuǎn)速、自動(dòng)換刀和其它輔助操作自動(dòng)化等功能，而且無(wú)需工序間的檢驗(yàn)與測(cè)量，故使輔助時(shí)間大為減縮。 4、能完成復(fù)雜 型面 的 加工 許多復(fù)雜曲線和曲面的加工，普通機(jī)床無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而數(shù)控機(jī)床完全可以完成。 5、減輕勞動(dòng)輕度，改善勞動(dòng)條件 。 由于數(shù)控機(jī)床是自動(dòng)完成對(duì)零件的加工的，許多動(dòng)作不需要操作者進(jìn)行，因此勞動(dòng)條件和勞動(dòng)強(qiáng)度大為改善。 6、有利于生產(chǎn)管理 采用數(shù)控機(jī)床，有利于向計(jì)算機(jī)控制和管理生產(chǎn)方向發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)制造和生產(chǎn)管理自動(dòng)化創(chuàng)造了條件。 (二 ) 數(shù)控機(jī)床的分類 1、 按工藝用途分類： （ 1）普通數(shù)控機(jī)床 （ 2） 數(shù)控 加工中心（帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床） 2、 按 控制 運(yùn)動(dòng) 的 方式分類： （ 1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 4 （ 2）點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床 （ 3）輪廓控制數(shù)控機(jī)床 3、 按 伺服系統(tǒng)的 控制方式分 類： （ 1）開環(huán) 數(shù)控機(jī)床 （ 2）半閉環(huán) 控制數(shù)控機(jī)床 （ 3）閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 4、按所用數(shù)控系統(tǒng)的檔次分類 （ 1）低檔數(shù)控機(jī)床 (主要用 于車床、線切割機(jī)床及舊機(jī)床改造 ) （ 2) 中檔數(shù)控機(jī)床 (伺服進(jìn)給采用半閉環(huán)及直、交流伺服控制 ,三至四軸聯(lián)動(dòng) 制 ） （ 3) 高檔數(shù)控機(jī)床 (伺服進(jìn)給采用閉環(huán)及直、交流伺服控制，五軸或以上聯(lián)動(dòng) 制 ） 以上中、高檔數(shù)控機(jī)床一般稱為全功能數(shù)控或標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控。 四 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，要求現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床向高速度、高精度、高可靠性、智能化和更完善的功能方向發(fā)展。 1、高速、高精度 高速化指數(shù)控機(jī)床的高速切削和高速插補(bǔ)進(jìn)給，目標(biāo)是在保證加工精度的前提下，提高加工速度。這不僅是要求數(shù)控系統(tǒng)的處理速度快，同時(shí)還要求數(shù)控機(jī)床具有大功率和大轉(zhuǎn)矩的高速主軸、高速進(jìn)給電動(dòng)機(jī)、高性能的刀具、穩(wěn)定的高頻動(dòng)態(tài)剛度。 高精度包括高進(jìn)給分辨率、高定位精度和重復(fù)定位精度、高動(dòng)態(tài)剛度、高性能閉環(huán)交流數(shù)字伺服系統(tǒng)等。 2、“開放式” 要求新一代數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)是一種開放式、模塊化的體系結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的構(gòu)成要素應(yīng)是模塊化的，同時(shí)各模塊之間的接口必須是標(biāo)準(zhǔn)的；系統(tǒng)的軟件、硬件構(gòu)造應(yīng)是“透明的”、“可移 植的”；系統(tǒng)應(yīng)具有“連續(xù)升級(jí)”的能力。 3、智能化 所謂智能化數(shù)控系統(tǒng)，是指具有擬人智能特征，智能數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)影響加工精度和效率 的物理量進(jìn)行檢測(cè)、建模、提取特征，自動(dòng)感知加工系統(tǒng)得內(nèi)部狀態(tài)及外部環(huán)境，快速做出實(shí)現(xiàn)最佳目標(biāo)的智能決策，對(duì)進(jìn)給速度、背吃刀量、坐標(biāo)移動(dòng)、主軸轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使機(jī)床的加工過(guò)程處于最佳狀態(tài)。 （ 1） 在數(shù)控系統(tǒng)中引進(jìn)自適應(yīng)控制技術(shù) 自適應(yīng)控制實(shí)在加工過(guò)程中不斷檢查某些能代表加工狀態(tài)的參數(shù) （ 2） 設(shè)置故障自診斷功能 （ 3）具有人機(jī)對(duì)話自動(dòng)編程功能 （ 4） 應(yīng)用圖像識(shí)別和聲控技 術(shù) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 5 4、復(fù)合化 復(fù)合化加工，即在一臺(tái)機(jī)床上工件一次裝夾便可以完成多工種、多工序的加工，通過(guò)減少裝卸刀具、裝卸工件、調(diào)整機(jī)床 的輔助時(shí)間，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能，最大限度的提高機(jī)床的開機(jī)率和利用率。 5、高可靠性 高可靠性的數(shù)控系統(tǒng)是提高數(shù)控機(jī)床可靠性的關(guān)鍵。 6、多種插補(bǔ)功能 數(shù)控機(jī)床除具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ) 功 能外， 有的還具有樣條插補(bǔ)、漸開線插補(bǔ)、螺旋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、指數(shù)曲線插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、假想坐標(biāo)插部等。 7、人機(jī)界面的友好 第二章 設(shè)計(jì)基本思想 和主要參數(shù) 一 課題要求 （一） 題目名稱 數(shù)控車床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （加工直徑 500 （二） 課題內(nèi)容及工作量 （ 1）數(shù)控車床總裝配圖設(shè)計(jì) （ 2）主軸部件設(shè)計(jì) （ 3) 刀具進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) （ 4）設(shè)計(jì)圖量 張 、 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 一份 （ 5） 外文翻譯 5000 漢字； 全部圖紙用計(jì)算機(jī)輔助繪圖，說(shuō)明書由計(jì)算機(jī) 輸出打印。 二 設(shè)計(jì)思想 參照濟(jì)南第一機(jī)床廠的 數(shù)控車床來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì) ： 床身和導(dǎo)軌的布局采用水平床身斜滑板 ； 主軸驅(qū)動(dòng)采用交流伺服電動(dòng)機(jī) 無(wú)機(jī)調(diào)速 ， 采用 V 型帶帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)：進(jìn)給系統(tǒng)也使用交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，使用同步帶機(jī)構(gòu)減速，采用滾珠絲杠副進(jìn)行傳動(dòng)；刀架系統(tǒng)使用回轉(zhuǎn)刀架機(jī)構(gòu) ；尾座使用標(biāo)準(zhǔn)尾座。下面對(duì) 行介紹： （一） 控車床主要用來(lái)加工軸類零件的內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋表面、形成回轉(zhuǎn)體表面。對(duì)于盤類零件可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸空、鏜孔等加工。機(jī)床還可以買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 6 完成車端面、切槽、倒角的加工。 （二） 控車床為兩坐標(biāo)連續(xù)控制的臥式車床。床身為平床身，床身導(dǎo)軌上面支承著 30度傾斜布置的滑板，排屑方便。導(dǎo)軌的橫截面為矩形，支承剛性好，且導(dǎo)軌上配置有防護(hù)罩。床身的左上方安裝有主軸箱，主軸有 去 變速傳動(dòng)裝置，因此使主軸箱的結(jié)構(gòu)變得十分簡(jiǎn)單。為了快速而省力地裝夾工件，主軸卡盤的夾緊與松開是由主軸尾端的液壓缸來(lái)控制的。 床身右上方安裝有尾座。該機(jī)床有兩種可配置的尾座，一種是標(biāo)準(zhǔn)尾座，另一種是選擇配置的尾座。 滑板的傾斜導(dǎo)軌上安裝有回轉(zhuǎn)刀架，其刀盤上由 10 個(gè)工位，最多安裝 10 把刀具。滑板上分別安裝有 根據(jù)用戶的要求，主軸箱前端上可以安裝對(duì)刀儀，用于機(jī)床的機(jī)內(nèi)對(duì)刀。檢測(cè)刀具時(shí)，對(duì)刀儀的轉(zhuǎn)臂擺出，其上端的接觸式傳感器測(cè)頭對(duì)所有刀具進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)完成后，對(duì)刀儀的轉(zhuǎn)臂擺回到原位，且測(cè)頭 被鎖在對(duì)刀儀防護(hù)罩中。 機(jī)床上配置有操作面板，機(jī)床防護(hù)門，可以配置手動(dòng)防護(hù)門，也可以配置氣動(dòng)防護(hù)門。液壓系統(tǒng)的壓力由壓力表顯示。附有主軸卡盤夾緊與松開的腳踏開關(guān)。 （三） 允許最大工件回轉(zhuǎn)直徑 500大切削直徑 310大切削長(zhǎng)度 650軸轉(zhuǎn)速范圍 353500r/續(xù)無(wú)級(jí) ) 其中恒扭矩范圍 35437 r/中恒功率范圍 4373500 r/軸通孔直徑 80管直徑 65架有效行程 182 軸 675速移動(dòng)速度 0m/軸 15m/裝刀具數(shù) 10把 刀具規(guī)格 車刀 25刀 12 45刀方式 刀盤就近轉(zhuǎn)位 分度時(shí)間 單步 180 座套筒直徑 90座套筒行程 130軸 服電動(dòng)機(jī)連續(xù) /30 超載 11/15給伺服電動(dòng)機(jī) C 軸 床外形尺寸（長(zhǎng) x寬 2995文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 7 第三章 主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)說(shuō)明 一 主傳動(dòng)系統(tǒng) 概述 （一）主傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn) 1、目前數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)已不再采用普通的交流異步電動(dòng)機(jī)或傳統(tǒng)的直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，它們已逐步被新型的交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)和直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)所代替。 2、 轉(zhuǎn)速高，功率大。它能使數(shù)控機(jī)床進(jìn)行大功率的切削和高速切削，實(shí)現(xiàn)高效率加工。 3、變速范圍大。數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)要求有較大的調(diào)速范圍，一般 100，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。 4、主軸速度的變換迅速 可靠。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)操作的要求。由于直流和交流主軸電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)日趨完善，不僅能夠方便地實(shí)現(xiàn)寬范圍的無(wú)級(jí)變速，而且減少了中間傳遞環(huán)節(jié)，提高了變速控制的可靠性。 （二 ） 對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求 數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)除應(yīng)滿足普通機(jī)床傳動(dòng)要求外，還提出如下要求： 1. 具有較大的調(diào)速范圍，并實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。 數(shù)控機(jī)床為了保證加工時(shí)能選用合理的切削用量，充分發(fā)揮刀具的切削性能，從而獲得最高的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量，必須具有更高的轉(zhuǎn)速和更大的調(diào)速范圍。對(duì)于自動(dòng)換刀的數(shù)控 機(jī)床，工序集中工件一次裝夾，可完成許多工序，所以，為了適應(yīng)各種工序和各種加工材質(zhì)的要求，主運(yùn)動(dòng)的調(diào)速范圍還應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大。 2. 具有較高的精度和剛度，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音低。 數(shù)控機(jī)床加工精度的提高，與主傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度密切相關(guān)。為此，應(yīng)提高傳動(dòng)件的精度與剛度，采用高精度軸承及合理的支撐跨距等，以提高主軸組件的剛性。 3. 良好的抗振興和熱穩(wěn)定性。 數(shù)控機(jī)床一般既要進(jìn)行粗加工，又要精加工；加工時(shí)可能由于斷續(xù)切削、加工余量不均勻 運(yùn)動(dòng)部件不平穩(wěn)以及切削過(guò)程中的自激振動(dòng)等原因引起的沖擊力或交變力的干擾，使主軸產(chǎn)生振動(dòng)， 影響加工精度和表面粗糙度，嚴(yán)重時(shí)甚至破壞刀具或零件，使加工無(wú)法進(jìn)行。因此主傳動(dòng)系統(tǒng)中的各主要零部件不但要具有一定的剛度，而且要求具有足夠的抑制各種干擾力引起振動(dòng)的能力 抗振性。抗振性用動(dòng)剛度或動(dòng)柔度來(lái)衡量。例如主軸組件的動(dòng)剛度取決于主軸的當(dāng)量靜剛度 阻尼比及固有頻率等參數(shù)。 機(jī)床在切削加工中主傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)熱使其中所有零部件產(chǎn)生變形，破壞了零部件之間的相對(duì)位置精度和運(yùn)動(dòng)精度造成的加工誤差，且熱變形限制了切削用量的提買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 8 高，降低傳動(dòng)效率，影響到生產(chǎn)率。為此，要求主軸部件有較高的熱穩(wěn)定性，通過(guò)保持合適的配合精度，并進(jìn) 行循環(huán)潤(rùn)滑保持熱平衡等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。 二 主軸驅(qū)動(dòng)裝置、工作特性及速度控制 為了滿足數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)要求，主軸電動(dòng)機(jī)須具備下述性能： （ 1） 電機(jī)功率要大，且在大的調(diào)速范圍內(nèi)速度要穩(wěn)定，恒功率調(diào)速范圍要寬； （ 2） 在斷續(xù)負(fù)載下電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)要?。?（ 3） 加速、減速時(shí)間短； （ 4） 溫升低，振動(dòng)小，噪聲小，可靠性高，壽命長(zhǎng)，易維護(hù)，體積小，重量輕； （ 5） 電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力強(qiáng)。 （一） 交流主軸驅(qū)動(dòng) 裝置及其工作特性 大多數(shù)進(jìn)給交流伺服電動(dòng)機(jī)采用永磁式同步電動(dòng)機(jī)，但主軸交流電動(dòng)機(jī)則多采用鼠籠式感應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)，這是因?yàn)閿?shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不必像進(jìn)給系統(tǒng)那 樣，需要如此高的動(dòng)態(tài)性能和調(diào)速范圍。 鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便宜、可靠，配上矢量變換控制的主軸驅(qū)動(dòng)裝置則完全可以滿足數(shù)控機(jī)床的主軸的要求。 交流主軸電機(jī)的性能 可由圖所示功率 /速度曲線反應(yīng)過(guò)來(lái)。從圖中曲線可見 交流主軸電機(jī)的特性曲線與直流電機(jī)類似，即在基本速度以下為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域，而在基本速度以上為恒功率區(qū)域。但有些電機(jī)，如圖中所示那樣，當(dāng)電機(jī)速度超過(guò)某一定值后，其功率 /速度曲線又往下傾斜，不能保持恒功率。對(duì)于一般主軸電機(jī)，這個(gè)恒功率的速度范圍只有 1： 3的速度比。另外交流主軸電機(jī)也有一定的過(guò)載能力，一般為額定值 的 ，過(guò)載時(shí)間則從幾分鐘到半個(gè)小時(shí)不等。 （二） 交流主軸電機(jī)的調(diào)速 交流主軸電機(jī)屬于交流感應(yīng)電機(jī)，當(dāng)定子三 相繞組通上三相交流電時(shí)，將建立起旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其主軸磁通 m 的空間轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速 值為 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 9 0f1/p (r/式中， 感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù) n=60p 式中， s=(上面可知 調(diào)速方法分為兩類 。第一類改變同步轉(zhuǎn)速 可以改變極對(duì)數(shù) p，由于 p 是正整數(shù)，所以只能得到級(jí)差很大的有級(jí)調(diào)速，僅適用于不要求平滑調(diào)速的場(chǎng)合；另外是變頻調(diào)節(jié)，采用連續(xù)地調(diào)節(jié)定子 電源頻率 實(shí)現(xiàn)連續(xù)地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速， 它是一種高效型交流調(diào)速，范圍寬，精度高，是數(shù)控機(jī)床中常用的方法。第二類是不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速，常用的有調(diào)壓調(diào)速和電磁調(diào)速，由于有轉(zhuǎn)差功率損耗，效率低，特性軟，不適合數(shù)控機(jī)床調(diào)速。 從以上分析中，可知改變電源頻率的調(diào)速是一種最有前途的調(diào)速方案 ，只要改變 實(shí)際調(diào)速中單純改變頻率是不夠的，因?yàn)楫?dāng)磁場(chǎng)以 在每組繞組感應(yīng)電勢(shì)為 m 中， 以 m= 此可知，保持定子電壓 主磁通 調(diào)速過(guò)程中，如果頻率從工頻往下調(diào)節(jié)，則 m 上升，將導(dǎo)致鐵心過(guò)飽和而使勵(lì)磁電流迅速上升，鐵心過(guò)熱，功率因數(shù)下降，電機(jī)帶負(fù)載 能力降低。因此，必須在降低頻率的同時(shí)，降低電壓，以保持 m 不變。這就是恒磁通變頻調(diào)速中的“調(diào)頻調(diào)壓控制 ”。 變頻調(diào)速有下面幾種控制方式： （ 1）恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 （ 2）恒最大轉(zhuǎn)矩調(diào)速 （ 3）恒功率調(diào)速 為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，可以使 于 I 頻頻率，得到 n 調(diào)速。由于定子電壓不許超過(guò)額定電壓，因此 升高而降低。這時(shí)相當(dāng)于額定電流時(shí)的轉(zhuǎn)矩也減少，特性變軟?？傻玫浇坪愎β实恼{(diào)速特性。 三 主軸部件 主軸部件是機(jī)床的一個(gè)關(guān)鍵部件，數(shù)控機(jī)床的主軸部件，既要滿足精加工時(shí)高精度的要求，又要具備粗加工時(shí)高效切削性能的要求，因此，數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度部件的結(jié)構(gòu)剛度和抗振性，運(yùn)轉(zhuǎn)溫度和熱穩(wěn)定性，以及部件的耐磨性 和精度的保持能力等方面，都有很高的要求。 （一）主軸部件的性能要求 主軸部 件是機(jī)床主要部件之一。它的性能，對(duì)整機(jī)的性能有很大的影響。主軸買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 10 直接承受切削力，轉(zhuǎn)速范圍又很大，所以對(duì)主軸 部 件的主要性能特提出如下要求： 1、 旋轉(zhuǎn)精度 主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指裝配后，在無(wú)載荷 低速轉(zhuǎn)動(dòng)的條件下，主軸安裝工件或刀具部位的定心表面（如車床軸端的定心短錐、錐孔，銑床軸端的 7： 24 錐孔）的徑向和軸向跳動(dòng)。旋轉(zhuǎn)精度取決于的主要件如主軸、軸承、殼體孔等的制造、裝配和調(diào)整精度。工件轉(zhuǎn)速下的旋轉(zhuǎn)精度還取決于主軸的轉(zhuǎn)速、軸承的性能 ，潤(rùn)滑劑和主軸組件的平衡。 2、 剛度 剛度主要反映機(jī)床或部件抵抗外載荷的能力。影響剛度的因素很多，如主軸的的尺寸和形狀，滾動(dòng)軸承的型號(hào)、數(shù)量、預(yù)緊和配置形式，前后支撐的跨距和主軸的前懸伸，傳動(dòng)件的布置方式等。數(shù)控機(jī)床既要完成粗加工，又要完成精加工，因此對(duì)其主軸組件的剛度應(yīng)提出更高的要求。 3、 溫升 溫 升將引起熱變形使主軸伸長(zhǎng)，軸承間隙的變化，降低了加工的精度；溫升也會(huì)降低潤(rùn)滑劑的粘度，惡化潤(rùn)滑條件。因此，對(duì)高精度機(jī)床應(yīng)研究如何減少主軸組件的發(fā)熱，如何控溫等。 4、 可靠性 數(shù)控機(jī)床是高度自動(dòng)化的機(jī)床 ，所以必須保證工作可靠性。 5、 精度保持性 對(duì)數(shù)控機(jī)床的主軸組件必須有足夠的耐磨性，以便長(zhǎng)期保持精度。 以上這些要求，有的還是矛盾的。例如高剛度與高速，高速與低升溫，高速與高精度等。這就要具體問(wèn)題具體分析，例如設(shè)計(jì)高效數(shù)控機(jī)床的主軸組件時(shí)，主軸應(yīng)滿足高速和高剛度的要求；設(shè)計(jì)高精度機(jī)床時(shí)，主軸應(yīng)滿足高剛度 低溫升的要求 。 （二）主軸組件的動(dòng)態(tài)特性 主軸作為一個(gè)剛體（實(shí)際上略有彎曲），在彈性支承上作平移振動(dòng)，主軸 各 點(diǎn)的振動(dòng)方向一致。 主軸在彈性支座上搖擺 ， 左右振動(dòng)方向相反。 主軸本身作彎曲振動(dòng)，主軸中間與兩端的振動(dòng)方向相反，有兩 個(gè) 節(jié)點(diǎn)。這兩節(jié)點(diǎn)位于支承點(diǎn)附近。 每個(gè)振型都有其固有頻率。每個(gè)振型按固有頻率排列的次序，稱為階。上述三個(gè)振型的固有頻率，以平移振型為最低，彎曲振型為最高，三個(gè)振型分別為第一 二 三振型，振型和固有頻率合稱為模態(tài)?？梢钥闯?，第一 二階模態(tài)的彈性環(huán)節(jié)主要是軸承；第三階則主要是軸承。當(dāng)軸的剛度提高時(shí)，第一二階模態(tài)的固有頻率也隨之提高，但第三階模態(tài)提高不多 主軸是一個(gè)連續(xù)體，又無(wú)窮個(gè)模態(tài)。例如還有主軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、縱向振動(dòng)等。但是，這些模態(tài)的固 有頻率較高，工作時(shí)不可能發(fā)生共振，所以，只需研究最低幾階模態(tài)。主軸的模態(tài)，可用有限元法或傳遞矩陣法，借助計(jì)算機(jī)計(jì)算。 通常，主軸組件的固有頻率很高，但是，高速主軸 特別是帶內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)高速買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 11 主軸，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子是一個(gè)集中質(zhì)量， 將使固有頻率下降，有可能發(fā)生共振。改善動(dòng)態(tài)特性，可采取下列措施： （ 1）是主軸組件的固有頻率避開激振力頻率。通常使固有頻率高于激振頻率的30%以上。如果發(fā)生共振的那階模態(tài)屬于主軸在彈性基礎(chǔ)上（軸承）的剛體振動(dòng)的第一階（平移）和第二階（搖擺）模態(tài)，則應(yīng)提高軸承的剛度。如果屬于主軸的彎曲振動(dòng)，則應(yīng) 提高主軸的剛度，如加粗直徑。 激振力可能來(lái)自主軸組件的不平衡，這時(shí)激振頻率等于主軸轉(zhuǎn)速乘以 /30。也可能來(lái)自斷續(xù)切削，這時(shí)激振頻率還應(yīng)乘以刀齒數(shù) Z。 （ 2）增大比尼。如前所述，降低模態(tài)，常是主軸的剛度振動(dòng)。這時(shí)主軸軸承，特別是前軸承的阻尼對(duì)主軸組件的抗振性影響很大。如果要求得到很光的加工表面，滾動(dòng)軸承適當(dāng)預(yù)緊可以增大阻尼，但過(guò)大的預(yù)緊反而使阻尼減少，故選擇預(yù)緊時(shí)還因考慮阻尼因素。 （ 3）采用消振裝置。 （ 三 ） 主軸 部 件的組成 1、 主軸 部 件 一般數(shù)控機(jī)床的主軸部件由主軸、主軸支承、傳動(dòng)件 和相應(yīng)的緊固件 組成。對(duì)于具有自動(dòng)換刀功能的數(shù)控機(jī)床，主軸部件還包括刀具自動(dòng)加緊、主軸自動(dòng)準(zhǔn)停和主軸孔的清理裝置等結(jié)構(gòu)。 主軸 部 件的構(gòu)造，主要是支撐部分的構(gòu)造。主軸的端部是標(biāo)準(zhǔn)的，傳動(dòng)件如齒輪、帶輪等與一般機(jī)械零件相同。因此，研究主軸組件 主要是研究主軸的支撐部分。 2、 主軸的傳動(dòng)件 可以位于前后支承之間，也可位于后支承之后的主軸后懸伸端。目前傳動(dòng)件位于后懸伸端的越來(lái)越多。這樣做，可以實(shí)現(xiàn)分離傳動(dòng)和模塊化設(shè)計(jì)：主軸組件（稱為主軸單元）和變速箱可以做成獨(dú)立的功能部件，又專門的工廠集中生產(chǎn)，作為商品出售。變速箱和主軸間可用齒輪副或帶傳動(dòng) 聯(lián)接。本 數(shù)控車床采用帶傳動(dòng)聯(lián)接。主軸支承分徑向和推力（軸向），圓錐孔雙列圓柱滾子軸承只承受徑向力， 角接觸球軸承兼起徑向和推力支承的作用。 3、 主軸的支承 （ 1）軸承的選擇 機(jī)床主軸常用的滾動(dòng)軸承有：圓錐孔雙列圓柱滾子軸承，雙列推力向心球軸承，雙列圓錐滾子軸承，帶凸肩的雙列空心圓柱滾子軸承，帶預(yù)緊彈簧的單列圓錐滾子軸承和角接觸球軸承。 在這次設(shè)計(jì)中用到的滾動(dòng)軸承主要有： a 、 圓錐孔雙列圓柱滾子軸承 內(nèi)圈 為 1： 12 的錐孔，當(dāng)內(nèi)圈沿錐形軸頸軸向移動(dòng)時(shí)，內(nèi)圈脹大以調(diào)整滾道的間隙 。滾子數(shù)目多，兩列滾子交錯(cuò)排列，因而承 載能力大，剛性好，允許轉(zhuǎn)速高。它的內(nèi)外圈 均較薄，因此，要求主軸頸與箱體孔均有較高的制造精度，以免軸頸與箱體孔的形狀誤差是軸承滾道發(fā)生畸變而影響主軸的旋轉(zhuǎn)精度。該軸承只能承受徑向載荷。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 12 b、 角接觸球軸承 這種軸承即可承受徑向載荷，又可承受軸向載荷。角接觸球軸承一般組合使用。背對(duì)背組合、面對(duì)面組合和同向組合，這三種方式，兩個(gè)軸承都共同承擔(dān)徑向載荷；背對(duì)背、面對(duì)面 可承受雙向軸向載荷；同向組合只能承受單向載荷，但承載能力較大，軸向剛度較高。 軸承要合理配置，對(duì)提高主軸部件的精度和剛度，降低支承溫升，簡(jiǎn)化支承結(jié)構(gòu)有很大的作用。主軸的前后支承均應(yīng)有承受徑向載荷的軸承。 （ 2） 軸承的預(yù)緊 所謂軸承預(yù)緊，就是使軸承滾道預(yù)先承受一定的載荷，不僅能消除減隙，而且還能使?jié)L動(dòng)體與滾道之間發(fā)生一定的變形，從而使接觸面積增大，軸承受力時(shí)變形減小，抵抗變形的能力增大。因此，對(duì)主軸滾動(dòng)軸承進(jìn)行預(yù)緊和合理選擇預(yù)緊量，可以提高主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度、剛度和抗振性。機(jī)床主軸部件在裝配時(shí)要對(duì)軸承進(jìn)行預(yù)緊，使用一段時(shí)間后，間隙或過(guò)盈有了變化，還得重新調(diào)整 ，所以要求預(yù)緊結(jié)構(gòu)便于進(jìn)行調(diào) 整。滾動(dòng)軸承間隙的預(yù)緊與調(diào)整，通常是使軸承內(nèi)、外圈相對(duì)軸向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。常用的方法如下： a、 軸承內(nèi)圈移動(dòng)。 這種方法適用于圓錐孔雙列圓柱滾子軸承。用螺母通過(guò)套筒推動(dòng)內(nèi)圈在錐形軸頸上作軸向移動(dòng)，使內(nèi)圈 變形脹大，在滾道上產(chǎn)生過(guò)盈，從而達(dá)到預(yù)緊的目的。 b、 修磨座圈或隔套。 當(dāng)軸承外圈寬邊相對(duì)（背對(duì)背）安裝，這時(shí)修磨軸承內(nèi)圈的內(nèi)側(cè)； 當(dāng)軸承外圈窄邊相對(duì)（面對(duì)面）安裝，這時(shí)修磨軸承外圈的窄邊。在安裝時(shí)按相對(duì)關(guān)系裝配，并用螺母或法蘭盤將兩個(gè)軸承軸向壓攏，使兩個(gè)修磨過(guò)的端面緊貼，這樣在使兩個(gè)軸承的滾道之間產(chǎn)生預(yù) 緊。另一種方法是將兩個(gè)厚度不同的隔套放在兩軸承內(nèi)、外圈之間，同樣將兩個(gè)軸承軸向相對(duì)壓緊，使?jié)L道之間產(chǎn)生預(yù)緊。 （ 3）軸承的潤(rùn)滑 滾動(dòng)軸承在接觸區(qū)的壓強(qiáng)很高，在這么高的壓強(qiáng)下，接觸區(qū)產(chǎn)生變形，是一塊小面積的接觸而不是一條線或一個(gè)點(diǎn)的接觸；潤(rùn)滑劑在高壓下被壓縮，粘度升高了。因此，才能在滾動(dòng)體與滾道的接觸區(qū)，形成一定厚度的油膜，把兩者隔開，滾道體與滾道的接觸面積很小，所以，滾動(dòng)軸承所需的潤(rùn)滑劑很少的。當(dāng)然，也可用脂潤(rùn)滑，還有用油氣潤(rùn)滑的。 a、 脂潤(rùn)滑 滾動(dòng)軸承能用脂潤(rùn)滑是它的突出優(yōu)點(diǎn)之一。脂潤(rùn)滑不需要供油 管路和系統(tǒng)，沒有漏油問(wèn)題。如果脂的選擇合適 、 潔凈 、 密封良好，不使灰塵、油、切削液等進(jìn)入，壽命是很長(zhǎng)的。 一次充填可用到大修，不需補(bǔ)充，也不要加脂孔。脂潤(rùn)滑可選用鋰基脂 如 用于球軸承）。 b、 油氣潤(rùn)滑 如果 轉(zhuǎn)速 較大時(shí)，還需對(duì)軸承進(jìn)行冷卻。如果用油兼作潤(rùn)滑和冷卻，則由于油的攪拌作用，溫升反而會(huì)增加。最好用油潤(rùn)滑，用空氣冷卻。油霧潤(rùn)滑 能達(dá)到這個(gè)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 13 目的，但是易污染環(huán)境。比較好的方法是油氣潤(rùn)滑：在吹向軸承的空氣中定期地注入油，油并不霧化，用后可回收，不污染環(huán)境。油用于潤(rùn)滑，空氣用于冷卻。 滾動(dòng)軸承 屬于 精密零件，因而在使用時(shí)要求相應(yīng)地持慎重態(tài)度，既變使用了高性能的軸承，如果使用不當(dāng)，也不能達(dá)到預(yù)期的性能效果 。 所以，使用軸承應(yīng)注意以下事項(xiàng)： * 保持軸承及其周圍環(huán)境的清潔。即使肉眼看不見的微笑灰塵進(jìn)入軸承，也會(huì)增加軸承的磨損，振動(dòng)和噪聲。 * 使用安裝時(shí)要認(rèn)真仔細(xì)，不 允許強(qiáng)力沖壓，不允許用錘直接敲擊軸承，不允許通過(guò)滾動(dòng)體傳遞壓力 。 * 使用合適、準(zhǔn)確的安裝工具，盡量使用專用工具，極力避免使用布類和短纖維之類的東西。 * 防止軸承的銹蝕，直接用手拿取軸承時(shí)，要充分洗去手上的汗液，并涂以 優(yōu)質(zhì)礦物油后再進(jìn)行操作，在雨季和夏季尤其要注意防銹 。 四 主 傳動(dòng) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu) 說(shuō)明 （一）主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng) 數(shù)控車床的傳動(dòng)系統(tǒng)：其中主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)由功率為 11/15一級(jí) 1： 1 的帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，使主軸在 353500r/轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，主軸箱內(nèi)部省去了齒輪傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，因此減少了原齒輪傳動(dòng)對(duì)主軸精度的影響，并且維修方便。 主軸功率扭矩特性 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 14 主軸傳遞的功率或扭矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系：當(dāng)機(jī)床處在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，主軸的轉(zhuǎn)速在 4373500r/軸應(yīng)能傳遞 電動(dòng)機(jī)的全部功率 11線）為主軸的恒功率區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，主軸的最大輸出扭矩（ 245N m）應(yīng)隨著主軸的轉(zhuǎn)速的增高而變小。主軸轉(zhuǎn)速在 35437r/圍內(nèi)的各級(jí)轉(zhuǎn)速并不需要傳遞全部功率，但是主軸的輸出扭矩不變，稱為主軸的恒扭矩區(qū)域 I（實(shí)線） 。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，主軸所能傳遞的功率隨著主軸的轉(zhuǎn)速的降低而降低。電動(dòng)機(jī)的超載功率為 15載的最大輸出扭矩為 334 N m。 （ 二）主軸箱結(jié)構(gòu) 1、主軸箱結(jié)構(gòu) 數(shù)控車床主軸箱結(jié)構(gòu)如圖， 交流主軸電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪 15把運(yùn)動(dòng)傳給主軸。主軸有前后兩個(gè)支承。前支 承由一個(gè)圓錐孔雙列圓柱滾子軸承和一對(duì)角接觸軸承組成，圓錐孔雙列圓柱滾子軸承用來(lái)承受徑向載荷，兩個(gè)角接觸球軸承一個(gè)大口向外（朝向主軸前端），另一個(gè)大口向里（朝向主軸后端），用來(lái)承受雙向的軸向載荷和徑向載荷。前支承軸承的間隙用螺母來(lái)調(diào)整。用螺釘來(lái)防止螺母回松。主軸的后支承為圓錐孔雙列圓柱滾子軸承，軸承間隙用兩個(gè)螺母來(lái)調(diào)整。兩個(gè)螺釘是防止螺母回松的。主軸的支承形式為前端定位，主軸受熱膨脹向后伸長(zhǎng)。前后支承所用圓錐孔雙列圓柱滾子軸承的支承剛性好，允許的極限轉(zhuǎn)速高。前支承中的角接觸球軸承能承受較大的軸向載荷，且允許的 極限轉(zhuǎn)速高。主軸所采用的支承結(jié)構(gòu)適宜低速大載荷的需要。主軸的運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)同步帶輪以及同步帶帶動(dòng)脈沖編碼器，使其與主軸同速運(yùn)轉(zhuǎn)。脈沖編碼器用螺釘固定在主軸箱體上。 主軸箱結(jié)構(gòu)圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 15 2 、液壓卡盤結(jié)構(gòu) 液壓卡盤固定安裝在主軸前端，回轉(zhuǎn)液壓缸 1與接套 9用螺釘 11連接，接套通過(guò)螺釘于主軸后端面連接，使回轉(zhuǎn)液壓缸隨主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)?？ūP的夾緊與松開，由回轉(zhuǎn)液壓缸通過(guò)一根空心拉桿 2來(lái)驅(qū)動(dòng)。拉桿后端與液壓缸內(nèi)的活塞 10用螺紋連接，用兩端有螺紋的連接套 3 連接拉桿和滑套 6。當(dāng)液壓缸內(nèi)的壓力油推動(dòng)活塞和拉桿向卡盤方向移動(dòng)時(shí)，滑套向右 移動(dòng)，由于滑套上楔形槽的作用，使得卡爪座 4 帶著卡爪 5 沿徑向向外移動(dòng)，則卡盤松開。反之液壓缸內(nèi)的壓力油推動(dòng)活塞和拉桿向主軸后端移動(dòng)時(shí)，通過(guò)楔形機(jī)構(gòu)，使卡盤夾緊工件。卡盤體 8 用螺釘 7 固定安裝在主軸前端。 液壓卡盤結(jié)構(gòu)圖 第四章 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)說(shuō)明 一 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)概述 （一）進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn) 1、盡量采用以摩擦得傳動(dòng)副。如采用靜壓導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲杠等，以減小磨擦力。 2、 選用最佳的降速比，以達(dá)到提高機(jī)床分辨率，使工作臺(tái)盡可能地加速以達(dá)到跟蹤指令、系統(tǒng)折算到驅(qū)動(dòng)軸上的慣量盡量小的要求。 3、縮短傳動(dòng) 鏈以及用預(yù)緊的方法提高系統(tǒng)的剛度。如采用大轉(zhuǎn)矩寬調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)與絲杠直接相連應(yīng)用預(yù)加負(fù)載的滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲杠副，絲杠支承設(shè)計(jì)成兩端軸向固定的、并可預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)等方法來(lái)提高轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的剛度。 4、 盡量消除傳動(dòng)間隙，減小反向死區(qū)誤差。如采用消除間隙的聯(lián)軸器（如用加錐銷固定的聯(lián)軸套、用鍵加緊螺釘緊固的聯(lián)軸套以及用無(wú)扭轉(zhuǎn)間隙的撓性聯(lián)軸器等），采用有消除間隙措施的傳動(dòng)副等。 （二）對(duì)進(jìn)給 傳動(dòng) 系統(tǒng)的要求 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 16 為確保數(shù)控機(jī)床寄給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性等，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置時(shí)，提出如下要求。 1、高的傳動(dòng)精度與定位精 度 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)精度和定位精度對(duì)零件的加工精度起著關(guān)鍵性的作用，對(duì)采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)的開環(huán)控制系統(tǒng)尤其如此。無(wú)論對(duì)點(diǎn)位、直線控制系統(tǒng)，還是輪廓控制系統(tǒng)，傳動(dòng)精度和定位精度都是表征數(shù)控機(jī)床性能的主要指標(biāo)。設(shè)計(jì)中，通過(guò)在進(jìn)給鏈中加入減速齒輪，以減小脈沖當(dāng)量，預(yù)緊傳動(dòng)滾珠絲杠，消除齒輪、蝸輪等傳動(dòng)件的間隙等方法，可達(dá)到提高傳動(dòng)精度和定位精度的目的。由此可見，機(jī)床本身的精度，尤其是伺服傳動(dòng)鏈和伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精度，是影響工作精度的主要因素。 2、寬的進(jìn)給調(diào)速范圍 伺服進(jìn)給系統(tǒng)在承擔(dān)全部工作負(fù)載的條件下， 應(yīng)具有很寬的調(diào)速范圍，以適應(yīng)各種工件材料、尺寸和刀具等變化的需要，工作進(jìn)給速度范圍可達(dá)到 36000mm/了完成精密定位，伺服系統(tǒng)得低速趨近速度達(dá) 了縮短輔助時(shí)間，提高加工效率，快速移動(dòng)速度應(yīng)高達(dá) 15m/多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床上，合成速度維持常數(shù)，是保證表面粗糙度要求的重要條件；為保證較高的輪廓精度，各坐標(biāo)方向的運(yùn)動(dòng)速度也要配合適當(dāng)；這是對(duì)數(shù)控系統(tǒng)合伺服進(jìn)給系統(tǒng)提出的共同要求。 3、響應(yīng)速度要快 所謂快速響應(yīng)特性是指系統(tǒng)對(duì)指令輸入信號(hào)的響應(yīng)速度及瞬態(tài)過(guò)程結(jié)束的迅速程度 ， 即跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快；定位速度和輪廓切削進(jìn)給速度要滿足要求； 工作臺(tái)應(yīng)能在規(guī)定的速度范圍內(nèi)靈敏而精確的跟蹤指令，進(jìn)行單步或連續(xù)移動(dòng)，在運(yùn)行時(shí)不出現(xiàn)丟步或多步現(xiàn)象。進(jìn)給系統(tǒng)響應(yīng)速度的大小不僅影響機(jī)床的加工效率，而且影響加工精度。設(shè)計(jì)中應(yīng)使機(jī)床工作臺(tái)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度、間隙、摩擦以及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量盡可能達(dá)到最佳值，以提高進(jìn)給系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性。 4、無(wú)間隙傳動(dòng) 進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)間隙一般指反向間隙，即反向死區(qū)誤差，它存在于整個(gè)傳動(dòng)鏈的各個(gè)傳動(dòng)副中，直接影響數(shù)控機(jī)床的加工精度；因此應(yīng)盡量消除傳動(dòng)間隙，減小反向死去誤差。設(shè) 計(jì)中可采用消除間隙的聯(lián)軸器及有間隙措施的傳動(dòng)副等方法。 5、 穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng) 穩(wěn)定性是伺服進(jìn)給系統(tǒng)能夠正常工作的最基本的條件，特別是在低速進(jìn)給情況下不產(chǎn)生爬行，并能適應(yīng)外加負(fù)載的變化而不發(fā)生共振的。穩(wěn)定性與系統(tǒng)的慣性、剛性、阻尼及增益等都有關(guān)系，適當(dāng)選擇各項(xiàng)參數(shù)，并能達(dá)到最佳的工作性能，是伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。所謂進(jìn)給系統(tǒng)的壽命，主要指其保持?jǐn)?shù)控機(jī)床傳動(dòng)精度 和定位精度的時(shí)間長(zhǎng)短，及各傳動(dòng)部件保持其原來(lái)制造精度的能力。設(shè)計(jì)中各傳動(dòng)部件應(yīng)選擇合適的材料及合理的加工工藝與熱處理方法，對(duì)于滾珠絲杠和傳動(dòng)齒輪，必須具有 一定的耐磨性和適宜的潤(rùn)滑方式，以延長(zhǎng)其壽命。 6、使用維護(hù)方便 數(shù)控機(jī)床屬于高精度自動(dòng)控制機(jī)床，主要用于單件、中小批量、高精度及復(fù)雜買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 頁(yè) 17 件的生產(chǎn)加工，機(jī)床的開機(jī)率相應(yīng)就高，因此，進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)便于維護(hù)和保養(yǎng)，最大限度地減小維修工作量，以提高機(jī)床的利用率。 二 交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置及調(diào)速 （一）交流伺服電機(jī) 用于閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置常有直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)等，這與主軸驅(qū)動(dòng)裝置類似。交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)是最新發(fā)展起來(lái)的新型伺服系統(tǒng)，也是當(dāng)前機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面的一個(gè)新動(dòng)向。該系統(tǒng)克服了直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的 電機(jī)電刷和整流子要經(jīng)常維修、電機(jī)尺寸較大和使用環(huán)境受限制等缺點(diǎn)。它能在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)產(chǎn)生理想的轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，用于數(shù)控機(jī)床等進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為精密位置控制的情況。 交流伺服電機(jī) 的功工作原理和兩相異步電動(dòng)機(jī)相似。由于它在數(shù)控機(jī)床中作為執(zhí)行元件，將交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為軸上的角位移或角速度，所以要求轉(zhuǎn)子速度的快慢能夠反映控制信